УРАХУВАННЯ ХАРАКТЕРНИХ ОСОБЛИВОСТЕЙ БУДОВИ ТА РУХУ БПЛА У ЗАДАЧАХ ЇХ КОМПЛЕКСНОГО ВИЯВЛЕННЯ І СУПРОВОДЖЕННЯ У ПОВІТРЯНОМУ ПРОСТОРІ
DOI:
https://doi.org/10.36994/2788-5518-2024-01-07-01Ключові слова:
БПЛА, малогабаритні безпілотні літальні апарати, відслідковування, виявлення, супроводження, квадрокоптер, повітряний об’єкт, літальний апарат, сенсорні мережі, нейронні мережі, злиття даних, маневр, фільтрація сигналів, параметри рухуАнотація
Стаття висвітлює аспект зростання ролі БПЛА у різних сферах діяльності. Підкреслено, що дане явище зумовлено гнучкістю БПЛА як цільової платформи модульної структури. Зазначено, що така особливість і визначає мультизадачність даного класу апаратів для забезпечення безпеки, надання допомоги у різних галузях. Також зауважено про здатність систем із використанням БПЛА до масштабування. Автори звертають увагу на пов’язану із цим важливість та необхідність контролю повітряного простору. У рамках цього питання підкреслено завдання виявлення та супроводження повітряних об’єктів як первинне завдання контролю повітряного простору. Надано класифікацію БПЛА за будовою та іншими ознаками, що впливають на льотні характеристики. У спрощеному вигляді розглянуто типову структурну будову малогабаритного БПЛА. Зазначено основні типи руху та маневрів БПЛА. Підкреслено специфічні маневрові рухи, виокремлено основні типи маневрів. Наведено кількісну класифікацію повітряних об’єктів у контексті використання БПЛА. Оглядово описано особливості поведінки таких об’єктів, як рої, характер їхньої поведінки. Детально розглянуто типологію пропульсивних систем та їх значення у задачах детекції та супроводження БПЛА. Зазначено про важливість комплексування чи злиття даних для підвищення якості детекції та стійкості супроводження БПЛА в складних умовах. Наведено приклад роботи системи з внутрішньою взаємодією давачів різної фізичної природи: аудіо, відео, ІЧ-діапазонів. Запропоновано умовний поділ елементів руху БПЛА на три типи. Зазначено особливості детекції та супроводження в рамках відеодетекції повітряного об’єкта з огляду на його особливості руху. Наведено тестову модель руху малогабаритного БПЛА за наведеним поділом на елементи руху. Відзначено можливу сферу застосування моделі руху в рамках оцінки параметрів руху та фільтрації з використанням сенсорних мереж і згорткових нейронних мереж. Зазначено можливість використання особливостей руху БПЛА та сучасних методів обробки даних у задачах виявлення та супроводження рухомих повітряних об’єктів, зокрема БПЛА.
Посилання
Protect your sky: a survey of counter unmanned aerial vehicle systems / H. Kang et al. IEEE access. 2020. Vol. 8. P. 168671–168710. URL: https://doi.org/10.1109/access.2020.3023473 (дата звернення: 23.05.2024).
Towards the unmanned aerial vehicles (uavs): a comprehensive review / S. A. H. Mohsan et al. Drones. 2022. Vol. 6, no. 6. P. 147. URL: https://doi.org/10.3390/drones6060147 (дата звернення: 23.05.2024).
Unmanned aerial vehicles: a review / A. A. Laghari et al. Cognitive robotics. 2022. URL: https://doi.org/10.1016/j.cogr.2022.12.004 (дата звернення: 23.05.2024).
Song Y., Zhang X., Zhao X. Research on the application of UAVs in the security of major events. BCP Social Sciences & Humanities. 2022. Vol. 19. P. 247–253. URL: https://doi.org/10.54691/bcpssh.v19i.1611 (дата звернення: 23.05.2024).
Способи застосування бпла під час авіаційного пошуку і рятування / Г. Лещенко та ін. Science-based technologies. 2021. Т. 51, № 3. С. 271–280. URL: https://doi.org/10.18372/2310-5461.51.15998 (дата звернення: 23.05.2024).
Гуцул Т., Жежера І., Ткач В. Особливості класифікації та методів вибору БПЛА. Технічні науки та технології. 2023. № 4(30). С. 201–212. URL: https://doi.org/10.25140/2411-5363-2022-4(30)-201-212 (дата звернення: 23.05.2024).
Попіль Д., Бровко П., Книш Б. Класифікація відомих видів безпілотних літальних апаратів. Modern engineering and innovative technologies. 2017. Т. 1. № 02–01. С. 34–39. URL: https://doi.org/10.30890/2567-5273.2017-02-01-004.
Security analysis of drones systems: attacks, limitations, and recommendations / J.-P. Yaacoub et al. Internet of things. 2020. Vol. 11. P. 100218. URL: https://doi.org/10.1016/j.iot.2020.100218 (дата звернення: 23.05.2024).
Çoban S., Oktay T. Unmanned aerial vehicles (uavs) according to engine type. Journal of aviation. 2018. URL: https://doi.org/10.30518/jav.461116 (дата звернення: 23.05.2024).
Bresciani T. Modelling, Identification and Control of a Quadrotor Helicopter : Master thesis. Lund, 2008. 170 p. URL: https://lup.lub.lu.se/student-papers/search/publication/8847641 (дата звернення: 23.05.2024).
Fethalla N. Modelling, Identification, and Control of a Quadrotor Helicopter. MONTREAL, 2019. 193 p. URL: https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2354 (дата звернення: 23.05.2024).
Quan Q. Introduction to multicopter design and control. Singapore : Springer Singapore, 2017. URL: https://doi.org/10.1007/978-981-10-3382-7 (дата звернення: 23.05.2024).
Aerodynamic and structural design for the development of a MALE UAV / P. Panagiotou et al. Aircraft engineering and aerospace technology. 2018. Vol. 90, no. 7. P. 1077–1087. URL: https://doi.org/10.1108/aeat-01-2017-0031 (дата звернення: 23.05.2024).
Grodzki W., Łukaszewicz A. Design and manufacture of umanned aerial vehicles (UAV) wing structure using composite materials. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 2015. Vol. 46, no. 3. P. 269–278. URL: https://doi.org/10.1002/mawe.201500351 (дата звернення: 23.05.2024).
Rodic A., Mester G. Modeling and simulation of quad-rotor dynamics and spatial navigation. 2011 IEEE 9th international symposium on intelligent systems and informatics (SISY 2011), Subotica, 8–10 September 2011. 2011. URL: https://doi.org/10.1109/sisy.2011.6034325 (дата звернення: 23.05.2024).
Technical Analysis of VTOL UAV / S. Yu et al. Journal of computer and communications. 2016. Vol. 04, no. 15. P. 92–97. URL: https://doi.org/10.4236/jcc.2016.415008 (дата звернення: 23.05.2024).
Frazzoli E. Maneuver-Based motion planning and coordination for single and multiple uavs. 1st UAV conference, Portsmouth, Virginia. Reston, Virigina, 2002. URL: https://doi.org/10.2514/6.2002-3472 (дата звернення: 23.05.2024).
Quadrotor helicopter flight dynamics and control: theory and experiment / G. Hoffmann et al. AIAA guidance, navigation and control conference and exhibit, Hilton Head, South Carolina. Reston, Virigina, 2007. URL: https://doi.org/10.2514/6.2007-6461 (дата звернення: 23.05.2024).
Overview of propulsion systems for unmanned aerial vehicles / B. Zhang et al. Energies. 2022. Vol. 15, no. 2. P. 455. URL: https://doi.org/10.3390/en15020455 (дата звернення: 23.05.2024).
Adamski M. Analysis of propulsion systems of unmanned aerial vehicles. Journal of marine engineering & technology. 2017. Vol. 16, no. 4. P. 291–297. URL: https://doi.org/10.1080/20464177.2017.1383337 (дата звернення: 23.05.2024).
CNN-Based UAV detection and classification using sensor fusion / H. Lee et al. IEEE access. 2023. P. 1. URL: https://doi.org/10.1109/access.2023.3293124 (дата звернення: 23.05.2024).
Жук С. Я., Соколов К. А. Адаптивне оцінювання параметрів руху малорозмірного БПЛА за даними відеокамери і FMCW-далекоміру. Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування. 2023. № 91. С. 46–52. URL: https://doi.org/10.20535/RADAP.2023.91.46-52.
Wei Y., Hong T., Fang C. Research on information fusion of computer vision and radar signals in UAV target identification. Discrete dynamics in nature and society. 2022. Vol. 2022. P. 1–13. URL: https://doi.org/10.1155/2022/3898277 (дата звернення: 23.05.2024).
Durrant-Whyte H., Henderson T. C. Multisensor data fusion. Springer handbook of robotics. Berlin, Heidelberg, 2008. P. 585–610. URL: https://doi.org/10.1007/978-3-540-30301-5_26 (дата звернення: 23.05.2024).
Соколов К. Візуальне виявлення та відстеження малогабаритних рухомих об’єктів на основі функціональних особливостей зорового апарату та особливостях сприйняття людини. Вчені записки ТНУ імені В.І. Вернадського. Технічні науки. 2023. № 5. С. 75–82. URL: https://doi.org/10.32782/2663-5941/2023.5/13 (дата звернення: 23.05.2024).
Tovakch I. O., Zhuk S. Y. Adaptive filtration of parameters of the UAV movement on data from its location calculated on the basis the time difference of arrival method. 2017 IEEE first ukraine conference on electrical and computer engineering (UKRCON), Kyiv, Ukraine, 29 May – 2 June 2017. 2017. URL: https://doi.org/10.1109/ukrcon.2017.8100466 (дата звернення: 23.05.2024).
Adaptive filtering of UAV movement parameters based on aoa-measurements of the sensor network in the presence of abnormal measurements / S. Y. Zhuk et al. Journal of aerospace technology and management. 2021. Vol. 13. URL: https://doi.org/10.1590/jatm.v13.1242 (дата звернення: 23.05.2024).
Цуканов О. Ф., Якорнов Є. А. Методи оцінки параметрів руху маневруючих безпілотних літальних апаратів в інфокомунікаційних сенсорних мережах. Інфокомунікаційні та комп’ютерні технології. 2023. Т. 2. № 04. С. 74–84. URL: https://doi.org/10.36994/2788-5518-2022-02-04-08 (дата звернення: 23.05.2024).
Song T. L., Ahn J. Y., Park C. Suboptimal filter design with pseudomeasurements for target tracking. IEEE transactions on aerospace and electronic systems. 1988. Vol. 24, no. 1. P. 28–39. URL: https://doi.org/10.1109/7.1033 (дата звернення: 23.05.2024).
Wei Y., Hong T., Kadoch M. Improved Kalman Filter Variants for UAV Tracking with Radar Motion Models. Electronics. 2020. Vol. 9, no. 5. P. 768. URL: https://doi.org/10.3390/electronics9050768 (дата звернення: 23.05.2024).
