ОПТИМІЗАЦІЯ МАРШРУТУ БПЛА ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОГО ПОКРИТТЯ ОБ'ЄКТІВ СПОСТЕРЕЖЕННЯ З УРАХУВАННЯМ ОБМЕЖЕНЬ НА ДАЛЬНІСТЬ

DOI: 10.31673/2412-4338.2026.019006

Анотація

Технологічний розвиток безпілотних літальних апаратів (БПЛА) зумовив їх широке впровадження в інженерному менеджменті, моніторингу інфраструктури, будівництві, екологічному нагляді та інших прикладних галузях. Застосування БПЛА дозволяє підвищити ефективність обстежень, зменшити ризики для персоналу та забезпечити доступ до важкодоступних або небезпечних об’єктів, що робить такі системи конкурентною альтернативою традиційним методам інспекції. 

У статті розглядається задача планування маршруту безпілотного літального апарата (БПЛА) для обстеження об’єктів з урахуванням обмежень на довжину польоту. Метою дослідження є максимізація кількості обстежених об’єктів під час переміщення БПЛА між двома заданими точками базування. 

Запропоновано математичну постановку задачі, що враховує координати об’єктів, індивідуальні радіуси спостереження та граничну довжину маршруту. Особливістю запропонованої математичної постановки є врахування можливості віддаленого обстеження за рахунок вибудовування області покриття. Задачі планування маршруту БПЛА з обстеженням множини об’єктів належать до класу NP-складних. У зв’язку з цим у практичних застосуваннях широко використовуються евристичні та метаевристичні підходи, зокрема жадібні алгоритми, генетичні та еволюційні методи, гібридні стратегії. Кожен із цих підходів має власні переваги та обмеження, що зумовлює необхідність обґрунтованого вибору методу для конкретної прикладної задачі.

Для розв’язання задачі оптимізації реалізовано два підходи: жадібний алгоритм і еволюційний метод оптимізації. Для побудови алгоритмів розглядається розбиття області з об’єктами на сітку, через вузли якої прокладається маршрут.

Жадібний алгоритм реалізований за принципом ітеративного додавання до існуючого маршруту нового відрізка через невключені об’єкти дослідження. Для еволюційного алгоритму побудовані функції кросовера, мутації та схрещування.

Здійснено порівняння алгоритмів на різних сітках та за різними умовами. Показано, що жадібний алгоритм забезпечує отримання швидкого наближеного рішення, а еволюційний алгоритм дозволяє підвищити якість отриманого рішення, але потребує додаткових часових витрат.

Ключові слова: безпілотний літальний апарат, задача маршрутизації, оптимізація маршрутів з обмеженням на довжину, жадібні алгоритми, еволюційні алгоритми