LSAR: взаимодействие нескольких БПЛА при выполнении поисково-спасательных миссий

В статье рассматривается использование группы беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для выполнения поисково-спасательной миссии (SAR) за минимально возможное время при спасении максимального числа людей. Предложен новый метод решения задачи SAR, получивший название алгоритма послойного поиска и спасения (LSAR). Новизна LSAR заключается в моделировании реальных чрезвычайных ситуаций для распределения поисково-спасательных задач между БПЛА. Эффективность LSAR сравнивается по доле спасённых людей, а также по времени спасения и выполнения с эффективностью методов max-sum, аукционного и основанного на поведении саранчи подхода для распределения задач между несколькими БПЛА (LIAM) и схемы оппортунистического распределения задач (OTA). Результаты моделирования показывают, что БПЛА, использующие алгоритм LSAR, в среднем спасают около 74% пострадавших, что на 8% выше показателя следующего по эффективности алгоритма (LIAM). Кроме того, эта доля возрастает с увеличением числа БПЛА почти линейно, с наименьшим наклоном, что свидетельствует о более высокой масштабируемости и обеспечении большего охвата по сравнению с другими алгоритмами. Эмпирическая функция распределения результатов LSAR также показывает, что доли спасённых людей концентрируются в диапазоне 78–100% и описываются экспоненциальной кривой, то есть большинство результатов превышает 50%. В отличие от этого, для всех остальных алгоритмов распределения значений доли спасённых людей являются почти равномерными. Кроме того, поскольку алгоритм LSAR ориентирован на центр зоны бедствия, он обнаруживает больше пострадавших и спасает их быстрее, чем другие алгоритмы, обеспечивая в среднем улучшение показателей на 55–77%. Наконец, большинство зарегистрированных значений времени спасения при использовании LSAR с 95%-ной доверительной вероятностью не превышает 04:50:02 при продолжительности миссии в один месяц.