vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2023-50-1-140-151vdgtu-1226Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИINFORMATION TECHNOLOGY AND TELECOMMUNICATIONSАлгоритм мониторинга динамической зоны распространения лесных пожаров группой беспилотных летательных аппаратовAlgorithm for monitoring the dynamic zone of forest fires by a group of unmanned aircrafthttps://orcid.org/0000-0002-7373-4692ТебуеваФ. Б.TebuevaF. B.

Тебуева Фариза Биляловна, доктор физико-математических наук, доцент, заведующая кафедройкомпьютерной безопасности

355017, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1

Fariza B. Tebueva, Dr. Sci.( Physics and Mathematics ), Assoc. Prof., Head of the Department of ComputerSecurity

1 Pushkina Str., Stavropol 355017

ftebueva@ncfu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8264-9409АнтоновВ. О.AntonovV. O.

Владимир Олегович Антонов, кандидат технических наук, доцент кафедры компьютерной безопасности Института цифрового развития

355017, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1

Vladimir O. Antonov, Cand. Sci. (Eng.), Assoc. Prof., Department of Computer Security

1 Pushkina Str., Stavropol 355017

ant.vl.02@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-1131-6687КабиняковМ. Ю.KabinyakovM. Yu.

Михаил Юрьевич Кабиняков, соискатель 

355017, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1

Mikhail Yu. Kabinyakov, Applicant

1 Pushkina Str., Stavropol 355017

micssys@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-3277-1120СвистуновН. Ю.SvistunovN. Yu.

Николай Юрьевич Свистунов, ассистент кафедры компьютерной безопасности Института цифрового развития

355017, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1

Nikolay Yu. Svistunov, Assistant of the Department of Computer Security of the Institute of Digital Development

1 Pushkina Str., Stavropol 355017

svistunovn4@gmail.comСеверо-Кавказский федеральный университетРоссияNorth-Caucasus Federal UniversityRussian Federation202310052023501140151Copyright © Тебуева Ф.Б., Антонов В.О., Кабиняков М.Ю., Свистунов Н.Ю., 20232023Тебуева Ф.Б., Антонов В.О., Кабиняков М.Ю., Свистунов Н.Ю.Tebueva F.B., Antonov V.O., Kabinyakov M.Y., Svistunov N.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/1226Цель

Цель. Целью исследования является разработка алгоритма мониторинга зон лесных пожаров, осуществляемого беспилотными летательными аппаратами (БПЛА).

Метод

Метод. Исследование основано на методах алгоритмического обеспечения, методах анализа и синтеза систем автоматизированного управления технологическими объектами.

Результат

Результат. Рассмотрены технологии и методы мониторинга лесных пожаров, что подтверждает актуальность применения БПЛА для выполнения данных задач. Приведен алгоритм применения роев БПЛА для мониторинга зон лесных пожаров. Алгоритм включает укрупненные этапы декомпозиции глобальной задачи, распределения задач, применения методов коллективного принятия решений и др.

Вывод

Вывод. Предлагаемый алгоритм может быть реализован при условии развития теории роевого управления.

Objective

Objective. The aim of the study is to develop an algorithm for monitoring forest fire zones, carried out by unmanned aerial vehicles (UAVs).

Method

Method. The study is based on methods of algorithmic support, methods of analysis and synthesis of automated control systems for technological objects.

Result

Result. The technologies and methods for monitoring forest fires are considered, which confirms the relevance of the use of UAVs to perform these tasks. An algorithm for the use of UAV swarms for monitoring forest fire zones is presented. The algorithm includes enlarged stages of decomposition of the global problem, distribution of tasks, application of methods of collective decision-making, etc.

Conclusion

Conclusion. The proposed algorithm can be implemented subject to the development of swarm control theory.

мониторинг лесных пожаровбеспилотные летательные аппаратыБПЛАалгоритм мониторингаmonitoring of forest firesunmanned aerial vehicles (UAVs)a swarm of UAVsmonitoring algorithmReferencesLaszlo B., Agoston R., Xu Q. Conceptual Approach of Measuring the Professional and Economic Effectiveness of Drone Applications Supporting Forest fire Management // Procedia Eng. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 211. P. 8–17.Laszlo B., Agoston R., Xu Q. Conceptual Approach of Measuring the Professional and Economic Effectiveness of Drone Applications Supporting Forest fire Management // Procedia Eng. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 211. P. 8-17.Карта пожаров – СКАНЭКС [Электронный ресурс]. URL: http://www.scanex.ru/cloud/karta-pozharov/ (дата обращения: 14.08.2020).Map of fires - ScanEx [Electronic resource]. URL: http://www.scanex.ru/cloud/karta-pozharov/ (date of access: 14.08.2020).Мониторинг зоны ЧС – Беспилотные системы [Электронный ресурс]. URL: https://unmannedsystems.ru/examples/monitoring-zony-chs/ (дата обращения: 14.08.2020).Monitoring of the emergency zone - Unmanned systems [Electronic resource]. URL: https://unmannedsystems.ru/examples/monitoring-zony-chs/ (date accessed: 14.08.2020).В.В. Татаринов, А.Н. Калайдов, Э. Муйкич. Применение беспилотных летательных аппаратов для получения информации о природных пожарах // Интернет-журнал “Технологии техносферной безопасности” Выпуск № 1 (71), 2017 г.V.V. Tatarinov, A.N. Kalaydov, E. Muikich. The use of unmanned aerial vehicles for obtaining information about wildfires. Internet journal "Technosphere Safety Technologies" 2017; 1 (71) [In Russ]МСЧ РФ / Главная / Главное управление / Силы и средства / Федеральные силы и средства / Беспилотная авиация [Электронный ресурс]. URL: https://29.mchs.gov.ru/glavnoe-upravlenie/sily-isredstva/federalnye-sily-i-sredstva/bespilotnaya-aviaciya (дата обращения: 14.08.2020).Medical unit of the Russian Federation / Main / Main administration / Forces and means / Federal forces and means.Unmanned aviation [Electronic resource]. URL: https://29.mchs.gov.ru/glavnoe-upravlenie/silyi-sredstva/federalnye-sily-i-sredstva/bespilotnaya-aviaciya (date accessed: 14.08.2020). [In Russ]DJI - The World Leader in Camera Drones/Quadcopters for Aerial Photography [Электронный ресурс]. URL: https://www.dji.com/ (дата обращения: 14.08.2020).DJI - The World Leader in Camera Drones / Quadcopters for Aerial Photography [Electronic resource]. URL: https://www.dji.com/ (date of access: 14.08.2020).Беспилотные системы – «Компания ООО «Беспилотные системы» была создана как специализированное подразделение Группы Компаний “Традиция”, занимающееся проектированием и производством беспилотных авиационных комплексов, технических средств полезной нагрузки БЛА и систем мониторинга и управления безопасностью. [Электронный ресурс]. URL: https://unmannedsystems.ru/ (дата обращения: 14.08.2020).Unmanned systems - “Unmanned Systems LLC” was established as a specialized subdivision of the Tradition Group of Companies engaged in the design and manufacture of unmanned aerial systems, UAV payload hardware and safety monitoring and control systems. [Electronic resource]. URL: https://unmannedsystems.ru/ (date of access: 14.08.2020). [In Russ]Walkera official website - Walkera–Intelligence makes it possible [Электронный ресурс]. URL: https://www.walkera.com/ (дата обращения: 14.08.2020).Walkera official website - Walkera – Intelligence makes it possible [Electronic resource]. URL: https://www.walkera.com/ (date accessed: 14.08.2020).XDynamics - Drone & UAV Maker in Hong Kong [Электронный ресурс]. URL: https://www.xdynamics.com/ (дата обращения: 14.08.2020).XDynamics - Drone & UAV Maker in Hong Kong [Electronic resource]. URL: https://www.xdynamics.com/ (date accessed: 14.08.2020).Aerones - Home [Электронный ресурс]. URL: https://www.aerones.com/ (дата обращения: 14.08.2020).Aerones - Home [Electronic resource]. URL: https://www.aerones.com/ (date accessed: 14.08.2020).Intel | Data Center Solutions, IoT, and PC Innovation [Электронный ресурс]. URL: https://www.intel.com/content/www/us/en/homepage.html (дата обращения: 14.08.2020).Intel Data Center Solutions, IoT, and PC Innovation [Electronic resource]. URL: https://www.intel.com/content/www/us/en/homepage.html (date accessed: 14.08.2020).Cyberhawk [Электронный ресурс]. URL: https://thecyberhawk.com/ (дата обращения: 14.08.2020).Cyberhawk [Electronic resource]. URL: https://thecyberhawk.com/ (date accessed: 14.08.2020).Aerodyne [Электронный ресурс]. URL: https://aerodyne.group/en/ (дата обращения: 14.08.2020).Aerodyne [Electronic resource]. URL: https://aerodyne.group/en/ (date of access: 14.08.2020).TOP - Terra Drone｜Global UAV company [Электронный ресурс]. URL: https://www.terradrone.net/global/ (дата обращения: 14.08.2020).TOP - Terra Drone Global UAV company [Electronic resource]. URL: https://www.terra-drone.net/global/ (date accessed: 14.08.2020).СТИЛСОФТ [Электронный ресурс]. URL: https://stilsoft.ru/ (дата обращения: 14.08.2020).STILSOFT [Electronic resource]. URL: https://stilsoft.ru/ (date of access: 14.08.2020). [In Russ]Home - Martek Aviation [Электронный ресурс]. URL: https://www.martekuas.com/ (дата обращения: 14.08.2020).Home - Martek Aviation [Electronic resource]. URL: https://www.martekuas.com/ (date accessed: 14.08.2020).Commercial Drone 3D Mapping Software & Analytics | Identified Technologies [Электронный ресурс]. URL: https://www.identifiedtech.com/ (дата обращения: 14.08.2020).Commercial Drone 3D Mapping Software & Analytics Identified Technologies [Electronic resource]. URL: https://www.identifiedtech.com/ (date accessed: 14.08.2020).Autonomous drone european leader - Home - Azur Drones [Электронный ресурс]. URL: https://www.azurdrones.com/ (дата обращения: 14.08.2020).Autonomous drone european leader - Home - Azur Drones [Electronic resource]. URL: https://www.azurdrones.com/ (date accessed: 14.08.2020).Australian UAV | Drone Aerial Mapping, Survey and Inspection [Электронный ресурс]. URL: https://www.auav.com.au/ (дата обращения: 14.08.2020).Australian UAV Drone Aerial Mapping, Survey and Inspection [Electronic resource]. URL: https://www.auav.com.au/ (date accessed: 14.08.2020).Drone Companies – Canada – UAV Services | The Sky Guys [Электронный ресурс]. URL: https://theskyguys.ca/ (дата обращения: 14.08.2020).Drone Companies - Canada - UAV Services The Sky Guys [Electronic resource]. URL: https://theskyguys.ca/ (date accessed: 14.08.2020).ГИС технологии: интеграция геоинформационных систем - Совзонд [Электронный ресурс]. URL: https://sovzond.ru/ (дата обращения: 14.08.2020).GIS technologies: integration of geographic information systems - Sovzond [Electronic resource]. URL: https://sovzond.ru/ (date of access: 14.08.2020). [In Russ]ГК Геоскан Беспилотные технологии для профессионалов Geoscan производитель беспилотников в России [Электронный ресурс]. URL: https://www.geoscan.aero/ru (дата обращения: 14.08.2020).GC Geoscan Unmanned technologies for professionals Geoscan is a manufacturer of unmanned aerial vehicles in Russia [Electronic resource]. URL: https://www.geoscan.aero/ru (date accessed: 14.08.2020). [In Russ]Беспилотники - Авиация - МЧС России [Электронный ресурс]. URL: https://www.mchs.gov.ru/ministerstvo/uchrezhdeniya-mchs-rossii/spasatelnye podrazdeleniya/aviaciya/bespilotniki (дата обращения: 14.08.2020).Unmanned aerial vehicles - Aviation - EMERCOM of Russia [Electronic resource]. URL: https://www.mchs.gov.ru/ministerstvo/ uchrezhdeniya-mchs-rossii/ spasatelnye-podrazdeleniya/ aviaciya/ bespilotniki (date accessed: 14.08.2020). [In Russ]Мониторинг зоны ЧС – Беспилотные системы [Электронный ресурс]. URL: https://unmannedsystems.ru/examples/monitoring-zony-chs/ (дата обращения: 14.08.2020).Monitoring the emergency zone - Unmanned systems [Electronic resource]. URL: https://unmannedsystems.ru/examples/monitoring-zony-chs/ (date accessed: 14.08.2020). [In Russ]Разработка комплексной системы дистанционного мониторинга [Электронный ресурс]. URL: https://www.rosrid.ru/nioktr/Zl7mekgxbc5ehgl6zlxxdjbt (дата обращения: 14.08.2020).Development of an integrated remote monitoring system [Electronic resource]. URL: https://www.rosrid.ru/nioktr/Zl7mekgxbc5ehgl6zlxxdjbt (date accessed: 14.08.2020). [In Russ]Разработка методики оперативного мониторинга природных ЧС с использованием беспилотных авиационных систем в целях информационной поддержки оперативных штабов по тушению крупных лесных пожаров [Электронный ресурс]. URL: https://www.rosrid.ru/nioktr/rwrjdva9jcs5hw8ljnimswdd (дата обращения: 14.08.2020).Development of a methodology for operational monitoring of natural emergencies using unmanned aircraft systems for information support of operational headquarters to extinguish large forest fires [Electronic resource]. URL: https://www.rosrid.ru/nioktr/rwrjdva9jcs5hw8ljnimswdd (date accessed: 14.08.2020). [In Russ]Физико-математическое моделирование возникновения природных пожаров. – Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2014. – 276 c.Physical and mathematical modeling of the occurrence of natural fires. - Tomsk: Publishing House of Tomsk State University, 2014; 276. [In Russ]Chrobocinski P. et al. DARIUS project: Deployable SAR integrated chain with unmanned systems // 2012 International Conference on Telecommunications and Multimedia, TEMU 2012. 2012. P. 220–226.Chrobocinski P. et al. DARIUS project: Deployable SAR integrated chain with unmanned systems. 2012 International Conference on Telecommunications and Multimedia, TEMU 2012. 2012; 220–226.Modelling crisis management for improved action and preparedness [Электронный ресурс]. URL: https://pdfslide.net/documents/modelling-crisis-management-for-improved-action-and-preparedness.html (дата обращения: 14.08.2020).Modeling crisis management for improved action and preparedness [Electronic resource]. URL: https://pdfslide.net/documents/modelling-crisis-management-for-improved-action-and-preparedness.html (date accessed: 14.08.2020).AIRBEAM - AIRborne information for Emergency Awareness and Monitoring | Indra [Электронный ресурс]. URL: https://www.indracompany.com/en/indra/airbeam-airborne-information-emergencysituation-awareness-monitoring (дата обращения: 14.08.2020).AIRBEAM - AIRborne information for Emergency Awareness and Monitoring | Indra [Electronic resource]. URL: https://www.indracompany.com/en/indra/airbeam-airborne-information-emergencysituation-awareness-monitoring (date accessed: 14.08.2020).Alamouri A. et al. The joint research project ankommen-exploration using automated uav and ugv // International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences - ISPRS Archives. International Society for Photogrammetry and Remote Sensing, 2019. Vol. 42, № 2/W13. P. 165– 172.Alamouri A. et al. The joint research project ankommen-exploration using automated uav and ugv. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences - ISPRS Archives. International Society for Photogrammetry and Remote Sensing, 2019; 42 (2)13: 165-172.WAAS – глобальная система дифференциальных поправок. Система EGNOS в России. [Электронный ресурс]. URL: http://www.gps-profi.ru/waas-gpsportal.php (дата обращения: 14.08.2020).WAAS - the global system of differential corrections. EGNOS system in Russia. [Electronic resource]. URL: http://www.gps-profi.ru/waas-gpsportal.php (date accessed: 14.08.2020). [In Russ]Chrobocinski P. et al. DARIUS project: Deployable SAR integrated chain with unmanned systems // 2012 International Conference on Telecommunications and Multimedia, TEMU 2012. 2012. P. 220–226.Chrobocinski P. et al. DARIUS project: Deployable SAR integrated chain with unmanned systems. 2012 International Conference on Telecommunications and Multimedia, TEMU 2012. 2012; 220–226.Modelling crisis management for improved action and preparedness [Электронный ресурс]. URL: https://pdfslide.net/documents/modelling-crisis-management-for-improved-action-and-preparedness.html (дата обращения: 14.08.2020).Modeling crisis management for improved action and preparedness [Electronic resource]. URL: https://pdfslide.net/documents/modelling-crisis-management-for-improved-action-and-preparedness.html (date accessed: 14.08.2020).AIRBEAM - AIRborne information for Emergency Awareness and Monitoring | Indra [Электронный ресурс]. URL: https://www.indracompany.com/en/indra/airbeam-airborne-information-emergencysituation-awareness-monitoring (дата обращения: 14.08.2020).AIRBEAM - AIRborne information for Emergency Awareness and Monitoring | Indra [Electronic resource]. URL: https://www.indracompany.com/en/indra/airbeam-airborne-information-emergencysituation-awareness-monitoring (date accessed: 14.08.2020).Alamouri A. et al. The joint research project ankommen-exploration using automated uav and ugv // International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences - ISPRS Archives. International Society for Photogrammetry and Remote Sensing, 2019. Vol. 42, № 2/W13. P. 165– 172.Alamouri A. et al. The joint research project ankommen-exploration using automated uav and ugv. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences - ISPRS Archives. International Society for Photogrammetry and Remote Sensing, 2019;42( 2) / W13: 165-172.Gowravaram S. et al. Prescribed fire monitoring using KHawk unmanned aircraft systems: Initial flight test results // AIAA Information Systems-AIAA Infotech at Aerospace, 2018. American Institute of Aeronautics and Astronautics Inc, AIAA, 2018. № 209989.Gowravaram S. et al. Prescribed fire monitoring using KHawk unmanned aircraft systems: Initial flight test results. AIAA Information Systems-AIAA Infotech at Aerospace, 2018. American Institute of Aeronautics and Astronautics Inc, AIAA, 2018; 209989.Бурый А.С., Шевкунов М.А. Подход к построению систем поддержки принятия решений при управлении беспилотными летательными аппаратами // ТДР. 2015. №6. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/podhod-k-postroeniyu-sistem-podderzhki-prinyatiya-resheniy-priupravlenii-bespilotnymi-letatelnymi-apparatami (дата обращения: 16.03.2021).Brown A.S., Shevkunov M.A. Approach to the construction of decision support systems for the control of unmanned aerial vehicles. TDR. 2015. No. 6. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/podhod-k-postroeniyusistem-podderzhki-prinyatiya-resheniy-pri-upravlenii-bespilotnymi-letatelnymi-apparatami (date of access: 16.03.2021).Wang C. et al. The Adaptive Vortex Search Algorithm of Optimal Path Planning for Forest Fire Rescue UAV // Proceedings of 2018 IEEE 3rd Advanced Information Technology, Electronic and Automation Control Conference, IAEAC 2018. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2018. P. 400–403.Wang C. et al. The Adaptive Vortex Search Algorithm of Optimal Path Planning for Forest Fire Rescue UAV. Proceedings of 2018 IEEE 3rd Advanced Information Technology, Electronic and Automation Control Conference, IAEAC 2018. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2018;400–403 .Fang Y., Deng Y., Zhou Z. Formulation and solution of an emergency routing problem for forest fire with priority areas // Proceedings of the 2019 International Conference on Industrial Engineering and Systems Management, IESM 2019. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2019.Fang Y., Deng Y., Zhou Z. Formulation and solution of an emergency routing problem for forest fire with priority areas. Proceedings of the 2019 International Conference on Industrial Engineering and Systems Management, IESM 2019. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2019.Указ Президента РФ от 01.12.2016 N 642 “О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации” / КонсультантПлюс [Электронный ресурс]. URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_207967/ (дата обращения: 14.08.2020).Decree of the President of the Russian Federation of 01.12.2016 N 642 "On the Strategy of Scientific and Technological Development of the Russian Federation" .ConsultantPlus [Electronic resource]. URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_207967/ (date accessed: 14.08.2020).Нормативные дорожные карты [Электронный ресурс]. URL: https://nti2035.ru/documents/Normative_road_maps/ (дата обращения: 14.08.2020).Regulatory road maps [Electronic resource]. URL: https://nti2035.ru/documents/Normative_road_maps/ (date accessed: 14.08.2020). [In Russ]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.