Thiết lập tuyến đường bay của vật thể bay không người lái trong điều kiện không xác định giá trị của tham số gió trong vùng bay

Bài viết trình bày các phương pháp thiết lập tuyến đường bay của vật thể bay không người lái (UAV) khi không có thông tin về các giá trị của tham số gió trong vùng bay nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động của UAV.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết lập tuyến đường bay của vật thể bay không người lái trong điều kiện không xác định giá trị của tham số gió trong vùng baySCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 17, No.K1- 2014Thiết lập tuyến ñường bay của vật thể baykhông người lái trong ñiều kiện không xácñịnh giá trị của tham số gió trong vùng bay•Phạm Xuân Quyền•Vũ Thị ðoan TrangHọc viện Kỹ thuật quân sự(Bài nhận ngày 05 tháng 12 năm 2013, hoàn chỉnh sửa chữa ngày 22 tháng 04 năm 2014)TÓM TẮT:Bài báo trình bày các phương pháp thiếtlập tuyến ñường bay của vật thể bay khôngngười lái (UAV) khi không có thông tin về cácgiá trị của tham số gió trong vùng baynhằm nâng cao hiệu quả hoạt ñộng củaUAV.T khóa: Vật thể bay không người lái hạng nhẹ, tuyến ñường bay khép kín, ảnh hưởngcủa gió tới tuyến ñường bay.1. MỞ ðẦUHiện nay tổ hợp hàng không không người lái(UAC) mà trong ñó phần tử cấu thành chínhUAV là một trong những lĩnh vực kỹ thuật hàngkhông phát triển năng ñộng nhất [1, 2, 3] vàñược áp dụng rộng rãi trong giải quyết hàng loạtbài toán kinh tế. Một ñiểm chú ý là việc sử dụnghàng không không người lái khi sử lý các tìnhhuống bất ngờ, thiên tai cũng như ñể ñảm bảonhiệm vụ liên lạc, ño khí tượng, kiểm tra ñườngống, theo dõi sinh thái và giải quyết các bài toándân sự khác, vì UAV rẽ hơn nhiều so với thiết bịbay có người lái, ñơn giản hơn khi bảo quản vàvận hành, ngoài ra chúng có thể ñược áp dụngtrong các trường hợp ñe dọa ñến tính mạng phicông. Song khai thác UAV ñòi hỏi phải giảiquyết một loạt các bài toán ñặc thù, một trong sốñó là giải quyết bài toán thiết lập hành trìnhtrước khi bay có tính ñến gió trong vùng bay.Tuy nhiên, cho ñến nay mặc dù dựa trên nhữngkết quả thu ñược khi xem xét các vấn ñề nêutrên thì vẫn còn tồn tại: phương pháp quy hoạchTrang 60bay của UAV trong ñiều kiện không xác ñịnhgiá trị của các tham số gió trong vùng bay. Vìvậ y, việc nghiên cứu vấn ñề chưa có câu trả lờiở trên là một vấn ñề cấp bách và có ý nghĩa thựctế cao nhằm nâng cao hiệu quả hoạt ñộng củaUAV.Trong thực tế không phải lúc nào cũng có ñượcdự báo gió trong vùng bay tại thời ñiểm quyhoạch hành trình trước khi bay. Trong trườnghợp này xuất hiện sự cần thiết phải giải quyếtbài toán thiết lập hành trình bay trong ñiều kiệ nkhông có thông tin về các giá trị tham số giótrong vùng bay. Như ñã biết, tồn tại hàng loạtphương pháp ñể nhận ñược lời giải trong ñiềukiện không xác ñịnh hoặc các phương pháp mởrộng không xác ñịnh. Ví dụ như phương phápbảo ñảm, áp dụng tiêu chuẩn Laplac, cũng nhưcác tiêu chuẩn Savage, Hoxha - Léman,Hurwitz, Germeier [8; 9]. Trong khuôn khổ bàibáo tác giả ñề xuất hai phương án mở rộng tínhkhông xác ñịnh. Trong phương án thứ nhất sửdụng tiêu chuẩn cực trị Valda, trong phương ánthứ hai áp dụng tiêu chuẩn Laplac. ðồng thờiTAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 17, SOÁ K1- 2014cũng xem xét vấn ñề tính toán xuất hiện khi giảibài toán thiết lập hành trình bay trong ñiều kiệnkhông xác ñịnh và phương pháp khắc phụcchúng trên cơ sở sử dụng tập hợp hành trình baytối ưu tiềm năng (Bảng 1) [5].Bảng 1. Tập hợp tuyến ñường bay tối ưu tiềm năng ñối với số lượng khác nhau của các ñiểm tạo nêntuyến ñườngSố lượng ñiểm(n)Số lượng các tuyến ñường bay cóthểNMñối với (NH = 1)mỗi cặp giá trị tham số gió làSố lượng các tuyến ñường bay có thểvớiN H = 6 335NMñốicặp giá trị tham số gió(n − 1)!Số lượng cáctuyến ñường baytối ưu tiềm năng( NM ) trong tậphợp M2(2-1)!=16335*1=6 33513(3-1)!=26335*2=12 67014(4-1)!=66335*6=38 01035(5-1)!=246335*24=152 04046(6-1)!=1206335*120=760 20067(7-1)!=7206335*720=4 561 200108(8-1)!=5 0406335*5 040=31 928 40099(9-1)!=40 3206335*40 320=255 427 200910(10-1)!=362 8806335*362 880=2.2988*10^9811(11-1)!=3 628 8006335*3 628 800=2.2988*10^101012(12-1)!=39 916 8006335*39 916 800=2.5287*10^11913(13-1)!=479 001 6006335*479 001 600=3.0345*10^121214(14-1)!=6.2270*10^96335 *47 900 1600=3.9448*10^13112. CÁC DẠNG KHÔNG XÁC ðỊNHTRONG BÀI TOÁN THIẾT LẬP HÀNHTRÌNH BAYKhi giải quyết bài toán trong ñiều kiện khôngxác ñịnh thu ñược sự truyề n bá rộng rãi cácphương pháp [8; 9]. Tác giả ñã khảo sát 5 dạngkhông xác ñịnh [10]:1. Dạng không xác ñịnh tự nhiên2. Dạng không xác ñịnh mục ñích4. Dạng không xác ñịnh chủ thể5. Dạng không xác ñịnh thông tinDạng không xác ñịnh cuối cùng liên quanñến việc dữ liệu ñầu vào ñể giải quyết bài toán ởdạng số không xác ñịnh. Nó ñược chia ra làm 3loại sau:• Khoảng số ñược ñưa ra dưới dạng cặp số;• Số ngẫu nhiên (giá trị biến số) ñược ñưa radưới dạng quy luật phân bố xác suất;3. Dạng không xác ñịnh kẻ thùTrang 61SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 17, No.K1- 2014• Số lẻ ñược ñưa ra dưới dạng hàm số dướidạng µ ( х ) có giá trị từ 0 ñến 1. Ví dụ biến sốlẻ “lợi nhuận” có một trong các giá trị từ các giátrị lẻ - “lợi nhuận cao”.Trên thực tế thường thì thông ...