Разработка методов оперативной обработки и передачи информации для эффективного управления мобильными роботами и подвижными системами

грант БРФФИ-ГФФИУ №Ф13К-144

Целью работы является разработка алгоритмов и методов для обеспечения эффективного сетевого обмена данными в группе взаимодействующих мобильных роботов, способных на основе текущей локальной информации от каждого робота совместно выполнять поставленные оператором задачи.

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:

Описан процесс информационного обмена между роботами в виде системы обыкновенных дифференциальных уравнений, которые будут учитывать специфику их работы;
Применены методы нелинейного анализа сложных динамических систем, включая метод матричной декомпозиции А.М. Крота, для определения состояния системы беспроводной сетевой связи и выбора её оптимальной архитектуры;
Разработаны новые алгоритмы распознавания образов и принятия решений, основанные на использовании моделей ассоциативных искусственных нейронных сетей.

Научная идея проекта состоит в предположении того, что группа из мобильных роботов, осуществляющих обмен информацией, может быть представлена в виде нелинейной динамической системы, описываемой некоторым эволюционным законом. Тогда для обеспечения эффективной передачи сенсорной и телеметрической информации по беспроводному протоколу между членами группы мобильных роботов требуется найти такие управляющие параметры, при которых система продолжает нормально функционировать даже при временном отключении от сети некоторого количества абонентов-роботов.

В результате выполнения указанных исследований были получены математические модели и соответствующие алгоритмы и методы для реализации программно-аппаратного комплекса обеспечения беспроводной связи в нефиксированной сети:

модели процессов передачи информации в группе роботов;
алгоритмы и методы кодирования/декодирования сенсорных данных;
алгоритмы экспресс-анализа сенсорных данных.

Литература:

Крот, А.М. Нелинейный анализ динамических состояний искусственной нейронной сети Хопфилда на основе матричной декомпозиции / А.М. Крот, Г.А. Прокопович // Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.- тэх. на-вук. – 2012. – №3. – C. 98-107.
Krot, A.M. Nonlinear analysis of the Hopfield network dynamical states using matrix decomposition theory / A.M. Krot, R.A. Prakapovich // Chaotic modeling and simulation, 2013, Vol. 1. – Pp. 133-146.
Krot, A.M. Matrix decompositions of vector functions and shift operators on the trajectories of a nonlinear dynamical system / A.M. Krot // Nonlinear Phenomena in Complex Systems. – 2001. – Vol. 4, № 2. – P. 106–115.
Прокопович, Г.А. Моделирование коллективного поведения роботов для поисково-исследовательских задач / Г.А. Прокопович, В.А. Сычёв // Экстремальная робототехника: материалы международ. науч.-техн. конф. – СПб : Политехника-сервис, 2010. – С. 237-243.
Прокопович, Г.А. Нейросетевой блок памяти для адаптивной работы сложных технических систем в динамической среде / Г.А. Прокопович // Информатика, 2010, №2. – С. 54-65.
Прокопович, Г.А. Применение гетероассоциативных нейронных сетей для записи и восстановления информации / Г.А. Прокопович // Информатика, 2012, №2(34). – С. 38-49.