Details

Данная работа посвящена численному моделированию роевого поведения группы дронов для получения устойчивой структуры различного вида. Задачи, решаемые в данной работе: 1. Рассмотрена актуальность разработки алгоритмов роевого поведения. 2. Подготовлена численная модель роя дронов. 3. Проведены первичные симуляции с последующим анализом полученной структуры. 4. Осуществлена оптимизация модели для достижения более устойчивой структуры. 5. Произведена корректировка модели для получения структуры типа “цепь”. 6. Проведено исследование зависимости структур роя от типов и компоновки датчиков. Для создания математической модели была изучена интегрированная среда разработки PyCharm для языка программирования Python, а также библиотеки: NumPy – для выполнения матричных вычислений и Matplotlib – для вывода графиков и создания анимаций. Созданная таким образом модель позволила не только наглядно представлять процесс сборки роя с учётом времени, но и записывать результаты симуляций для последующего воспроизведения и анализа. В результате удалось не только получить регулярную структуру роя, но подтвердить выдвинутую гипотезу о её кристаллической природе – как для сферического построения, так и для конфигурации типа «цепь». Полученные результаты можно использовать при экспериментах с реальными БПЛА.

This work is devoted to the numerical modeling of the behavior of the group of drones with the goal of obtaining different types of stable structure. Tasks to be solved in this work: 1. Relevance of the development of swarm behavior algorithms has been considered. 2. The numerical model of drones swarm has been prepared. 3. The initial simulations have been conducted with the consequent analysis of the swarm structure. 4. The model has been optimized based on the results of the analysis in order to obtain a more stable structure. 5. The model has been adjusted in order to obtain another swarm configuration (“chain”). 6. Swarms with different types of sensor arrays have been compared with each other. As a means of mathematical modelling PyCharm IDE for Python and NumPy (matrix operations) and Matplotlib (animation) libraries for it have been mastered. Thus, the model enabled not only demonstrating real-time assembly process, but also recording the results for subsequent analysis. As a result regular swarm structure has been obtained and the hypothesis of its lattice-like nature has been confirmed – for both spherical and chain-like configurations. The results can be implemented in experiments with real-life UAVs.