Smart Satellite


Smart Satellite

A. Zhilyaev, E. Simonova, P. Skobelev. Using multi-agent technology for distributed management of cluster of remote sensing satellites // Proceedings of the International Conference on Complex Systems in Business, Administration, Science and Engineering (Complex Systems 2015), 12 - 14 May, 2015, New Forest, UK. 2015.

In recent years, the interest for space missions involving multiple satellites is rapidly growing. This trend is responsible for an increasing need for management strategies able to coordinate the different satellites and to allocate tasks among them. In most existing systems, the management of cluster of satellites is organized centrally and statically. That significantly reduces the responsiveness to changes in the target environment. Our research aims at designing a distributed dynamic management system where tasks are assigned to whole constellation of satellites, and their performers can adaptively change depending on emerging events. In this paper we explore the potentiality of multi-agent technology and ontology to develop an intelligent space system. We describe our software prototype and how it can be applied to the planning problem of remote sensing satellites. In this solution, each satellite has been represented as an agent enabling communication, coordination, and negotiation among the other agents to achieve intended business goals. Moreover, we present the results of experiments showing the advantages of the proposed approach.

Д.А. Калашников, В.А. Соловьев, П.О. Скобелев, Е.В. Симонова, И.В. Майоров, О.И. Лахин, Д.И. Тихонов, В.Н. Ворожейкин. Метод адаптивного планирования сеансов связи ЦУП с группировкой КА по критериям надежности и экономичности связи // Вестник Самарского государственного технического университета, серия «Технические науки». 2015. №1(45).– С. 58–70.

В данной работе предложен метод адаптивного планирования сеансов связи центра управления полетами (ЦУП) с группировкой космических аппаратов (КА) по критериям надежности и экономичности связи. Данный метод, в отличие от экспертного подхода, позволяет при использовании мультиагентных технологий строить гибкое самоорганизующееся расписание группировки КА по приему/передаче данных. Метод позволяет разрешать ситуационные конфликты и осуществлять поиск компромиссов между участниками с учетом гибко изменяемых весов критериев. Разработана математическая модель, позволяющая реализовать метод сопряженных взаимодействий для сети отдельных командно-измерительных комплексов (ОКИК), предложена общая схема построения расписания сеансов связи сети технических средств ОКИК с группировкой КА. Предложена архитектура и определены основные компоненты прототипа мультиагентной системы для реализации и экспериментального исследования разработанного метода.

Е.В. Симонова, И.В. Осипов. Автоматизированная система мониторинга целевого применения группировки космических аппаратов // Труды международной научно-технической конференции «Перспективные информационные технологии (ПИТ-2015)», Самара, 28-30 апреля 2015 г. – Самара: Издательство Самарского научного центра РАН, 2015.  Т.2. – С. 321-325.

В работе описан прототип системы, реализованный в виде сервиса, представляющего пользовательский веб-интерфейс для остальной части системы с сервис-ориентированной архитектурой. Прототип обеспечивает базовые возможности для работы с системой: визуализация пункта приема информации (ППИ) и района наблюдения (РН) на карте мира, отображение списка объектов системы, добавление заявок на съемку РН, отображение временных интервалов видимости космическим аппаратом ППИ и РН, отображение динамики работы космического аппарата, контроль входных и выходных данных, а также добавление и удаление объектов системы. 

Е.В. Симонова, Д.Ю. Мирошников. Организация сетевого взаимодействия устройств на основе принципов Mesh-сети // Труды международной научно-технической конференции «Перспективные информационные технологии (ПИТ-2015)», Самара, 28-30 апреля 2015 г. – Самара: Издательство Самарского научного центра РАН, 2015. Т.2. – С. 317-321.

В статье сформулирована постановка задачи организации сети мобильных и стационарных устройств. А также приводится описание прототипа Mesh-сети и результатов поставленных экспериментов, которые показали работоспособность данной сети способной к масштабированию, самоорганизации, передаче данных через промежуточные узлы. 

Д.А. Калашников, В.А. Соловьев, П.O. Скобелев, Е.В. Симонова, И.В. Майоров, С.П. Грачев, Д.И. Тихонов, В.Н. Ворожейкин. Особенности постановки задачи оптимизации показателей надежности и экономичности сеансов связи для передачи разнородных данных группировки КА и ЦУП через сеть наземных станций. – Вестник Самарского государственного технического университета, серия «Технические науки». 2014. №4 (44).– С. 59–68.

Рассматриваются особенности постановки задачи оптимизации показателей надежности и экономичности сеансов связи для передачи разнородных данных для группы космических аппаратов (КА) и центра управления полетами (ЦУП) через сеть наземных станций. Показывается, что для решения поставленной задачи требуется нахождение динамического баланса интересов задач и ресурсов, что предполагает взаимно согласованный учет целого ряда индивидуальных особенностей проводимых операций, оборудования станций и других важных параметров. Обосновывается вывод, что для решения поставленной задачи становится целесообразным применение мультиагентных технологий, позволяющих создавать гибкие самоорганизующиеся расписания сеансов связи группировки КА с ЦУП через сеть наземных станций.

Жиляев А.А. Метод коллективного распределения задач в группировке космических аппаратов дистанционного зондирования Земли // Материалы международной науч-но-практической конференции, 17–19 нояб. 2014 г, Москва / под общ. ред. В.Н. Буркова, Ин-т проблем упр. им. В.А. Трапезникова – М. : ИПУ РАН, 2014.

Приводится постановка задачи коллективного управления целевым функционированием группировки космических аппаратов. Рассматривается мультиагентный метод к распределению задач между космическими аппаратами группировки. 

P. Skobelev, E. Simonova, A. Ivanov, I. Mayrov, V. Travin, A. Zhilyaev. Real time scheduling of data transmission sessions in the microsatellites swarm and ground stations network based on multi-agent technology. – Proceedings of the 6th International Conference on Evolutionary Computation Theory and Applications (ECTA 2014), October 22-24 2014, Rome, Italy. – SciTePress, 2014. – pp. 153-159.

The problem of designing an effective models and methods for data transmission between group of microsatellites and network of ground stations in the dynamically changing environment is considered. Multi-agent technology for solving the problem by adaptive resource allocation and scheduling is proposed. It is shown that solution of the considered complex problem evolutionary emerges from interaction and trade-offs of many agents which continuously self-organize themselves and change decisions to improve their objectives and the objectives of the system as a whole. The advantages of multi-agent solution are high adaptability, flexibility and efficiency of services. The main classes of agents, ontology of problem domain, interaction protocols, results of first experiments with system prototype and key benefits of proposed system are discussed.

I. Belokonov, P. Skobelev, E. Simonova, V. Travin, A. Zhilyaev. Multi-Agent planning of the network traffic between nanosatellites and ground stations // Proceedings of the 65th International Astronautical Congress (IAC 2014), Toronto, Canada, September 29 – October 03, 2014. – IAC-14.

Multi-agent technologies application for adaptive planning of communication sessions establishment requests with nanosatellites in the ground stations network in response to the arising events, considering constraints, is considered. Mathematical problem statement of adaptive communication sessions scheduling is given. Method of coupled interactions extension based on the demand-resource networks model for operative requests allocation for communication sessions between ground stations and nanosatellites implementation is described.

П.О. Скобелев, В.С. Травин, А.А. Жиляев, Е.В. Симонова, А.Б. Иванов. Мультиагентная технология адаптивного планирования сеансов связи группировки малых космических аппаратов с наземными станциями // 7-я российская мультиконференция по проблемам управления. Материалы конференции «Информационные технологии в управлении» (ИТУ-2014), 7-9 октября 2014 г., Санкт-Петербург, Россия. СПб.: ОАО «Концерн «ЦНИИ Электроприбор», 2014. – с. 701-709.

Рассматривается применение мультиагентных технологий для адаптированного планирования заявок на проведение сеансов связи с малыми космическими аппаратами в сети наземных станций в ответ на возникающие события с учетом ограничений. Дается математическая постановка задачи адаптивного планирования сеансов связи. Описывается расширение метода сопряженных взаимодействий на основе модели сетей потребностей и возможностей для реализации оперативного распределения заявок на проведение сеансов связи между наземными станциями и малыми космическими аппаратами.


The problem of constructing an effective mechanism for rapid transmission of data between microsatellites and network of ground stations in the dynamically changing environment is considered. Multi-agent approach to solving this class of problems is proposed. The ontology, agents, interaction protocols and key benefits of proposed system are discussed.

В статье рассматривается содержательная постановка задачи о построении среды передачи данных от группировки микроспутников на наземную территориально распределенную инфраструктуру средств приема и обработки данных. Для решения проблемы предлагается использование мультиагентных технологий. Обсуждаются онтология, агенты, протоколы взаимодействия и основные преимущества предлагаемой системы.

П.О. Скобелев, А.Б. Иванов, Е.В. Симонова, В.С. Травин, А.А. Жиляев. Концепция применения сервисно-ориентированной архитектуры при построении космических систем микроспутников // Труды XVI Международной конференции “Проблемы управления и моделирования в сложных системах”, Самара, 30 июня-03 июля 2014г. – Самара: СНЦ РАН, 2014. – С. 513-518.


В статье описывается концепция применения сервисно-ориентированной архитектуры для развертывания в сети Internet распределенной системы, предназначенной для предоставления различных услуг на оборудовании группировки микроспутников, что позволит создать платформы для взаимодействия участников рынка космических услуг. Описываются основные компоненты системы и возможные протоколы взаимодействия. Обосновываются преимущества использования сервисно-ориентировнной архитектуры.

А.Б. Иванов, А.А. Жиляев, И.В. Майоров, Е.В. Симонова, П.О. Скобелев, В.С. Травин, В.К. Скирмунт, Н.Р. Стратилатов, С.В. Тюлевин. Адаптивное планирование сеансов связи малых космических аппаратов в сети наземных спунктов приема информации на основе мультиагентных технологий // XII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2014, Москва,16 – 19 июня 2014 г.

Рассматривается задача построения эффективного механизма оперативной передачи данных на сеть наземных пунктов приема информации для сети маломассогабаритных космических аппаратов в условиях ограничений на прием, в том числе возникающих внепланово. Предлагается мультиагентный подход к решению данного класса задач. Описываются онтология, агенты и протоколы взаимодействия между компонентами космической системы, а также преимущества предлагаемой системы.


В статье описываются новые принципы организации взаимодейтсвия агентов, принимающих решения на основе онтологии и мультиагентных технологий. Описывается логика взаимодействия агентов в интеллектуальной системе для распределенеого управления группировкой малоразмерных космических аппаратов (МКА). Приводятся примеры сценариев выполнения экспериментов в системе. 


Представляется распределенный подход к управлению группировкой космических аппаратов дистанционного зондирования Земли в реальном масштабе времени. Для исследования методов коллективного управления подвижными объектами в группировке разработана интеллектуальная система, построенная на основе мультиагентных технологий и онтологий с использованием метода согласованного взаимодействия подвижных агентов, в котором задачи и роли каждого спутника в группе могут адаптивно изменяться в зависимости от ситуации. Для описания знаний, используемых агентами при решении задач, используется онтологический подход. Приводятся результаты экспериментальных исследований моделей групповых операций малых космических аппаратов, показывающие преимущества разработанного подхода.


Рассматриваются принципы распределенного управления группировкой космических аппаратов дистанционного зондирования Земли в реальном масштабе времени. Для исследования методов коллективного управления подвижными объектами в группировке разработана интеллектуальная система, построенная на основе мультиагентных технологий и онтологий с использованием метода согласованного взаимодействия подвижных агентов, в котором задачи и роли каждого спутника в группе могут адаптивно изменяться в зависимости от ситуаций.


Рассматривается распределенный подход к решению задачи управления групповыми операциями кластера малых космических аппаратов. Предлагается классификация кластеров. Описывается интеллектуальная система управления группировкой космических аппаратов, разработанная на основе мультиагентных технологий и онтологий. Приводятся результаты экспериментальных исследований моделей групповых операций малых космических аппаратов, показывающие преимущества разработанного подхода.


Рассматривается мультиагентный подход к организации взаимодействия космических аппаратов (КА) дистанционного зондирования земли (ДЗЗ) в реальном маштабе времени. Описываются модели и алгоритмы, лежащие в основе мультиагентного взаимодействия КА ДЗЗ, объектов наблюдения, Земли и Солнца.

Предлагаются модели бортовой базы знаний для агентов — малоразмерных космических аппаратов по разделу «условия видимости», используемые при решении большого количества задач планирования и управления групповыми операциями, выполняемых кластером малоразмерных космических аппаратов без привлечения наземных служб. Данные модели можно рассматривать как элементы «встроенной самоорганизации» систем управления кластером.


Рассматриваются вопросы автономного согласованного межспутникового взаимодействия в мультиагентных системах малоразмерных космических аппаратов (КА)дистанционного зондирования Земли, имеющих не регулярную структуру, при решении малоразмерными КА пакета задач с использованием в качестве ретрансляторов системы из трех КА, расположенных на орбите. Взаимодействие может быть обеспечено при наличии распределенной по агентам системы бортовых баз знаний, структура которых определяется решаемыми при взаимодействии задачами.


Предлагаются модели оценки эффективности при формировании кластера малых космических аппаратов для мониторинга поверхности Земли в целях обеспечения требований по оперативности доставки информации потребителю и надежности решения функциональных задач.

Скобелев П. О., Соллогуб А. В., Иващенко А. В., Симонова Е. В., Степанов М. Е., Царев А. В Мультиагентные технологии в задачах дистанционного зондирования Земли // Труды XIII Международной конференции "Проблемы управления и моделирования в сложных системах" Самара, 2011. С.426-434.

В статье рассматриваются основные принципы работы мультиагентной системы дистанционного зондирования Земли. Для реализации мультиагентного подхода к управлению коллективом подвижных объектов разработана мультиагентная система в виде множества работающих асинхронных (квазипараллельно) со-программ, представляющих собой «легких» агентов, использующих онтологию для представления знаний предметной области и общую память объектов данных (сцену), отражающих текущую ситуацию во внешней среде, а также формирующих сети связей в ходе прямых переговоров. 



Возврат к списку

Для получения текста статьи просьба заполнить форму запроса, указав название необходимой статьи.

Ваше имя*
Ваш E-mail*
Сообщение*
Защита от автоматических сообщений
CAPTCHA
Введите слово на картинке*