Моделювання руху безпілотного літального апарату в зоні надзвичайної ситуації

Ковальов Олександр Олександрович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-4974-5201

Неклонський Ігор Михайлович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-5561-4945

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2023-37-23

Ключові слова: безпілотний літальний апарат, імітація руху, модель, точка призначення, координати, маневр

Анотація

Розкриті проблемні питання впровадження безпілотних літальних апаратів в систему оперативних дій підрозділів цивільного захисту та інтеграції їх застосування в єдину систе-му управління при ліквідації надзвичайної ситуації. Розроблена математична модель іміта-ції руху безпілотних літальних апаратів в зоні надзвичайної ситуації. Використання моделі дає змогу забезпечити в процесі обміну інформацією між елементами системи автоматизо-ваного управління логічний висновок про досягнення повітряним об’єктом потрібної точки призначення. Алгоритм моделі зводиться до аналітичного опису руху повітряного об’єкта з урахуванням можливого маневру у географічній системі координат. Робота моделі може проходити у декілька циклів з відтворенням руху повітряного об’єкту з урахуванням усіх видів маневру, при цьому кожна точка зміни руху буде вважатись проміжною поки об’єкт не досягне кінцевої точки призначення. Наведені умови, за яких вважається, що повітряний об’єкт досягнув потрібної точки призначення. Обґрунтовано, що коректне їх застосування буде тільки в межах чіткого діапазону змін розрахункових параметрів пошуково-рятувальної операції. Модель дозволяє проводити багатократні розрахунки по різноманіт-них варіантах набору вхідних даних, при цьому час одного циклу не перевищує декількох хвилин. Модель необхідно розглядати як окремий модуль із розрахунком на наступне її ви-користання як окремого блока моделі оперативних дій, що ведуться всіма активними еле-ментами, які складають систему. Запропонований підхід дає можливість на основі застосу-вання сучасних методів моделювання удосконалити управління оперативними діями ряту-вальних формувань за рахунок інтегрування розробленої моделі в систему автоматизовано-го управління. Отримані результати можуть розглядатись як складова інформаційно-аналітичної моделі процесів підготовки й прийняття рішень.

Посилання

1. Drone rescues mapped. URL: https://enterprise.dji.com/drone-rescue-map
2. MOBNET. URL: http://mobnet-h2020.eu (дата звернення 30.02.2023).
3. Structural and functional simulation of interaction in the field of aviation safety by using matrices / Hr. Drobakha and others. Archives of Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 95. Isse. 2. P. 67–76. URL: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/9000
4. Ausonio E., Bagnerini P., Ghio M. Drone Swarms in Fire Suppression Activities: A Conceptual Framework. Drones. 2021. 5(1):17. 22 р. doi: 10.3390/drones5010017
5. Kinaneva D., Hristov G., Raychev J., Zahariev P. Early Forest Fire Detection Using Drones and Artificial Intelligence. 42nd International Convention on Information and Communication Technology, Electronics and Microelectronics (MIPRO). 2019. Р.1060–1065. doi: 10.23919/MIPRO.2019.8756696.
6. Julian Turner. The drones being developed to inspect Fukushima. NS ENERGY URL: https://www.nsenergybusiness.com/news/fukushima-daiichi-drones/
7. Bednář D., Otáhal P., Němeček L., Geršlová E.The analytical approach of Drone use in radiation monitoring. Radioprotection. 2021. 56(1). Р. 61–67. doi: 10.1051/radiopro/2020066
8. Rahmaniar W, Wang W-J, Chen H-C. Real-Time Detection and Recognition of Multiple Moving Objects for Aerial Surveillance. Electronics, 2019. 8(12). 16 р. doi: 10.3390/electronics8121373
9. Гусак О. М. Інформаційна технологія раннього виявлення лісових пожеж за допомогою безпілотних літальних апаратів : дис. канд. техн. наук : 05.13.06 / ЛУБЖД. Львів, 2018. 187 с. URL: https://sci.ldubgd.edu.ua/handle/123456789/5576
10. Захарченко Ю. В., Іванець Г. В., Іванець М. Г., Калугін В. Д., Тютюник В. В. Формування трас польоту безпілотних літальних апаратів під час оперативного моніторингу окремої місцевості, де сталася надзвичайна екологічна ситуація. Техногенно-екологічна безпека. 2022. № 11(1/2022). С. 23–33. doi: 10.52363/2522-1892.2022.1.4
11. Mellinger D., Michael N., Kumar V. Trajectory generation and control for precise aggressive maneuvers with quadrotors. The International Journal of Robotics Research. 2012. № 31(5). P. 664–674. doi:10.1177/0278364911434236
12. Beard Randal W., Timothy W. McLain. Small Unmanned Aircraft: Theory and Practice. Princeton, N.J: Princeton University Press, 2012. 320 с. URL: https://www.perlego.com/book/735217/small-unmanned-aircraft-theory-and-practice-pdf
13. Hornung A., Kai M. Wurm, Bennewitz M., Stachniss C., Burgard W. Map O. An Efficient Probabilistic 3D Mapping Framework Based on Octrees. Autonomous Robots. 2013. № 3 (April 2013). P. 189–206. doi: 10.1007/s10514-012-9321-0
14. Rachmanto A., Iswanto I., Hernawati H. Simulation and modeling of aircraft movements passing through VOR. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. 6 р. doi: 10.1088/1757-899X/830/3/032021
15. John W., Robinson C. A Generic Model of Aircraft Dynamics. FOI Swedish Defence Research Agency, 2012. 50 р. URL: https://www.foi.se/rest-api/report/FOI-R--3185--SE
16. Drone Simulation. Simulate drone algorithms in a virtual environment. URL: https://www.mathworks.com/discovery/drone-simulation.html
17. Krzysztofik I., Zbigniew K. Mathematical Model of Movement of the Observation and Tracking Head of an Unmanned Aerial Vehicle Performing Ground Target Search and Tracking. Journal of Applied Mathematics. 2014. Vol. 2014. 11 p. doi: 10.1155/2014/934250
18. Kraszewski T., Czopik G. The air object tracking in 3D space using distance measurements. In Radioelectronic Systems Conference 2019. 2020. Vol. 11442. P. 331–341. doi: 10.1117/12.2565281
19. Суконько С. М., Луньов О. Ю., Мацюк В. В. Модель визначення необхідної кількості сил і засобів для моніторингу оперативної обстановки військовими частинами Національної гвардії України під час проведення масових заходів. Честь і закон. 2021. № 2(77). С. 58–64. URL: http://chiz.nangu.edu.ua/
    article/view/237386
20. Потеряйко С., Бєлікова К., Твердохліб О., Орлова Н. Економіко-математичне моделювання прогнозного оцінювання дієвості функціонування єдиної державної системи цивільного захисту. Фінансово-кредитна діяльність: проблеми теорії і практики. 2022. Т. 1. № 42. С. 293–303. doi: 10.55643/fcaptp.1.42.2022.3676