Рассмотрены основные проблемы, связанные с оперативным выявлением очагов лесных пожаров и сопровождающих их задымлений на основе применения автономных беспилотных летательных аппаратов. Разработан метод поиска лесных пожаров по локально-оптимальному маршруту полета в условиях неопределенности. Сформулирован ряд оригинальных положений математического аппарата нечетких множеств, позволяющих сформировать для автономного беспилотного летательного аппарата эффективную информационно-аналитическую модель ситуационно-командного управления движением по строящемуся в реальном времени маршруту полета. Создана модель представления и обработки знаний, обеспечивающая на ее основе возможность автоматического синтеза логико-трансформационных правил вывода ситуационно-командного управления движением летательного аппарата. Показано, что предложенный принцип построения информационно-аналитической модели позволяет снизить сложность решения задачи выбора эффективных команд за счет существенного сокращения количества сравнений текущей проблемной ситуации на объекте с эталонными проблемными ситуациями в процессе вывода решений.
Идентификаторы и классификаторы
Одной из остро стоящих в нашей стране проблем является большое количество лесных пожаров (ЛП). В этой связи организация оперативного поиска и локализации очагов возгораний и задымлений на больших площадях труднодоступной для человека местности является актуальной задачей, позволяющей приступить к тушению ЛП на ранней стадии их возникновения и на этой основе существенно снизить экономические потери. К одному из эффективных подходов решения данной проблемы следует отнести использование авиационной техники. При этом задействование пилотируемых летательных аппаратов для облета и контроля текущего состояния заданных участков местности является весьма дорогостоящим способом поиска очагов возгорания. Этого недостатка лишено использование для этой цели беспилотных летательных аппаратов [1, 2]. Однако применение беспилотных летательных аппаратов, управляемых с земли оператором для поиска ЛП, расположенных на больших расстояниях от пункта управления, требует установки достаточно мощной и тяжелой бортовой аппаратуры связи, что приводит к существенному снижению их полетных ресурсов. Данный недостаток отсутствует у автономных беспилотных летательных аппаратов (АБЛА), способных автоматически строить и реализовать эффективный маршрут облета заданного им участка местности без участия оператора в управлении полетом. Основным ограничением, связанным с применением таких летательных аппаратов, в настоящее время является отсутствие необходимого методического обеспечения автоматической системы управления поведением АБЛА с элементами искусственного интеллекта.
Список литературы
1. Моисеев В.С. Основы теории эффективного применения беспилотных летательных аппаратов. Казань: Школа. 2015. 444 с.
2. Merino, L., J.R. Martinez-de-dios, and A. Ollero. 2014. Cooperative Unmanned Aerial Systems for Fire Detection, Monitoring, and Extinguishing. Handbook of Unmanned Aerial Vehicles. Springer. Р.2693-2722.
3. Сергеев А.А., Филимонов А.Б., Филимонов Н.Б. Управление автономной посадкой БПЛА самолетного типа на статическую и динамическую посадочные площадки по “гибким” кинематическим траекториям // Мехатроника, автоматизация, управление. 2021. Т.22.№ 3. С. 156-167. EDN: NKWRYW
4. Филимонов А.Б., Филимонов Н.Б. Ситуационный подход в задачах автоматизированного управления техническими объектами // Мехатроника, автоматизация, управление. 2018. Т. 19. № 9. С. 562-578. EDN: XZPFAD
5. Мелехин В.Б., Хачумов М.В. Нечеткая модель ситуационного управления параметрами полета автономного беспилотного летательного аппарата в условиях неопределенности // Мехатроника, автоматизация, управление. 2021. Т. 22. № 12. С. 650-659. EDN: LSKGKW
6. Мелехин В.Б., Хачумов М.В. Планирование поведения автономных интеллектуальных мобильных систем в условиях неопределенности. СПб.: ПОЛИТЕХНИКА. 2022. 276 с. EDN: HLSQHR
7. Черный М.А., Кораблин В.И. Воздушная навигация. М.: Транспорт. 1991. 432 с.
8. R. Rysdyk. 2006. Unmanned Aerial Vehicle path following for target observation in wind. Journal of Guidance, Control and Dynamics. 29(5). Р.1092-1100.
9. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика. М.: Наука. 1986. 288 с.
10. Вентцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. М.: Наука. 1980. 208 с.
11. Zaden L. A. The concept of a linguistic variable and its application to approximate reasoning. Part I. Information Sciences. 1975.8. Р.199-249.
12. Лебедев Г.Н., Ефимов А.В. Применение динамического программирования для маршрутизации облета мобильных объектов в контролируемом регионе // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2011. № 6. С. 234-241. EDN: OYITBX
13. Лиго Тань, Фомичёв А.В. Планирование пространственного маршрута беспилотных летательных аппаратов с использованием методов частичного целочисленного линейного программирования // Вестник МГТУ им Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2016. №2. С. 53-66. EDN: VWKVOL
14. Passino K.M., Yurkovich S. Fuzzy Control. Boston. USA: Addison Wesley Longman. 1998. 522 p.
15. Мелехин В.Б., Хачумов М.В. Повышение точности нечетких алгоритмов управления поведением автономного беспилотного летательного аппарата в условиях неопределенности // Авиакосмическое приборостроение. 2020. № 9. С. 18-25. EDN: XDNUHP
16. Мелехин В.Б., Хачумов В.М. Многоуровневая модель ситуационного управления технологическими процессами обработки деталей в машиностроении // Проблемы управления. 2019. № 1. С.73-82. EDN: PNDCLF
17. Melekhin V.B., Khachumov M.V. Principle of Constructing Procedures for Planning Behavior of Autonomous Intelligent Robots Based on Polyvariable Conditionally Dependent Predicates. Automation and Remote Control. 2022. 83(4). Р.593-605. EDN: WDZVRE
18. Андерсон Д. Дискретная математика и комбинаторика / Пер. с англ. М.: Вильям. 2006. 960 с. (Anderson J. A. Discrete Mathematics With Combinatorics. New Jersey: Prentice Hall. 2003. 784 p.).
Выпуск
Другие статьи выпуска
Современные роботы позволяют решать широкий спектр задач при совместной деятельности с человеком. При этом робот может получать команды от человека через различные системы управления, а также с помощью естественного языка. Выражения на естественном языке обладают значительной многозначностью (омонимией). В статье показано, какими методами обрабатываются высказывания и решается возникающая омонимия при речевом управлении роботом в естественной или виртуальной среде.
В статье изложены принципы разработанного алгоритма выявления трендов на основе анализа больших текстовых данных и представления результата в удобных для лиц принимающих решения (ЛПР) форматах, реализованных в системе интеллектуального анализа больших данных iFORA. Дается обзор существующих алгоритмов текстовой аналитики. Излагается предлагаемая и апробированная на десятках реализованных проектов математическая основа для выявления терминов, означающих тренды. Описываются подходы к кластеризации терминов на основе их векторов в пространстве Word2vec. Приводятся примеры двух ключевых визуализаций (семантические, тренд-карты), дающих представление о круге тем и трендах, характеризующих конкретную исследуемую область, как способ адаптации результатов анализа к задачам ЛПР. Обсуждаются ограничения и преимущества использования предложенного подхода для поддержки принятия решений, предлагаются направления для будущих исследований.
. В статье представлены результаты разработки и исследования методов для создания 3D-моделей растений, выращиваемых в условиях in vitro. В комплексе они решают проблемы, возникающие в процессе исследований растений в пробирке, связанные со сложностью структуры растения, возникновением искажений на границах пробирки, ее возможным запотеванием, а также влиянием человеческого фактора. Создан банк из 792 единиц 3D-моделей для растений шести видов, позволяющий проводить имитационные эксперименты для выявления причинно-следственных связей, осуществления прогнозирования и получения новых знаний. Проведена проверка разработанных методов на адекватность. Представлены примеры их использования для конкретного растения.
Многие современные средcтва Машинного обучения (МО) работают недостаточно эффективно, ввиду выраженной нелинейности изменения трафика и нестационарности. В этих условиях выделяется задача прогнозирования признаков приращений (направления изменения) процесса временных рядов. В статье предлагается использовать некоторые результаты теории случайных процессов для быстрой оценки предсказуемости знаков приращений с приемлемой точностью. Предлагаемая процедура представляет собой простое эвристическое правило предсказания приращения двух соседних значений случайной последовательности. Показывается связь данного подхода для временных рядов с известными подходами предсказания двоичных последовательностей. Рассматривается возможность использования опыта прогнозирования абсолютных значений трафика при прогнозировании знака изменения.
В статье представлена облачная платформа IACPaaS, предназначенная для создания интеллектуальных сервисов на основе онтологий, а также концептуальные идеи, лежащие в основе ее разработки. Описаны основные особенности и опыт использования поддерживаемых технологий создания интеллектуальных сервисов различных типов. На платформе реализована развитая инструментальная поддержка разработки всех компонентов интеллектуальных сервисов. Изначально она позиционировалась как среда для создания облачных систем с базами знаний, сейчас же рассматривается как инструментарий разработки программ на основе онтологий, имеющих семантическое представление.
В статье рассмотрены средства концептуального проектирования сложных технических систем. Построена квазиаксиоматическая теория, формализующая процедуры порождения смысла для естественно-языкового описания процесса создания нового технического решения. Введены семантические категории, структуры универсальных множеств, операции сравнения элементов универсума. Описаны типы соединения элементарных подсистем. Предложена формализация процедуры многоуровневого синтеза технической системы с использованием порождающей грамматики над нечеткими структурами. Приведен пример проектирования технического устройства.
Предложен метод сравнения моноинтервальных альтернатив, позволяющий попарно сопоставлять по эффективности альтернативы с произвольными распределениями рисков на интервальных оценках показателей их качества. Применение метода продемонстрировано на примерах. Даны рекомендации по практическому использованию метода.
Описываются методы решения антагонистической игры в условиях нарушения принципов «общих знаний», когда игроки демонстрируют неполные методы возможных решений и соответствующую значимость противоположной стороны. В качестве формальной игровой модели предлагается использовать нечетко-множественные представления оценок возможностей использования игроками их стратегий и соответствующих последствий. Решение задачи основано на преобразовании нечетких оценок возможных результатов решений для каждой ситуации в форму эквивалентного нечеткого количества с треугольной регулируемой аппаратурой. Разработанный метод не накладывает ограничений на вид исходных нечетных данных. Помимо выбора наилучшего решения, повышается его результат и возможности реализации.
Рассматривается задача многокритериального выбора в случае, когда предпочтения лица, принимающего решение (ЛПР), задаются нечетким бинарным отношением второго порядка. Описывается математическое обоснование алгоритма сужения множества Парето на основе нечетких квантов информации о предпочтениях ЛПР. Обсуждаются вопросы оптимизации алгоритма в важных для приложений случаях.
Рассматривается задача многокритериального выбора с числовой векторной функцией на подмножестве векторного пространства в предположении, что ЛПР в процессе выбора использует нечеткое отношение предпочтения. Считается известной информация об этом отношении в виде конечного набора нечетких квантов. Формулируется алгоритм, который за счет этой информации позволяет сузить множество Парето в задаче многокритериального выбора и, тем самым, облегчить окончательный выбор. Работа алгоритма иллюстрируется числовым примером.
Издательство
- Издательство
- ИУ РАН
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 119333, Москва, Вавилова, д.44, кор.2
- Юр. адрес
- 119333, Москва, Вавилова, д.44, кор.2
- ФИО
- Соколов Игорь Анатольевич (Директор)
- E-mail адрес
- frccsc@frccsc.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 1356274