Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1396
4
1
gregorian
2017
7
1
17
5
online
1
fulltext
fa
الگوریتم همکاری پرنده های بدون سرنشین خودکار جهت تعقیب هدف متحرک در محیط پرخطر
Cooperation Algorithm of Autonomous UAVs for Tracking a Dynamic Target in an Adversarial Environment
خودکاری و همکاری از مهمترین جنبه های تحقیقاتی سیستم های بدون سرنشین هستند که به واسطه آن ها، استفاده بیشتری از مزیت این سیستم ها امکان پذیر می شود. بیشترین کاربردها مربوط به موسسات دولتی مانند گشت ساحلی، گشت مرزی، خدمات اورژانسی و پلیس است که نیاز به سیستم های نظارت و مراقبت دارند. در این تحقیق یک الگوریتم همکاری برای تیمی از پهپادهای خودکار به منظور تعقیب هدف متحرک در محیطی پرخطر طراحی و شبیه سازی شده است. ابتدا یک فرمول بندی ریاضی برای تعریف منطقه عملیات شامل انواع مختلف تهدیدات در یک چارچوب واحد ارائه شده است. سپس یک استراتژی هدایت با بکارگیری سیستم قانون پایه، برای هدایت هر پهپاد به موقعیت مشخص شده توسط الگوریتم همکاری ارائه شده است که الزامات تکمیل ماموریت، اجتناب از موانع، کمینه کردن سطح تهدیدات، اجتناب از برخورد و در نظر گرفتن قیود دینامیکی پهپادها را شامل می شود. الگوریتم همکاری توسط یک آرایش متغیر وابسته به یک تابع هزینه تعریف شده و به واسطه آن عملکرد تیم تعقیب بهبود یافته است. زیرا منطقه تحت پوشش سنسورها، کیفیت تخمین و انعطاف پهپادها برای یافتن مسیر پروازی افزایش می یابد. در انتها کارایی الگوریتم در یک محیط شبیه سازی به کمک نرم افزار متلب مورد ارزیابی قرار گرفته است که شامل دینامیک پرنده ها، مدل اندازه گیری و ارتباطی و اجرای گسسته الگوریتم هدایت می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم های پیشنهادی موفق به ایجاد مسیرهای پروازی مناسب با توجه به الزامات و اهداف ماموریت شده است.
Cooperation and autonomy are among the most important aspects of unmanned systems through which greater use of these system is possible. Most applications in civil market is related to government organizations requiring surveillance and inspection, such as coast guards, border patrol, emergency services and police. A cooperation algorithm is developed and simulated in this research for autonomous UAVs to track a dynamic target in an adversarial environment. First, a mathematical formulation is developed to represent the area of operation that contains various types of threats in a single framework. Then a search point guidance algorithm is developed by using a rule-based approach to guide every UAV to the way points created by the cooperation algorithm, with the requirements of completing mission, avoiding restricted areas, minimizing threat exposure level, considering the dynamic constraints of the UAVs and avoiding collision. The cooperation algorithm is designed based on a variable formation which depends on a cost function. The efficiency of the team is improved in the terms of increasing the area of coverage of the sensors, flexibility of the UAVs to search for better trajectories in terms of restricted area avoidance and threat exposure minimization, and improving the estimation. Finally, the performance of the algorithm is evaluated in a MATLAB environment, which includes the dynamics of vehicles, the models of sensor measurement and data communication and the discrete execution of the algorithms. The simulation results demonstrate that the proposed algorithms successfully generated the trajectories that satisfy the given mission objectives.
همکاری,هدایت خودکار,تعقیب هدف,طراحی مسیر,پرنده بدون سرنشین
Cooperation,Autonomous Guidance,Target Tracking,Path planning,UAV
1
11
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-27252-2&slc_lang=fa&sid=15
Morteza
Haghbeigi
مرتضی
حق بیگی
100319475328460062125
100319475328460062125
No
Iran University of Science and Technology
دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه علم و صعنت ایران
Esmael
Khanmirza
اسماعیل
خان میرزا
100319475328460062123
100319475328460062123
Yes
هیات علمی دانشکده مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران