نظارت مداوم چندفروندي به‌وسيله الگوهاي پيمايشي پايه با هدف كمينه‌سازي زمان بازبيني

Multi-UAV persistent surveillance with basic patrolling pattern in minimum revisit time

استفاده از پهپادها در بسياري از ماموريت هاي هوايي نظير جستجو، نجات، گشت زني هاي مرزي و نظارت هاي نظامي متداول شده است كه با توجه به پچيدگي و گستردگي اين ماموريت ها معمولا از دسته هاي چندفروندي آنها استفاده مي شود. نظارت مداوم يكي از مساله هاي مطرح گشت زني هاي هوايي مي باشد كه عليرغم پيچيدگي هاي حاكم بر محيط و شيوه هاي گشت زني مي توان با روش هاي پيمايشي پايه آن را ساده سازي نمود. بحث اصلي مطرح در اين موضوع كمينه سازي بيشترين زمان بازبيني حادث شده در منطقه پيمايش مي باشد. در اين مقاله ضمن تشريح حالت هاي مختلف پيمايش و گشت زني براي سامانه هاي هوايي تك و چند فروندي، رابطه زمان كمينه بازبيني استخراج و براي يك پهپاد مشخص با قيود بيان شده، ارتباط آن با ديگر پارامترهاي پروازي بررسي شده است. همچنين تاثير تغيير تعداد عامل ها و سرعت بر كارايي نظارت مداوم و كمينه سازي زمان بازبيني ارزيابي شده و با حالت هاي ديگر پيمايش مقايسه گرديد. نتيجه كاركردهاي بيان شده در اين مقاله، بسط و توسعه روابط پايه نظارت مداوم براي تعداد عامل هاي مشخص به ساير شرايط يا ساير رفتارهاي پيمايشي است. نتايج اين مقاله بيانگر كارايي بالاي روش هاي پيمايشي پايه گفته شده براي الگوهاي چندفروندي مشخص مي باشد؛ همچنين براي محيطي با پهنه مشخص و با توجه به قابليت ها و پارامترهاي پهپاد، مي توان زمان بازبيني را به عنوان يك پارامتر وابسته بر اساس تعداد مشخص پهپاد محاسبه نمود و يا تابع تعداد فروندهاي موردنظر به ازاي زمان بازبيني ثابت را با دقت مطلوب تعيين نمود. نتايج نشان مي دهد كه در سرعت هاي بالاي پهپاد موردنظر، افزايش تعداد پهپاد در يك مساحت مشخص، كارايي چنداني در بهبود كمينه زمان بازبيني ندارد و بازه اي بر اساس سرعت و تعداد پهپادها مي توان تعيين نمود كه در اين بازه زمان بيشنه بازبيني همواره كمينه باشد.

Unmanned aerial vehicles (UAVs) are well-suited to a wide range of mission scenarios, such as search and rescue, border patrol, and military surveillance. The complex and distributed nature of these missions often requires teams of UAVs to work together. Despite the complexity of the environment and patrol procedures, the persistent surveillance is a one of an important problem in aerial patrol which can be simplified with basic patterns. The main object is minimizing the maximum revisit time in specified path. In this article, the single and multi-agent aerial search and patrol patterns are described and revisit time equation is driven for known UAV with real model and several situations. The impact of changing speed and the number of agents on the efficiency of persistent surveillance has been evaluated and compared with another patrolling pattern. As results of this paper, the basic search methods are distributed to an arbitrary number of the agent in several patterns. The revisit time function as a dependent parameter can be calculated from agent’s number as an independent parameter also in fixed value of revisit time, the optimal number of UAVs can be obtained due to specified search area. The results show that in the highspeed situation, increase the number of UAVs in the particular area, little performance improvement occurs in minimizing of maximum revisit time. A velocity and UAV number domain can be determined whereas the maximum revisit time always is minimal. Keywords: Persistent Surveillance, Aerial patrolling, Muti-UAV patrolling, Revisit Time, Border Patrolling, Multi-agent Search