ІНТЕГРОВАНІ НАВІГАЦІЙНІ ТА КОМУНІКАЦІЙНІ ПРОТОКОЛИ ДЛЯ АВТОНОМНИХ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИХ СИСТЕМ: АРХІТЕКТУРИ, МОДЕЛІ ТА ВИКЛИКИ РЕАЛІЗАЦІЇ В ДИНАМІЧНИХ СЕРЕДОВИЩАХ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.32689/maup.it.2025.2.17

Ключові слова:

автономні системи, автономні мережі, системи розподіленого інтелекту, навігація, зв'язок

Анотація

У роботі представлено підхід до розробки автономних інтелектуальних систем (АІС), що здатні діяти самостійно в динамічних середовищах без постійного втручання оператора. Такі системи складаються з груп інтелектуальних агентів, об’єднаних у мережу зі спільною метою – виконання складних місій.Метою статті є аналіз обмежень автономного функціонування в частині комунікаційних та навігаційних можливостей елементів системи; формулювання ключових вимог до реалізації зв’язку та навігації в автономних інтелектуальних групах; а також розробка і оцінка відповідної архітектури і моделей, здатних забезпечити стабільну, ефективну та координовану діяльність системи під час виконання поставлених завдань.Методологія дослідження ґрунтується на системному аналізі функціональних властивостей автономних систем із залученням моделей інформаційної взаємодії для оцінки ефективності комунікаційних і навігаційних процесів. Було застосовано моделювання логічної архітектури та протоколів взаємодії агентів у динамічному середовищі для визначення оптимальних структур управління.Наукова новизна. Особливу увагу приділено розробці моделей навігації та зв’язку, які виступають основними функціональними компонентами забезпечення автономної мобільності. Автор розкриває функціональні вимоги до систем зв’язку та навігації, включаючи повноту, швидкодію, енергоефективність, узгодженість і стійкість. Наведено аналіз топологій зв’язку (централізовані, децентралізовані, ієрархічні, гібридні) та особливості їх впливу на ефективність взаємодії агентів.Висновки. У сфері навігації основний акцент зроблено на інтеграцію глобальних супутникових (GNSS) та інерціальних (INS) систем як основи для підвищення точності й стійкості в реальних умовах. У статті запропоновано протокол консенсусної навігації, який дозволяє усунути розбіжності між агентами шляхом обміну даними, забезпечуючи когерентність рішень. Запропоновано архітектурну модель протокольної структури автономної мобільності, яка об’єднує зв’язок і навігацію в логічні шари з високою адаптивністю до конкретних завдань. Такий підхід сприяє створенню стійких, масштабованих та універсальних автономних систем, придатних для застосування в різних галузях, від безпілотних технологій до рятувальних операцій.

Посилання

Кучеров Д., Долгих С., Мирошниченко І., Пошивайло О. Протокольні та логічні моделі для забезпечення надійності та стійкості автономних систем БПЛА. Матеріали 13-ї Міжнародної конференції з надійних систем, послуг і технологій. Афіни, Греція, 2023. С. 1–7. doi: 10.1109/DESSERT61349.2023.10416491 (дата звернення: 28.04.2025)

Кучеров Д., Фу М., Козуб А. Синтез законів керування рухом групи БПЛА з природними перешкодами. Автоматизовані системи в авіаційній та аерокосмічній галузях: зб. наук. праць / ред. Т. Шмельова, Ю.В. Шмельова, Н. Сікирда, Н. Різун, Д. Кучеров, К. Дергачов. Суми : Вид-во СумДУ, 2019. С. 193–219.

Шмельова Т., Ковальов Ю. Н., Долгих С., Бурлака О. Оптимізація польоту автономних груп БПЛА на основі геометричного моделювання. Матеріали 5-ї Міжнародної конференції «Актуальні проблеми розробки безпілотних літальних апаратів», Київ, Україна, 2019. С. 79–82. doi: 10.1109/APUAVD47061.2019.8943856. (дата звернення 01.05.2024)

Babaie R., Ehyaei A. Cooperative Control of Multiple Quadrotors for Transporting a Common Payload. AUT Journal of Modeling and Simulation. 2018. № 50(2). Р. 147–156. doi: 10.22060/miscj.2018.14252.5100. (date of access: 15.04.2025)

Eom T.-I., Lee W.-Y., Lee D.-Y., Kim J.-H., Hur W.-H. Procedure-based development platform for communication protocol stack software. In Proceedings of the IEEE Conference on Advanced Microsystems for Automotive Applications (CAMAD) 2016. P. 12–17. doi: https://doi.org/10.1109/CAMAD.2016.7790323. (date of access: 17.04.2025)

Gollnick M., Niklass M., Swaid M. Methodology and initial results of the assessment of UAM concept potential. Proceedings of Aerospace Europe Conference, 2020. Hamburg, 1–11. URL: https://www.academia.edu/66696287 (date of access: 20.04.2025)

Hansen J. M., Fossen T. I., Johansen T. A. Nonlinear observer design for GNSS-aided inertial navigation systems with time-delayed GNSS measurements. Control Engineering Practice, 2017. 60, 39–50. doi: https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2016.11.016. (date of access: 18.04.2025)

Hercog D. Protocol stack. In Communication protocols: Principles, methods, and specifications. Springer International Publishing. 2020. P. 67–81. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-50405-2_5 (date of access: 20.04.2025)

Li Y., Zheng J. Design and implementation of cooperative turning control for the towing system of unpowered facilities. IEEE Access. 2018 № 99. P. 1–5. doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2819692 (date of access: 21.04.2025)

Liu L., Lian, X., Zhu C., He L. Distributed cooperative control for UAV swarm formation reconfiguration based on consensus theory. 2nd International Conference on Robotics and Automation Engineering (ICRAE). 2017. P. 264–268. doi: https://doi.org/10.1109/ICRAE.2017.8291392 (date of access: 1.05.2025)

Morais D. H. Data communication systems protocol stacks. 5G NR, Wi-Fi 6, and Bluetooth LE 5 (Chapter 2). 2023. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-031-33812-0_2 (date of access: 15.04.2025)

Olfati-Saber R. Flocking for multi-agent dynamic systems: Algorithms and theory. IEEE Transactions on Automatic Control. 2006. № 51(3). Р. 401–420. doi:https://doi.org/10.1109/TAC.2005.864190 (date of access: 01.05.2025)

Saqib M., Jasra B., Moon A. H. A systematized security and communication protocols stack review for Internet of Things. IEEE International Conference for Innovation in Technology (INOCON). Bangluru, India.2020. Р. 1–9. doi: https://doi.org/10.1109/INOCON50539.2020.9298196 (date of access: 28.04.2025)

Sharma C., Gondhi N. K. Communication protocol stack for constrained IoT systems. In 2018 3rd International Conference on Internet of Things: Smart Innovation and Usages (IoT-SIU). Bhimtal, India. 2020. doi: https://doi.org/10.1109/IoT-SIU.2018.8519904 (date of access: 28.04.2025)

Tenedório A., Estanqueiro R., Henriques C. D. Methods and applications of geospatial technology in sustainable urbanism. Pennsylvania, USA: IGI Global. 2021. doi: https://doi.org/10.4018/978-1-7998-2249-3 (date of access: 26.04.2025)

Yu X., Guo G., Gong J. Cooperative control for a platoon of vehicles with leader-following communication strategy. Chinese Automation Congress (CAC). 2020. P. 6721–6726. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/8243988. (date of access: 01.05.2025)

Zhang Q., Lapierre L., Xiang X. Distributed control of coordinated path tracking for networked nonholonomic mobile vehicles. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2013. № 9(1). P. 472–484. doi: https://doi.org/10.1109/TII.2012.2219541 (date of access: 17.04.2025)

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-09-23

Як цитувати

МИРОШНИЧЕНКО, І. (2025). ІНТЕГРОВАНІ НАВІГАЦІЙНІ ТА КОМУНІКАЦІЙНІ ПРОТОКОЛИ ДЛЯ АВТОНОМНИХ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИХ СИСТЕМ: АРХІТЕКТУРИ, МОДЕЛІ ТА ВИКЛИКИ РЕАЛІЗАЦІЇ В ДИНАМІЧНИХ СЕРЕДОВИЩАХ. Інформаційні технології та суспільство, (2 (17), 116-122. https://doi.org/10.32689/maup.it.2025.2.17