Работы автора

Работа посвящена созданию аппаратно-программного прототипа беспилотного транспортного средства и отработке его аппаратно-программной архитектуры в попытке создать универсальное стандартное решение для такого типа устройств. Беспилотники уже являются объективной реальностью, определяющей будущее развитие наземного, воздушного, морского и речного транспорта. Существуют все технические предпосылки для их реализации: системы глобальной и локальной навигации, электронная картография, системы связи, оптические системы наблюдения, автоматическая идентификационная система, методы автоматизации процессов управления транспортным средством, надежные силовые движительные установки, источники электроэнергии. Для транспорта любого типа движение по заданной траектории является рядовой задачей с известными устоявшимися методами решения. Нишей для исследований продолжают оставаться архитектурные реализации совместной работы и взаимодействие аппаратных и программных частей беспилотника: сенсоров, движителей, периферийных устройств, управляющей части. Особенно это касается тех случаев, когда управление беспилотником осуществляется в комбинированном режиме, сочетающем автономный (автоматический) и дистанционно управляемый режимы работы. Рассмотрены существующие проекты беспилотных транспортных средств. Дается возможное архитектурное решение, включающее клиентскую, серверную и аппаратную части. Предложена архитектура подсистемы управления беспилотником. Предлагаемые идеи отработаны на созданном прототипе беспилотника автомобильного типа. Не теряя общности, они могут быть использованы в беспилотниках любого типа: наземных, морских и воздушных.

Работа посвящена проблеме планирования маршрутов судов на акваториях с интенсивным движением. В условиях насыщенного трафика навигационная безопасность может быть обеспечена только при координации движения судов и реализации ими определенной схемы движения. В статье рассматривается задача планирования маршрута таким образом, чтобы он соответствовал практике судоходства, сложившейся в конкретном районе. Предлагаемый в работе метод планирования маршрутов основан на кластеризации данных о движении судов. Выделенные кластеры представляют собой области в трех- или четырехмерном фазовом пространстве с близкими значениями скоростей и курсов судов, на основе которых формируется граф возможных маршрутов. Особенностью подхода к построению графа является уменьшение числа вершин и ребер за счет моделирования выделенных кластеров охватывающими многоугольниками. В работе показано, что во многих случаях могут использоваться не только вогнутые, но и выпуклые многоугольники, что может дополнительно уменьшить мощность графа. В статье дается метрика расстояния между точками в фазовом пространстве, по которой ведется кластеризация данных, обсуждаются проблемы выбора параметров метрики и алгоритма кластеризации. Отмечается перспективность использования алгоритма DBSCAN. Работа сопровождается расчетами планируемых маршрутов судов на данных реальной акватории (Сангарский пролив). Приводятся результаты кластеризации данных о движении, выделения местоположения кластеров путем построения охватывающих многоугольников, вычисления маршрута судна. Отмечается, что рассматриваемая задача может быть актуальна в контексте перспективного развития автономного судовождения. В этом случае рассчитанный маршрут судна будет соответствовать движению других судов, находившихся на акватории ранее. Это позволит снизить вероятность возникновения опасных ситуаций при движении автономного судна в общем судопотоке.

Работа посвящена созданию аппаратно-программного прототипа беспилотного транспортного средства и изучению вариантов его архитектуры в попытке создать универсальное стандартное решение для такого типа устройств. Рассматривается задача управления беспилотником таким образом, чтобы имелась возможность гибкого переключения источников управляющих команд и алгоритмов управления. Для этого подсистемы генерации и исполнения управляющих команд связываются посредством очереди сообщений, что дает возможность комбинировать автономный и дистанционно управляемый режим работы беспилотника. Предлагается метод генерации управляющих команд при следовании объекта по программной траектории, основанный на нейронной сети. Входными данными сети являются координаты программной траектории и текущее состояние объекта, а выходными - управляющие воздействия. В работе описывается аппаратная и программная составляющая устройства автомобильного типа, архитектура системы его управления, структура нейронной сети, возможные подходы к ее обучению. Обсуждается создание обучающей выборки как на моделируемых, так и на реальных данных о движении, что позволяет беспилотному устройству «обучаться» разным стилям вождения. Приводятся результаты экспериментов с различными обучающими выборками, которые демонстрируют практическую применимость предложенного метода управления. Уделено внимание аспектам структуры нейронной сети, включая выбор количества слоев и нейронов. Указано на возможность использования «промежуточных» точек программной траектории для улучшения свойств движения объекта. В целом делается вывод о перспективности применения нейронных сетей в управлении беспилотниками, в тех случаях, когда требуется комбинирование и гибкое переключение алгоритмов управления.