Динамічна онтологія для семантично-прогностичної самоорганізації рою БПЛА
DOI:
https://doi.org/10.18372/1990-5548.88.20982Ключові слова:
мультиагентна система, онтологічна модель, група БпЛА, координація агентів, семантичне представлення знаньАнотація
У статті запропоновано динамічну онтологічну модель для семантично-прогностичної самоорганізації рою безпілотних літальних апаратів (БПЛА). Розроблено багаторівневу онтологічну модель рою БПЛА, що включає: статичне ядро, рівень динамічних екземплярів, агентний рівень із локальними проекціями знань та механізм семантичної синхронізації агентів для узгодження знань у розподіленій мультиагентній системі. Сформована математична модель формалізує процеси узгодження знань, прогнозування сценаріїв та вибору оптимальних дій. Розглянуто організацію взаємодії між рівнями структури, що забезпечує обмін знаннями, адаптивний розподіл ролей та підтримку колективної поведінки агентів. Експериментальне моделювання в середовищі Gazebo для моніторингу лісової пожежі групою з 12 БПЛА підтвердило ефективність підходу: семантична узгодженість досягла 91%, точність прогнозування критичних подій зросла на 17–20%, а мережне навантаження скоротилося на 83.4%. Розроблена модель, підтримує масштабованість, стійкість до втрати окремих агентів та ефективне виконання спільних завдань, що робить її придатною для створення інтелектуальних систем керування автономними групами БПЛА.
Посилання
S. Alqefari, M. E. B. Menai, Multi-UAV Task Assignment in Dynamic Environments: Current Trends and Future Directions, J. Drones 9(1): 75 (2025). https://doi.org/10.3390/drones9010075.
S. Tarapovskyi, et al., Problems of Organizing Communication and Controlling Swarms of Unmanned Aerial Vehicles (drones), J. Military Science 2(4, 2024, pp. 215–224. https://doi.org/10.62524/msj.2024.2.4.18.
X. Gao, G. Xiao, Xie, K., et al., A Framework of Modeling and Simulation Based on Swarm Ontology for Autonomous Unmanned Systems, J. Applied Sciences 13(16): 9297, 2023. https://doi.org/10.3390/app13169297.
A. Gladun, K. Khala, R. Martinez-Bejar, Development of Object's Structured Information Field with Specific Properties for Its Semantic Model Building, in: CEUR Workshop Proceedings, vol. 3241 of ITS ‘21, Kyiv Ukraine, pp. 102–111. URL: https://ceur-ws.org/Vol-3241/paper10.pdf.
A. Gladun, K. Khala, Using an Ontology-based Multi-agent System for Decentralized Control of a Swarm of UAVs, in: CEUR Workshop Proceedings, volume 3887 of ITS ‘23, Kyiv Ukraine, 2023, pp. 205–214. URL: https://ceur-ws.org/Vol-3887/paper18.pdf.
J. Autenrieb, N. Strawa, H. -S. Shin, et al., A Mission Planning and Task Allocation Framework For Multi-UAV Swarm Coordination, in: Workshop on Research, Education and Development of Unmanned Aerial Systems, RED UAS ‘20, Cranfield UK, 2020, pp. 297–304. https://doi.org/10.1109/REDUAS47371.2019.8999708
A. Gladun, K. Khala, and O. Volkov, “Adaptive UAV Mission Planning Using Ontologies and Agent Role-based Cooperation,” in: Proceedings of the CEUR Workshop, volume 4068 of ITS ‘24, Kyiv Ukraine, 2023, pp. 147–161. URL: https://ceur-ws.org/Vol-4068/paper12.pdf.
W. Meng, Z. He, R. Su, et al., “Decentralized Control of Multi-UAVs for Target Search, Tasking and Tracking,” in: Proceedings of the World Congress The International Federation of Automatic Control, vol. 47(3) of IFAC ‘14, Cape Town, South Afric, 2014, pp. 10048–10053. https://doi.org/10.3182/20140824-6-ZA-1003.02665.
A. M. Mequanenit, E. A. Nibret, R. Martínez-Béjar, et al., “A Deep Reinforcement Learning-Enhanced Multi-Agent System for Ontology-Based Health Management in Nanotechnology,” J. Electronics, 14(23): 4580, 2025. https://doi.org/10.3390/electronics14234580.
M. H. T. De Boer, R. M. Bakker, and M. Burghoorn, “Creating Dynamically Evolving Ontologies: A Use Case from the Labour Market Domain,” in: Proceedings of the Symposium on Challenges Requiring the Combination of Machine Learning and Knowledge Engineering, AAAI-MAKE ‘23, Hyatt Regency, San Francisco Airport, California, USA, 2023. CEUR vol 3433 URL: https://ceur-ws.org/Vol-3433/short2.pdf.
D. J. Moore, “A Taxonomy of Hierarchical Multi-Agent Systems: Design Patterns,” Coordination Mechanisms, and Industrial Applications, arXiv:2508.12683v1 [cs.MA] (2025). https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.12683, URL: http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.5544755.
N. Guarino, D. Oberle, and S. Staab, “What Is an Ontology?”, In: Handbook on Ontologies, Springer, 2009, pp. 1–17.
N. Hafiene, F. Balbo, F. Badeig, et al., “Knowledge Graph-Enhanced Multi-agent Infrastructure for Coupling Physical and Digital Robotic Environments,” in: P. Mathieu, F. De la Prieta, (eds), Advances in Practical Applications of Agents, Multi-Agent Systems, and Computational Social Science, vol. 16031 of Lecture Notes in Computer Science, Springer, Cham, 2026, pp. 131–142. https://doi.org/10.1007/978-3-032-07638-0_11.
S.Ali and S. Kiefer, “μOR – A Micro OWL DL Reasoner for Ambient Intelligent Devices,” in: N. Abdennadher, D. Petcu, (eds), Advances in Grid and Pervasive Computing, vol. 5529 of Lecture Notes in Computer Science, Springer, Berlin Heidelberg, 2009, pp. 305–316. https://doi.org/10.1007/978-3-642-01671-4_28.
M. Maletić, M. Peti, T. Petrović and S. Bogdan, “Spatial-Semantic Reasoning using Large Language Models for Efficient UAV Search Operations,” in: Proceeding of European Conference on Mobile Robots, ECMR ‘04, Padova, Italy, 2025, pp. 1–8, https://doi.org/10.1109/ECMR65884.2025.11163229.
A. Gladun, K. Khala, and R. Martinez-Bejar, “Development of Object's Structured Information Field with Specific Properties for its Semantic Model Building,” in: CEUR Workshop Proceedings, vol. 3241 of ITS ‘21, Kyiv Ukraine, pp. 102–111. URL: https://ceur-ws.org/Vol-3241/paper10.pdf.
Gazebo, Simulate before you build, 2022. URL: https://gazebosim.org/home.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Науковий журнал "Електроніка та системи управління" дотримується принципів відкритого доступу (Open Access) та забезпечує вільний, негайний і постійний доступ до всіх опублікованих матеріалів без фінансових, технічних або юридичних обмежень для читачів.
Усі статті публікуються у відкритому доступі відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).
Авторські права
Автори, які публікують свої роботи в журналі ""Електроніка та системи управління":
-
зберігають за собою авторські права на свої публікації;
-
надають журналу право на перше опублікування статті;
-
погоджуються на поширення матеріалів за ліцензією CC BY 4.0;
-
мають право повторно використовувати, архівувати та поширювати свої роботи (у тому числі в інституційних та тематичних репозитаріях) за умови посилання на первинну публікацію в журналі.
