Багатокритеріальна оптимізація складу гетерогенного парку БПЛА в умовах ймовірнісної протидії середовища на основі математичного та імітаційного моделювання

Анотація

Об’єктом дослідження є гетерогенний парк безпілотних літальних апаратів (БПЛА), що складається з двох типів апаратів – основних та допоміжних, та функціонує в умовах ймовірнісної протидії середовища.  Вирішувалась проблема визначення раціонального вибору співвідношення між основними та допоміжними БПЛА, від якого залежать живучість системи, рівень можливих втрат і загальні ресурсні витрати. Запропоновано двокритеріальну дискретну математичну постановку задачі, у якій мінімізуються найімовірніше число втрат основних апаратів та кількість допоміжних БПЛА. Розглядаючи гетерогенний парк БПЛА, ймовірність втрати будь-якого з елементів цього парку є різною, особливо враховуючи, що типи БПЛА можуть бути різними в ньому. Це суттєво ускладнює можливість передбачення цілісності системи при певному періоді її експлуатації, тому було розроблено імітаційну модель методом Монте-Карло. За допомогою неї відтворюється послідовний характер подій, враховуючи зміну складу елементів після кожної ймовірної втрати. В її архітектурі можна виділити блоки генерації випадкових сценаріїв, моделювання втрат елементів парку та статистичну обробку результатів. Для її перевірки було зроблено аналітичний розподіл для базового сценарію та побудовано Парето-оптимальну множину конфігурацій гетерогенного парку. Максимальна розбіжність емпіричного та аналітичного розподілів становить 0,49% при N = 50000 ітерацій. Ці результати відображають залежність від зменшення втрат для основної групи елементів парку та кількості допоміжних апаратів, які вважаються дешевшими та виконують роль підвищення стійкості для системи. Отримані результати придатні для попереднього аналізу при проєктуванні гетерогенного парку БПЛА з елементами різних типів, різного функціонального призначення та вартості