Table of Contents

تحقيق الاستخدام الأمثل المتعدد الجوانب لتنسيق الأسلحة الخفيفة في بعثات المراقبة

ويمكن أن تشمل هذه المركبات الجوية غير المأهولة، التي تسمى عادة الطائرات الآلية، أصولاً أساسية في مجال المراقبة الحديثة، ويمكن لطائرة بدون طيار أن تراقب منطقة ثابتة، ولكن يمكن أن تغطي [الإطار الاستراتيجي] المنسق ] [المجالات غير المألوفة] مناطق شاسعة، وتتتبع أهدافاً متعددة، وتتكيف مع الظروف المتغيرة في الوقت الحقيقي، وتكمن الصعوبة في تحقيق التوازن بين عدة أهداف متنافسة في آن واحد:

وفي بعثات المراقبة، يحتاج المشغلون إلى حزام يمتد إلى أقصى حد ممكن، ويغطي كل زاوية من مناطق معينة، ولا يعرضون الطائرات أبدا للخطر، وكثيرا ما تتطلب هذه الأهداف التي تغطي مناطق أكثر سرعة أو ارتفاعا أكثر، مما يستنفد البطاريات بسرعة أكبر، وتوفر المنظمة إطارا رياضيا لإيجاد أفضل المبادلات بين هذه الأهداف، مما ينتج مجموعة من الحلول القابلة للبقاء بدلا من إجابة واحدة عن البحوث.

فهم الاستخدام الأمثل المتعدد الجوانب

ويحل التكتل المتعدد الجوانب المشاكل ذات الهدفين أو أكثر التي لا يمكن تحقيقها بصورة مستقلة، والهدف هو إيجاد [مخططات] بديلة - الحلول التي يؤدي فيها تحسين هدف ما إلى تفاقم آخر بالضرورة.() ويُسمى كل حل في هذه المجموعة [مُعدّل] [Faret:3]:

وفيما يتعلق بقصر السفر بالطائرة، تشمل الأهداف النموذجية ما يلي:

  • Area coverage] - النسبة المئوية لمنطقة المراقبة التي لوحظت في غضون فترة زمنية معينة.
  • Energy consumption] - Total bat or fuel used by the swarm.
  • وقت الإرسال ] - كم من الوقت يمكن أن تعمل الحزام قبل العودة إلى القاعدة.
  • خطر الاصطدام ] - احتمال أن يكون اثنان من المركبات فوق البنفسجية انتهاكاً لمسافات الفصل الآمنة.
  • ] - التأخير في نقل البيانات بين المركبات الجوية غير المأهولة والمحطة الأرضية.

وهذه الأهداف متضاربة بطبيعتها، وكثيرا ما تتطلب زيادة التغطية زيادة انتشار المركبات غير المنفجرة، مما يزيد من حدة مخاطر الاصطدام والتأخير في الاتصالات، ويزيد من سرعة انتشار القوات الزمنية للبعثة، مما يقلل من التغطية في كل وقت من أوقات الوحدة، ويضفي الطابع الرسمي على عمليات التبادل هذه ويتيح للمهندسين مقارنة البدائل كميا.

In practice, MOO for UAV swarms is solved using evolutionary algorithms, ]swarm intelligence- ], or ]gradient —based methods[Furg forT:5] adapted for multiobjective output objectives.

التحديات الرئيسية في مجال تنسيق الأسلحة التقليدية

دال - البيئة الدينامية وغير المصحوبة بالعقار

وتتم بعثات المراقبة في بيئات تتغير بشكل لا يمكن التنبؤ به، ومن الضروري تهيئة الظروف الطبيعية، والعقبات المتحركة (مثل الطيور والطائرات الأخرى)، وتغيير أولويات البعثة، مما يؤثر على أداء الشعلة. ، والقدرة على التكيف في الوقت المناسب ، وقد يصبح الحل الأمثل الذي يُحسب عند الإقلاع بعد دقائق عتيقة نتيجة لفقدان جوزة.

محدودية الاتصالات

UAVs in a swarm typically communicate via ad — — these links have limited range, bandwidth, and reliable. When UAVs spread out to cover a large area, some may lose direct contact with the ground station or with each other. Distributed coordination] algorithms must operate with only local information, making global optimization approaches

الطاقة والمصادقة

ومعظم المركبات الجوية الصغيرة تستهلك فترات طيران تتراوح بين 20 و40 دقيقة على البطاريات، ويمكن أن تظل المنصات الأكبر محملة جواً لساعات، ولكنها لا تزال تواجه ميزانيات دقيقة للطاقة، ويتوقف استهلاك الطاقة على السرعة والارتفاع والحمولة ومسار الطيران، وقد يستنفد بسرعة الحد الأقصى من البطاريات، ويجبر على العودة المبكرة ويترك أجزاء من المنطقة التي لم يتم اكتشافها. Eimization routeT1]

صنع القرار في الوقت الحقيقي

وكثيراً ما تتطلب عمليات المراقبة اتخاذ قرارات في ثوان أو دقائق، فالخوارزمية المثلى التي تستغرق ساعات للتلاقح غير عملية، ويطور الباحثون ] أساليب تقريبية سريعة تنتج حلولاً شبه متكاملة بسرعة، تشمل التقلبات في البحث المحلي، والنماذج المبسطة، والآليات البديلة التي تُتوقع أداء خطط المرشحين.

Scalability

ويمكن أن يتراوح حجم الأسلحة الصغيرة بين عدد قليل من المركبات غير المصفحة ومئات من المركبات، ويزداد عدد خطط التنسيق المحتملة زيادة كبيرة بحجم الحروف، إذ يجب أن تُدرج أساليب الاستخدام الأمثل المتعددة الأغراض بكفاءة. ]] تقنيات الترسيب ]] تكسر المشكلة إلى منتجات فرعية أصغر (مثل التنسيق القائم على المجموعات)، في حين [الحلول المتزامنة:]

النهج المتبعة في تحقيق الاستخدام الأمثل المتعدد الجوانب

الطرائق القائمة على أساس بريتو

ويمكن أن تسعى النُهج القائمة على أساس مُحكم إلى إيجاد حلول غير مهيمنة، وأكثرها معرفة هي Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGAII) .

الطرائق القائمة على التحلل

وبدلا من معالجة الأهداف في وقت واحد، تحول أساليب التحلل مشكلة متعددة الجوانب إلى سلسلة من المشاكل ذات الرجع الواحد باستخدام ناقلات الوزن.() وتُنتج عن كل مشكلة من خطط التفاضل ذات الكفاءة العالية () (الإطار الفرعي: 1)) (المقياس المتعدد الأبعاد المرتكز على التحلل) مثالا شعبيا.

Swarm Intelligence Algorithms

ويمكن أن يستمد كل خوارزميات الاستخبارات السواحل إلهامها من السلوكيات الجماعية الطبيعية. وفي حالة استخدامات متعددة الأطراف في المادة (الحل الأمثل) ، جرى في الأصل تصميمها على معالجة مشاكل ذاتية واحدة، توسيع نطاقها لتشمل حركة النقل الجوي من خلال متغيرات مثل هيئة جمع البيانات الاجتماعية.

الحاجيات الوراثية والجينية

Evolutionary algorithms (EAs) operate on a population of candidate solutions, applying selection, crossover, and mutation. Generic multiobjective EAs include SPEA2 (Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2) and

أساليب الهجينة والماكينة المزودة بمساعدة

ويجمع العمل الأخير بين الاستخدام الأمثل ] للتعلم في مجال الإنفاذ ] (RL) أو ] [الاستجابة الفورية] للتعلم ، فمثلاً يمكن للشبكة العصبية أن تتعلم سياسة تحدد القراءة المستشعرة لقوادة الرحلات الجوية، بينما تقوم هيئة رصد متعددة الأبعاد بتقييم أداء السياسة العامة.

وتستخدم استراتيجية هجينة أخرى نماذج تماثلية - تقديرات متماثلة لبيانات المحاكاة أو الاستشعار الباهظة التكلفة - يستفسر المفضّل عن قيام البديل بتقييم العديد من خطط المرشحين دون إجراء محاكاة كاملة، مما يقلل من وقت الحساب، وتُبنى أجهزة الاستجمام باستخدام شبكات الظواهر العصبية، أو عمليات الجماع، أو أساليب التجمع.

تطبيقات العالم الحقيقي

مراقبة الحدود والمسافات

ويتطلب رصد الحدود الوطنية تغطية مستمرة واسعة النطاق بموارد محدودة، ويمكن للأحزام المتروكة أن تقوم بدوريات في مئات الكيلومترات، واكتشاف المعابر غير القانونية أو التغيرات البيئية، ويساعد الاستخدام الأمثل المتعدد الجوانب المخططين على تخصيص المركبات الجوية غير المأهولة إلى قطاعات قائمة على مستويات المخاطر، والتضاريس، والطقس، مع الحفاظ على استهلاك الوقود في حدود الحدود، وعلى سبيل المثال، فإن الجدول الزمني للكشف عن المواد الجمركية وحماية الحدود قد خضعا لفحص أفضل الثغرات القائمة على المراقبة.

الاستجابة للكوارث والبحث عنها - إنقاذ

وبعد الزلازل أو الفيضانات أو حرائق برية، يجب على الأفرقة أن تحدد بسرعة أماكن الناجين وتقييم الأضرار، ويمكن للأحزام العاجية أن تدخل مناطق خطرة بالنسبة للمستجيبين البشريين، وتصبح الأهداف الرئيسية ] تُفتش في الساعة و، وتُحدِّد أنماط البحث المتعددة الأهمية ، ولكن القيود المفروضة على الطاقة لا تزال قائمة.

الرصد الزراعي والزراعة الدقيقة

In agriculture, UAV swarms monitor crop health, detect pests, and map irrigation needs. Objectives include maximize field coverage with spectral sensors, minimize flight time to reduce crop disturbance, and ensure overlap

التفتيش على الهياكل الأساسية

(ج) خطوط الطاقة، خطوط الأنابيب، الجسور، السكك الحديدية، المسافات الطويلة، وتتطلب تفتيشاً منتظماً؛ ويمكن للأحزام المركبة أن تفتش أجزاء متعددة في آن واحد؛ والأهداف هنا هي تدق طولها ، ، وتخفف من استخدام الطاقة [نهج القوة العاملة: 3].

الاستخبارات العسكرية والمراقبة والارتقاء

Military ISR missions demand stealth, persistent, and coverage. Objectives include maximize area of interest coverage, ]minimize detectability (tradar crosssection, noise), and main detection communication links[FLT optimive adapt].

الاتجاهات المستقبلية واتجاهات البحوث

على الإنترنت وتحقيق الاستخدام الأمثل

وغالباً ما تُحسب الأساليب الحالية الخطط خارج الخط قبل بدء البعثة، وسيجلب المستقبل online optimization] حيث يستكمل الحزام خطته باستمرار مع وصول معلومات جديدة - تغيرات أخرى، أو فشل في استخدام الحاسوب أو هدف جديد، وهذا يتطلب فرزاً سريعاً، وعملية حسابية على متن السفينة.

التكامل مع التعلم في مجال تعزيز الأمن

ويمكن أن يدرب التعلم عن طريق التعزيز العميق السياسات التي تعمل بسرعة وتقريبية متعددة الأهداف، ويتعلم أحد عناصر مشروع القانون المتعلق بمكافحة التصحر وتدهور الأراضي أن يختار إجراءات تؤدي إلى تبادل جيد بين التغطية والطاقة والسلامة، وقد أثبت الباحثون وجود حزام قائم على حقوق السحب والتحرير وينسقون دون اتصال صريح، بمجرد ملاحظة مواقف بعضهم البعض، وهذا الخط من العمل يبشر بالإنتفاخات المستقلة والقوية على حد سواء.

كثير من التعظيمات

ونظراً لأن البعثات التي تُنفذ على أساس متعدد الأطراف تصبح أكثر تعقيداً، فإن عدد الأهداف ينمو بسرعة ( " عملية البعد " )، والطاقة، والسلامة، والاتصالات، والسرقة، وإدارة الحمولة، والأكثر.

عدم اليقين - الوصول إلى الحد الأمثل

ومن شأن الأساليب المستقبلية أن تؤدي بوضوح إلى عدم اليقين: الضجيج المستشعر، وثعلب الرياح، وتدهور البطاريات، والتغيرات في خطط البعثات.() وهذا أمر مهم بشكل خاص بالنسبة للبعثات العسكرية وبعثات الاستجابة للكوارث التي لا يمكن التنبؤ فيها بالظروف.()

فريق الحرب البشرية

ويمكن أيضاً أن يشمل التعظيم أفضليات الإنسان تفاعلياً، ويقدم هذا الحزام مجموعة من خطط بريتو -وبتيمالية، ويختار المشغل ورقة أو يقدم تعليقات (مثلاً، " أفضل تغطية أعلى حتى لو استخدمت طاقة أكبر " ) ويستكمل الخوارزم البحث وفقاً لذلك، يجري تطوير أدوات آلية تبادلية لتطبيقات مثل [[[2]

التنسيق بين الشركات

وقد لا تشمل بعثات المراقبة المقبلة المركبات الجوية غير المتجانسة فحسب بل تشمل أيضاً الروبوتات الأرضية والسواتل والطائرات المأهولة، ويجب أن ينسق الاستخدام الأمثل المتعدد الجوانب هذه الأصول غير المتجانسة ذات الديناميات والقيود المتباينة، وهذا مجال نشط للبحث في نظم متعددة العناصر ، حيث تم توسيع نطاق المقاييس المثلية لمعالجة العمليات المختلطة.

خاتمة

ويتيح الاستخدام الأمثل المتعدد الجوانب طريقة مبدئية للتعامل مع الأهداف المتنافسة المتأصلة في تنسيق أنشطة المراقبة في إطار برنامج " UAV " ، ومن خلال إيجاد مجموعة من الحلول المفاضلة بدلا من خطة واحدة، يمكن للمشغلين اتخاذ قرارات مستنيرة تضاهي أولويات البعثات، وفي حين أن التحديات لا تزال قائمة، وحدود الاتصالات، وقيود الطاقة، وحجم الأدوات المتنامية من المقاييس (النموذج الثاني/النموذج الثالث/البرنامج العالمي للتنمية الصناعية، والنموذج، والنموذج الثالث، والنموذج الثالث، والأخيرة، والثنائية، والثنائية، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس، والمقاييس

ومع أن برامج المركبات الفضائية المتعددة الألياف تصبح أصغر وأرخص وأكثر قدرة، ومع أن أمثل مقاييس التخدير تصبح أسرع وأكثر قدرة على التكيف، فإن العابرات المستقلة ذاتيا ستؤدي إلى أدوار مراقبة متزايدة التعقيد، وسيؤدي إدماج الاستخدام الأمثل على الإنترنت، والعديد من الأساليب ذات الحساسية، والأطر البشرية - المتأصلة - في المستقبل إلى زيادة حدود ما يمكن أن يحققه الباحثون والممارسون الذين يفهمون هذه الأساليب التصيمة إلى إيجاد مكان جيد.