Алгоритм маршрутизации обмена информацией в распределенной системе «группа беспилотных летательных аппаратов и пункт управления» в условиях нарушения связи

Авторы

Хорсик И. А.^*, Шатовкин Р. Р.^**

МИРЭА — Российский технологический университет, проспект Вернадского, 78, Москва, 119454, Россия

*e-mail: horsik.ivan@mail.ru
**e-mail: shatovkin@mirea.ru

Аннотация

Обоснована актуальность задачи разработки алгоритма маршрутизации обмена информацией в группе беспилотных летательных аппаратов и с пунктом управления при проведении поисково-спасательной операции в условиях горной местности. Формализована постановка и рассмотрены существующие подходы к решению обозначенной задачи. На основе результатов анализа существующих подходов к решению задачи маршрутизации обмена информацией в распределенных вычислительных системах сделан вывод, что для реализации устойчивого обмена информацией в распределенной системе «группа беспилотных летательных аппаратов и пункт управления» в условиях нарушения связи целесообразно использовать гибридный подход: для начального построения таблиц маршрутизации применять алгоритм Флойда-Уоршелла; при динамичных изменениях топологии для локальной корректировки применять алгоритм Netchange. С учетом сформулированного вывода разработан алгоритм маршрутизации обмена информацией в группе беспилотных летательных аппаратов и с пунктом управления, обеспечивающий устойчивый обмен в условиях нарушения связи с отдельными беспилотными летательными аппаратами группы вследствие их попадания в зоны отсутствия связи с частью других беспилотных летательных аппаратов в группе (или пунктом управления) и не требующий применения дополнительных беспилотных летательных аппаратов-ретрансляторов. Рассмотрен пример, демонстрирующий работоспособность предлагаемого алгоритма. Полученные результаты подтверждают целесообразность его практического применения для организации взаимодействия бортовых программных систем беспилотных летательных аппаратов, участвующих в поисково-спасательной операции в условиях горной местности, между собой и с пунктом управления.

Ключевые слова:

группа беспилотных летательных аппаратов, пункт управления, обмен информацией, условия горной местности, нарушение связи, маршрутизация

Библиографический список

1. Хорсик И.А., Шатовкин Р.Р., Бабич О.А. Анализ существующих способов проведения поисковых работ с использованием авиации // XII Всероссийская научно-практическая конференция «АВИАТОР» (Воронеж, 20–22 ноября 2024): сборник статей. – Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА», 2024. С. 434–437.
2. Ким Н.В., Крылов И.Г. Групповое применение беспилотного летательного аппарата в задачах наблюдения // Труды МАИ. 2012. № 62. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=35507
3. Бухарин В.В., Кирьянов А.В., Стародубцев Ю.И. Способ защиты информационно-вычислительных сетей от компьютерных атак // Труды МАИ. 2012. № 57. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=31145
4. Bekmezci I., Sahingoz O.K., Temel S. Flying Ad-Hoc Networks (FANETs): A Survey // Ad Hoc Networks. 2019. V. 11, No. 3. Р. 1254–1270. DOI: 10.1016/j.adhoc.2012.12.004
5. Gupta L., Jain, R., Vaszkun G. Survey of Important Issues in UAV Communication Networks // IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2015. V. 18, No. 2. Р. 1123–1152. DOI: 10.1109/COMST.2015.2495297
6. Жаркой С.А. Маршрутизация данных. Механизмы, критерии выбора маршрута и будущее // Молодой ученый. 2019. № 48 (286). С. 19–20. URL: https://moluch.ru/ archive/286/64400/
7. Аллилуева Н.В., Руденко Э.М. Математический метод расчета целевой функции на графах и решение задачи маршрутизации // Труды МАИ. 2017. № 96. URL: http://trudymai.ru/published.php? ID=85773
8. Михайлин Д.А., Аллилуева Н.В., Руденко Э.М. Сравнительный анализ эффективности генетических алгоритмов маршрутизации полета с учетом их различной вычислительной трудоемкости и многокритериальности решаемых задач // Труды МАИ. 2018. № 98. URL: http://trudymai.ru/published.php? ID=90386
9. Кристофидес Н. Теория графов. - М.: Мир, 1978. – 427 с.
10. Нечепуренко М.И., Попков В.К., Майнагашев С.М. Алгоритмы и программы решения задач на графах и сетях. - Новосибирск: Наука, 1990. - 515 с.
11. Хорсик И.А., Шатовкин Р.Р. Анализ алгоритмов маршрутизации в интересах реализации обмена информацией в группе беспилотных летательных аппаратов // III ежегодная Национальная конференция «Информационные технологии и интеллектуальные системы» (Москва, 18–20 марта 2025): сборник трудов. - М.: РТУ МИРЭА, 2025. С. 44–50.
12. Бородин В.В., Петраков А.М., Шевцов В.А. Анализ алгоритмов маршрутизации в сети связи группировки беспилотных летательных аппаратов // Труды МАИ. 2016. № 87. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=69735
13. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. - СПб.: Питер, 2010. - 944 с.
14. Zhang W., Li M., Wang R. Optimization of Network Protocol in UAV Communication // Journal of Network and Computer Applications. 2019. V. 143, Р. 157–168.
15. Anderson K., Carr R. Adaptive Routing in Drone Communication Networks // IEEE Transactions on Mobile Computing. 2021. V. 20, No. 8. Р. 2775–2788.
16. Аллилуева Н.В., Руденко Э.М., Семикина Е.В. Маршрутизация на графе, теоретико-числовые целевые функции и генетический алгоритм // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2019. Т. 11, № 6. С. 4–14. DOI: 10.24411/2409-5419-2018-10290
17. Бабичев С.Л., Коньков К.А. Распределенные системы: учебное пособие для вузов. - М.: Издательство Юрайт, 2019. - 507 с.
18. Лиходед Н.А., Сипейко Д.С. Обобщенный блочный алгоритм Флойда – Уоршелла // Дискретная математика и математическая кибернетика. 2019. № 3. С. 84–92.
19. Лебедев С.С., Новиков Д.А. Необходимое и достаточное условие применимости алгоритма Дейкстры // Компьютерные инструменты в образовании. 2017. № 4. С. 5–13.
20. Цимбал А.А., Аншина М.Л. Технологии создания распределенных систем. Для профессионалов. - СПб: Питер, 2003. - 576 с.
21. Хорсик И.А., Митрофанов Д.В., Шатовкин Р.Р. Алгоритм выбора лидера в группе беспилотных летательных аппаратов при распределенном поиске наземных объектов в условиях нарушения связи // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2025. № 33. С. 139–152. 

Скачать статью