Баранов В.С.
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ПОСТРОЕНИЯ КРАТЧАЙШИХ МАРШРУТОВ И УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ ПОЛЕТА ГРАЖДАНСКИХ БПЛА *
Аннотация:
данная работа посвящена разработке алгоритмов построения ортодромии и управления параметрами полета БПЛА для автоматизированного планирования и оптимизации маршрутов беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) с учётом географических, технических и нормативных ограничений. Основная цель исследования — создание решения, объединяющего геодезические расчёты, алгоритмы обхода запретных зон и интеграцию с аппаратурой БПЛА. Решение включает:Алгоритмы расчёта ортодромии и обхода запретных зон. Интеграцию цифровых моделей рельефа (DEM) для коррекции высоты. Веб-интерфейс на Yandex Maps API с визуализацией маршрутов и генерацией KMZ-файлов.
Ключевые слова:
БПЛА, кратчайшие маршруты, геопространственные данные, веб-интерфейс
Основная часть. Современные технологии беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) активно внедряются в различные сферы человеческой деятельности: от мониторинга территорий и доставки грузов до решения задач в чрезвычайных ситуациях. Однако эффективное и безопасное использование БПЛА требует решения сложных задач, связанных с автоматизацией планирования маршрутов, учетом географических особенностей местности, а также соблюдением нормативных ограничений. Актуальность разработки интеллектуальных систем поддержки принятия решений для таких задач обусловлена ростом спроса на автономные системы, простоту использования, минимизацию человеческого фактора и обеспечение безопасности полетов.Целью данной работы является разработка программного комплекса для автоматизированного планирования и оптимизации маршрутов БПЛА с интеграцией геопространственных данных, алгоритмов расчета ортодромии и обхода запретных зон, а также взаимодействия с аппаратурой беспилотника в реальном времени с использованием простого пользовательского интерфейса.Основные задачи исследования включают:Анализ методов расчета кратчайших маршрутов (ортодромия, локсодромия) и их адаптацию для работы с геодезическими данными.Разработку алгоритмов обнаружения и обхода запретных зон с использованием геометрических и топологических подходов.Интеграцию цифровых моделей рельефа (DEM) для учета высотных характеристик местности.Создание веб-интерфейса с интерактивной картографической визуализацией маршрутов и инструментами управления.Реализацию взаимодействия с аппаратурой БПЛА через протокол MAVLink для передачи параметров полета.Реализация возможности скачивания файла маршрута беспилотника с веб-интерфейса.Обзор существующих решений.На основе сравнения существующих решений в процессе анализа была получена следующая таблица, приведённая в таблице 1.Таблица 1. Сравнение решений построения маршрута для БПЛА.Анализ современных систем управления гражданскими БПЛА выявил следующие ограничения:Фрагментарность: отсутствие удобной интеграции геодезических расчётов и аппаратной части.Низкая гибкость: статические алгоритмы обхода зон географических ограничений.Зависимость от проприетарного ПО.Предложенное решение устраняет эти недостатки за счёт:Комбинации открытых геодезических методов.Адаптации маршрутов на основе общедоступных картографических данных.Использования открытых стандартов (KMZ, MAVLink).Архитектура программного комплекса:Бэкенд: Python, Flask, библиотеки pyproj, rasterio.Фронтенд: JavaScript, Yandex Maps API.Интеграция с БПЛА:открытый протокол MAVLink, библиотека pymavlink.Алгоритм построения ортодромии:Ввод координат через веб-интерфейс или карту.Расчёт оптимального пути с учётом географических данных.Визуализация маршрута на карте (Рис. 1).Рисунок 1. Визуализация маршрута на карте.Визуализацию обхода зон географических ограничений можно увидеть на рисунке 2.Рисунок 2. Визуализация обхода зон географических ограничений.Ручное или автоматическое создание полигонов.Проверка пересечений с маршрутом.Динамическая коррекция траектории.На рисунке 3 можно увидеть интерфейс программного комплекса:Рисунок 3. Интерфейс программы.Разработанный программный комплекс позволяет автоматизировать планирование маршрутов БПЛА для гражданских задач, таких как логистика, сельское хозяйство и мониторинг ЧС. Перспективы развития включают внедрение 3D-визуализации и оптимизацию алгоритмов для работы с большими массивами данных.
Номер журнала Вестник науки №5 (86) том 3
Ссылка для цитирования:
Баранов В.С. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ПОСТРОЕНИЯ КРАТЧАЙШИХ МАРШРУТОВ И УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ ПОЛЕТА ГРАЖДАНСКИХ БПЛА // Вестник науки №5 (86) том 3. С. 1331 - 1336. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/23155 (дата обращения: 20.07.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+