Применение эволюционной оптимизации в работе алгоритмов предупреждения столкновения воздушных судов в воздухе

Н. В. Иванцевич, В. В. Худошин

Труды ИПА РАН, вып. 61, 53–58 (2022)

DOI: 10.32876/ApplAstron.61.53-58

Ключевые слова: алгоритм, предупреждение столкновений, нейронная сеть, оптимизация, генетический алгоритм, воздушное судно

Аннотация

В процессе опытной и серийной эксплуатации бортовых систем предупреждения столкновения воздушных судов был сформирован массив данных и передан для дальнейшего изучения ведущим специалистам в этой области. По результатам анализа набора данных международной группой экспертов были разработаны рекомендации по модернизации систем данного класса и выпущен соответствующий нормативный документ. В нём проанализированы недостатки функционала системы и их причины. В том числе рассмотрено несколько типов воздушных конфликтных ситуаций, в которых реализация существующих алгоритмов работы систем данного класса приведет к выдаче нежелательных рекомендаций экипажу. Было предложено несколько способов устранения выявленных недостатков. Один из них — модернизация алгоритма, которая позволит уточнить итоговую рекомендацию. Целью данной работы является исследование возможности повышения качества работы существующей (ранее модернизированной) схемы при помощи алгоритмов эволюционной оптимизации. Предметом исследования является ранее модернизированный алгоритм, представляющий собой совокупность стандартной схемы работы и дополнительного алгоритма уточнения выработки рекомендации, который представляет собой классическую обученную нейронную сеть. Для обучения нейронной сети использовался набор данных достаточного объема, полученный при анализе одного из типов воздушной конфликтной ситуации. Дальнейший анализ результатов работы уже модернизированного алгоритма выявил возможность повышения качественных характеристик этого алгоритма. Наиболее подходящим способом повышения качества работы в данной ситуации стало применение метода эволюционных алгоритмов в процессе обучения нейронной сети с целью уточнения весов нейронных связей. В результате проведенной работы были рассмотрены методы применения эволюционной оптимизации с целью эволюции весов связей нейронной сети, используемой для повышения качества определения рекомендации экипажу на совершение манёвра. Проведена классификация сценариев рассмотренного типа воздушной обстановки, обеспечивающих процесс обучения модернизированного алгоритма. С помощью созданных сценариев проведен сравнительный анализ работы алгоритма предупреждения столкновений, нейронной сети до оптимизации весов, и после неё. Зафиксировано повышение качества формируемых рекомендаций.

Цитирование