ФОРМАЛІЗОВАНА МОДЕЛЬ ОЦІНЮВАННЯ ГАРАНТОЗДАТНОСТІ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ БЕЗПІЛОТНИМИ ЛІТАЛЬНИМИ АПАРАТАМИ НА ОСНОВІ БАГАТОКРИТЕРІАЛЬНОЇ ОПТИМІЗАЦІЇ

Микола Кучерявий; Геннадій Гулак

doi:10.28925/2663-4023.2026.32.1208

Автор(и)

Микола Кучерявий Інститут проблем математичних машин та систем Національної академії наук України, https://orcid.org/0009-0005-0017-9797
Геннадій Гулак Київський столичний університет імені Бориса Грінченка, Інститут проблем математичних машин та систем Національної академії наук України https://orcid.org/0000-0001-9131-9233

DOI:

https://doi.org/10.28925/2663-4023.2026.32.1208

Ключові слова:

безпілотні літальні апарати, алгоритмізація, система управління, гарантоздатність, обчислювальна складність, багатокритеріальна оптимізація, аналіз чутливості, затримка керування.

Анотація

Інтенсивне впровадження безпілотних літальних апаратів у військових, цивільних, моніторингових і логістичних застосуваннях актуалізує вимоги до стійкості та безперервності роботи їхніх систем управління. Такі системи є розподіленими кіберфізичними структурами, що поєднують телеметричні підсистеми, канали зв’язку, програмні модулі обробки даних, алгоритми прийняття рішень і виконавчі механізми керування польотом. У реальних умовах експлуатації вони зазнають впливу стохастичних відмов, деградації каналів зв’язку, програмних збоїв, обмежень обчислювальних ресурсів і цілеспрямованих інформаційних впливів, що ускладнює забезпечення гарантоздатності. Метою роботи є розроблення формалізованої інтегральної моделі оцінювання гарантоздатності систем управління БПЛА, яка узгоджує різнорідні критерії функціонування та забезпечує багатокритеріальний вибір конфігурацій з урахуванням часових і ресурсних обмежень. Модель реалізовано у вигляді формалізованого обчислювального контуру, що передбачає формування вектора стану, нормування показників, їх зважене агрегування, перевірку обмежень та прийняття рішення щодо допустимості конфігурації. Розроблено алгоритм обчислення інтегрального показника з лінійною складністю відносно кількості модулів системи та врахованих ризикових факторів, що забезпечує придатність підходу для вбудованих і периферійних обчислень у системах реального часу. Запропоновано метод аналізу чутливості для ідентифікації критичних чинників деградації. Проведено сценарну апробацію для типових режимів роботи, включно зі штатним функціонуванням, погіршенням параметрів зв’язку, зростанням кіберризику та їх комбінованим впливом. Отримані результати підтверджують адекватність моделі та її практичну доцільність для моніторингу й адаптивної реконфігурації систем управління БПЛА.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Ahmed, F., & Jenihhin, M. (2022). A survey on UAV computing platforms: A hardware reliability perspective. Sensors, 22(16), 6286. https://doi.org/10.3390/s22166286

Mekdad, Y., Arış, A., Babun, L., El Fergougui, A., Conti, M., Lazzeretti, R., & Uluagac, A. S. (2023). A survey on security and privacy issues of UAVs. Computer Networks, 224, 109626. https://doi.org/10.1016/j.comnet.2023.109626

Khattab, A., Mizrak, I., & Alwi, H. (2024). Fault-tolerant control of an octorotor UAV using sliding mode for applications in challenging environments. Annual Reviews in Control, 57, 100952. https://doi.org/10.1016/j.arcontrol.2024.100952

Adaika, Z., Al-Haddad, L. A., Giernacki, W., et al. (2025). Fault detection and diagnosis methodologies for unmanned aerial vehicles: State of the art. Journal of Intelligent & Robotic Systems, 111, 63. https://doi.org/10.1007/s10846-025-02267-8

Mittal, N., Ivanova, N., Jain, V., & Vishnevsky, V. (2024). Reliability and availability analysis of high-altitude platform stations through semi-Markov modeling. Reliability Engineering & System Safety, 252, 110419. https://doi.org/10.1016/j.ress.2024.110419

Ogunbunmi, S., Chen, Y., Blasch, E., & Chen, G. (2024). A survey on reputation systems for UAV networks. Drones, 8(6), 253. https://doi.org/10.3390/drones8060253

d’Ambrosio, N., Perrone, G., Romano, S. P., & Urraro, A. (2024). A cyber-resilient open architecture for drone control. Computers & Security, 150, 104205. https://doi.org/10.1016/j.cose.2024.104205

Alsadie, D. (2025). Cybersecurity and artificial intelligence in unmanned aerial vehicles: Emerging challenges and advanced countermeasures. IET Information Security. Advance online publication. https://doi.org/10.1049/ise2/2046868

Zhang, Q., Furqan, M. D., Nutzhat, T., Machida, F., & Andrade, E. C. (2025). Dependability of UAV-based networks and computing systems: A survey. arXiv preprint, arXiv:2506.16786.

Hamid, A., Almoghathawi, Y., Alghazi, A., & Saleh, H. (2025). Enhancing resilience in UAV swarms: A literature review. Journal of Safety Science and Resilience, 100268. https://doi.org/10.1016/j.jnlssr.2025.100268

Asghari, O., Ivaki, N., & Madeira, H. (2025). UAV operations safety assessment: A systematic literature review. ACM Computing Surveys, 57. https://doi.org/10.1145/3723871

Gao, Z., Cecati, C., & Ding, S. X. (2015). A survey of fault diagnosis and fault-tolerant techniques—Part I: Fault diagnosis with model-based and signal-based approaches. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 62(6), 3757–3767. https://doi.org/10.1109/TIE.2015.2417501

Kostiuk, Y., Bebeshko, B., Hulak, H., Skladannyi, P., Rzaeva, S., & Khorolska, K. (2024). Ensuring cybersecurity and data transmission performance in wireless networks. Information Security, 30(3), 365–375.

Atli, İ., Ozturk, M., Valastro, G., & Asghar, M. (2021). Multi-objective UAV positioning mechanism for sustainable wireless connectivity in environments with forbidden flying zones. Algorithms, 14(11), 302. https://doi.org/10.3390/a14110302

Skladannyi, P., Kostiuk, Y., Rzaeva, S., Samoilenko, Y., & Savchenko, T. (2025). Development of modular neural networks for detecting various classes of network attacks. Cybersecurity: Education, Science, Technology, 3(27), 534–548. https://doi.org/10.28925/2663-4023.2025.27.772

Ancel, E., Capristan, F., Foster, J., & Condotta, R. (2017). Real-time risk assessment framework for unmanned aircraft system (UAS) traffic management (UTM). In AIAA Aviation 2017 Forum. https://doi.org/10.2514/6.2017-3273

Rzaeva, S., Skladannyi, P., Kostiuk, Y., Abramov, V., & Kravchenko, V. (2025). Adaptive information security management in cloud-oriented intelligent transportation systems. Ukrainian Scientific Journal of Information Security, 31(1), 23–36. https://doi.org/10.18372/2225-5036.31.20634

MahmoudZadeh, S., Yazdani, A., Kalantari, Y., Ciftler, B., Aidarus, F., & Al Kadri, M. O. (2024). Holistic review of UAV-centric situational awareness: Applications, limitations, and algorithmic challenges. Robotics, 13(8), 117. https://doi.org/10.3390/robotics13080117

Ramírez-Atencia, C., Rodríguez-Fernández, V., & Camacho, D. (2020). A revision on multi-criteria decision making methods for multi-UAV mission planning support. Expert Systems with Applications, 160, 113708. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2020.113708

Kostiuk, Y., Skladannyi, P., Rzaeva, S., Samoilenko, Y., & Korshun, N. (2025). Intelligent control and protection systems in cyber-physical and cloud-based smart grid environments. Cybersecurity: Education, Science, Technology, 2(30), 125–156. https://doi.org/10.28925/2663-4023.2025.30.956

Ayvaz, E., Atay, Y., & Babaoğlu, İ. (2025). A cutting-edge approach to multi-UAV mission planning using enhanced constraint satisfaction. Journal of Intelligent & Robotic Systems, 111, 95. https://doi.org/10.1007/s10846-025-02279-4

Li, J., Li, J., Zhang, J., & Meng, W. (2026). A comprehensive review of path-planning algorithms for multi-UAV swarms. Drones, 10(1), 11. https://doi.org/10.3390/drones10010011