Conceptual data model of the group application control system of unmanned aerial vehicles
DOI:
https://doi.org/10.54858/dndia.2025-21-5Keywords:
unmanned aerial vehicles, group of unmanned aerial vehicles, combat use, control systems, automatic control, data base, conceptual data modelAbstract
The issues of implementing the combat potential of groups of unmanned aerial vehicles (UAVs) are considered in the article. The scientific task of developing a conceptual data model of the UAV group control system for implementing the combat potential of this application format (the possibility of application in conditions of significant nonlinearity, non-stationarity and a priori uncertainty of processes) is considered. The reasons for the existing limitations of implementing the combat potential of group UAV use are investigated. The impossibility of eliminating them only by engineering and technical means is substantiated. The development of a conceptual data model is considered from the standpoint of the methodology of synthesis of separable optimal (suboptimal) control of complex objects as a theoretical basis. The macrosystem “UAV group – enemy objects – external environment – target installations of combat use” is considered as a subject area. A closed loop of automatic control of a UAV group for the specified macrosystem is selected. A scheme of a conceptual (infological) data model for managing group UAV use in Chen’s notation is proposed. It is substantiated that to ensure the required quality of UAV group control in real combat conditions (conditions of significant nonlinearity, non-stationarity and a priori uncertainty of processes), the conceptual data model of the control system must necessarily contain information on the assessment of parameters and phase state of the UAV group, enemy objects, the external environment and on the target settings of the group’s combat use. The data relationships within the proposed model are considered. The feasibility of relational organization of data and time as a primary key for the developed conceptual model is proved. The use of rank and graph forms of observability and controllability criteria of automatic systems to assess the information sufficiency (completeness) of the formed conceptual data model is substantiated. The possibility of practical implementation of the proposed rank and graph forms of observability and controllability criteria for assessing the information sufficiency (completeness) of the conceptual data model is proved. The results of this study are necessary for the implementation of the stages of logical (datalogical) and physical design of the database of the UAV group control system. The creation of a UAV group control system, designed to function in conditions of significant nonlinearity, non-stationarity and a priori uncertainty of processes, is a necessary stage for solving the scientific task of implementing the combat potential of UAV groups.
References
Мосов С.П. Роїння дронів військового призначення: реалії та перспективи // Зб. наук. пр. Центру воєнно-стратегічних досліджень НУОУ. – 2024. – № 1 (80). – С. 77–86.
Горбулін В.П., Мосов С.П. Рої дронів – кульмінація дронізації воєн. // Вісн. НАН України. – 2024. – № 3. – С. 3–11.
Wu Chen, Jiayi Zhu, Jiajia Liu, Hongzhi Guo. A fast coordination approach for large-scale drone swarm. // Journal of Network and Computer Applications. – 2024. – Vol. 221. URL: http://surl.li/gsqkis. https://doi.org/10.1016/j.jnca.2023.103769
Muhammad Mubashir Iqbal, Zain Anwar Ali, Rehan Khan and Muhammad Shafiq. Motion Planning of UAV Swarm. // Recent Challenges and Approaches. – 2022. URL: https://www.intechopen.com/chapters/82985. DOI: 10.5772/intechopen.106270.
Шовкошитний І.І., Василенко О.А. Розроблення логіко-часової моделі ройового застосування ударних безпілотних літальних апаратів з урахуванням типових способів їх групового застосування в сучасних умовах. // Збірник наукових праць Центру воєнно-стратегічних досліджень Національного університету оборони України. – 2024. – № 3(83). – С. 108–116.
Мартинюк О.Р. Модель узгодженого руху групи безпілотних літальних апаратів // Сучасні інформаційні технології у сфері безпеки та оборони. – К: НУОУ, 2016. – № 1 (25). – С. 78–81.
Kharchenko О.V., Artushin L.М., Kononov О.А. Prospects for the Joint Use of Unmanned Aerial Vehicles // Зб. наук. праць ДНДІА. – 2022. – № 18(25). – С. 7–13. DOI: 10.54858/dndia.2022-18-1
Шовкошитний І.І., Василенко О.А. Проблемні питання ройового застосування ударних безпілотних літальних апаратів // Сучасні інформаційні технології у сфері безпеки та оборони. – К: НУОУ, 2023. – № 3(48). – С. 27–34. DOI: http://doi.org/10.33099/2311-7249/2023-48-3-27-34
Артюшин Л.М., Герасименко В.В., Коваль В.В. Метод формування спільної авіаційної групи // Сучасні інформаційні технології у сфері безпеки та оборони. – К: НУОУ, 2021. – № 1(40). – С. 63–68.
Артюшин Л.М., Кононов О.А., Герасименко В.В., Наусенко Б.Ю. Метод вибору варіанта реалізації групового застосування безпілотних літальних апаратів // Сучасні інформаційні технології у сфері безпеки та оборони. – К.: НУОУ, 2022. – № 2(44). – С. 10–20.
Артюшин Л.М., Герасименко В.В., Єрко В.Б., Наусенко Б.Ю. Дослідження процесів керування авіаційними бойовими порядками різних структур // Journal of Scientific Papers “Social Development and Security”, Том 11, № 5 (2021). – С. 221–234.
Van Nguyen L., Phung M.D., Ha Q.P. Game Theory-Based Optimal Cooperative Path Planning for Multiple UAVs. // IEEE Access. – 2022. – Vol. 10. – Р. 108034–108045. DОІ: 10.1109/ACCESS.2022.3213035
Житецький Л.С. Методи управління і оцінювання в умовах невизначеності // Проблеми керування та інформатики. – 2023. – № 5. – С. 47–63.
Trystan A., Hurin I., Matiushchenko O. Multi-Agent group application model of unmanned aircrafts and unmanned ground vehicles during special mission execution. // CEUR Workshop Proceedings. – 2021. – P. 154–164.
Tongtong Chen, Fuyong Wang, Meiling Feng, Chengyi Xia, Zengqiang Chen Fully distributed consensus of linear multi-agent systems via dynamic event-triggered control // Neurocomputing. – Volume 569. – 2024. – 127129, ISSN 0925-2312, https://doi.org/10.1016/j.neucom.2023.127129 (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925231223012523)
X. -A. Wang, G. -J. Zhang, B. Niu, D. Wang and X. -M. Wang Event-Triggered-Based Consensus Neural Network Tracking Control for Nonlinear Pure-Feedback Multiagent Systems With Delayed Full-State Constraints // IEEE Transactions on Automation Science and Engineering. doi: 10.1109/TASE.2023.3341845
Khudov H., Oleksenko O., Lukianchuk V., Herasymenko V., Yaroshenko Y., Ishchenko O., Ikaіev D., Golovchenko O., Volobuiev A., Drob Y., Solomonenko Y., Khizhnyak I. The determining the flight routes of unmanned aerial vehicles groups based on improved ant colony algorithms. The determining the flight routes of unmanned aerial vehicles groups based on improved ant colony algorithms // International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering. – 2021. – Vol. 11, Issue 9. –
P. 23– 32. https://doi.org/10.46338/ijetae0921_03
Гурін І., Матвєєв Л. Мультиагентна модель пункту управління групою безпілотних літальних та наземних
апаратів при виконанні спеціальних місій // Випробування та сертифікація. – 2023. – № 1(1). С. 39–47. https://doi.org/10.37701/ts.01.2023.05
Погудіна О.К. та ін. Методологія формування інтелектуальної складової агентної системи рою безпілотних літальних апаратів. – Моногр.: Харків. НАУ ім. М. Є. Жуковського “ХАІ”. – 2021. – 219 с.
Литвин В., Угрин Д. Методи ройового інтелекту вирішення прикладних задач в геоінформаційних системах // Інформаційні системи та мережі. Вісник нац. ун-ту “Львівська політехніка”. – Львів. – 2020. – Вип. 7. – С. 87–106. DOI: https://doi.org/10.23939/sisn2020.07
Артюшин Л., Кононов О., Невзгляденко Ю. Аналіз перспектив реалізації групового застосування безпілотних літальних апаратів військового призначення // Зб. наук. праць Державного науково-дослідного інституту авіації. – 2023. – № 19(26). – С. 42–48. DOI: 10.54858/dndia.2023-19-5
Журавська І.М. Гетерогенні комп’ютерні мережі критичного застосування на основі роїв та зграй БпЛА. – Моногр.: Миколаїв. Вид-во ЧНУ ім. Петра Могили. – 2019. 192 с.
Журавська І.М. Синтез маршрутів суброїв безпілотних апаратів з використанням нейронної мережі Хопфілда для обстеження територій // Радіоелектроніка, інформатика, управління. – 2017. – № 3. – С. 86–94.
Артюшин Л., Кононов О., Кир’янов А. Архітектура програмного забезпечення для керування групою безпілотних літальних апаратів // Зб. наук. праць Державного науково-дослідного інституту авіації. – 2024. – № 20(27). – С. 37–44. DOI: 10.54858/dndia.2024-20-5
