Цифрові двійники в задачах автономної ройової навігації дронів під управлінням штучного інтелекту
The article presents the concept and architecture of digital twins (DT) in the tasks of autonomous swarm navigation for unmanned aerial vehicles (UAVs) controlled by artificial intelligence. Study demonstrated that the effective operation of a drone swarm under conditions of disrupted or absent comm...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English |
| Veröffentlicht: |
The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://journal.iasa.kpi.ua/article/view/342991 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | System research and information technologies |
Institution
System research and information technologies| id |
journaliasakpiua-article-342991 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
journaliasakpiua-article-3429912025-11-09T00:01:30Z Digital twins in AI-controlled navigation tasks for autonomous UAV swarm Цифрові двійники в задачах автономної ройової навігації дронів під управлінням штучного інтелекту Zgurovsky, Michael Pankratova, Nataliya Golinko, Igor Grishyn, Kostiantyn цифровий двійник ройовий інтелект автономна навігація безпілотні літальні апарати платформа штучного інтелекту децентралізоване управління імітаційне моделювання метод локалізації та картографування (SLAM) поведінкові дерева РЕБ digital twin swarm intelligence autonomous navigation unmanned aerial vehicles (UAVs) cognitive artificial intelligence platform decentralized control simulation modeling simultaneous localization and mapping (SLAM) behavior trees (BT) electronic warfare The article presents the concept and architecture of digital twins (DT) in the tasks of autonomous swarm navigation for unmanned aerial vehicles (UAVs) controlled by artificial intelligence. Study demonstrated that the effective operation of a drone swarm under conditions of disrupted or absent communication with the ground center is enabled by the functional distribution of DT components between the ground center and onboard levels of AI agents. Mathematical models of ground center’s DT provide strategic modeling, training, mission simulation, and post-mission analysis, while onboard AI agents focus on local adaptation, diagnostics, environmental reconstruction, and cognitive behavior control. Special attention is paid to the interface module of the DT, which provides asynchronous interaction with the ground infrastructure. A functional division on the swarm-level, environment, mission, telemetry, and agent-level DTs is proposed. The effectiveness of the “Learn–Simulate–Deploy–Adapt” cycle for continuous improvement of swarm systems in the context of electronic warfare (EW) and dynamic operational environments was justified. The results were partially supported by the National Research Foundation of Ukraine, grant No. 2025.06/0022 “AI platform with cognitive services for coordinated autonomous navigation of distributed systems consisting of a large number of objects”. Розглянуто концепцію та запропоновано архітектуру цифрових двійників у задачах автономної ройової навігації безпілотних літальних апаратів (БПЛА), керованих штучним інтелектом. Показано, що ефективне функціонування рою дронів в умовах відсутності стабільного зв’язку з наземним центром можливе завдяки розподілу функцій цифрового двійника наземної станції і ШІ-агентами бортового рівня. Математичні моделі наземного ЦД забезпечують стратегічне моделювання, навчання, симуляцію місій і аналіз результатів, тоді як бортові ШІ-агенти зосереджені на локальній адаптації, діагностиці, реконструкції середовища й когнітивному управлінні поведінкою дронів. Особливу увагу приділено інтерфейсному модулю ШІ-агента БПЛА, що забезпечує асинхронну взаємодію з наземною інфраструктурою. Запропоновано функціональний поділ математичних моделей ЦД на моделі рою, середовища, місії, телеметрії та окремого ШІ-агента. Обґрунтовано доцільність використання циклу "Learn–Simulate–Deploy–Adapt" для безперервного вдосконалення ройових систем в умовах дії РЕБ і динамічного бойового середовища. Результати частково підтримано Національним фондом досліджень України, грант № 2025.06/0022 "Платформа штучного інтелекту з когнітивними сервісами для скоординованої автономної навігації розподілених систем, що складаються з великої кількості об’єктів". The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" 2025-09-29 Article Article application/pdf http://journal.iasa.kpi.ua/article/view/342991 10.20535/SRIT.2308-8893.2025.3.02 System research and information technologies; No. 3 (2025); 19-32 Системные исследования и информационные технологии; № 3 (2025); 19-32 Системні дослідження та інформаційні технології; № 3 (2025); 19-32 2308-8893 1681-6048 en http://journal.iasa.kpi.ua/article/view/342991/330925 |
| institution |
System research and information technologies |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-11-09T00:01:30Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
цифровий двійник ройовий інтелект автономна навігація безпілотні літальні апарати платформа штучного інтелекту децентралізоване управління імітаційне моделювання метод локалізації та картографування (SLAM) поведінкові дерева РЕБ |
| spellingShingle |
цифровий двійник ройовий інтелект автономна навігація безпілотні літальні апарати платформа штучного інтелекту децентралізоване управління імітаційне моделювання метод локалізації та картографування (SLAM) поведінкові дерева РЕБ Zgurovsky, Michael Pankratova, Nataliya Golinko, Igor Grishyn, Kostiantyn Цифрові двійники в задачах автономної ройової навігації дронів під управлінням штучного інтелекту |
| topic_facet |
цифровий двійник ройовий інтелект автономна навігація безпілотні літальні апарати платформа штучного інтелекту децентралізоване управління імітаційне моделювання метод локалізації та картографування (SLAM) поведінкові дерева РЕБ digital twin swarm intelligence autonomous navigation unmanned aerial vehicles (UAVs) cognitive artificial intelligence platform decentralized control simulation modeling simultaneous localization and mapping (SLAM) behavior trees (BT) electronic warfare |
| format |
Article |
| author |
Zgurovsky, Michael Pankratova, Nataliya Golinko, Igor Grishyn, Kostiantyn |
| author_facet |
Zgurovsky, Michael Pankratova, Nataliya Golinko, Igor Grishyn, Kostiantyn |
| author_sort |
Zgurovsky, Michael |
| title |
Цифрові двійники в задачах автономної ройової навігації дронів під управлінням штучного інтелекту |
| title_short |
Цифрові двійники в задачах автономної ройової навігації дронів під управлінням штучного інтелекту |
| title_full |
Цифрові двійники в задачах автономної ройової навігації дронів під управлінням штучного інтелекту |
| title_fullStr |
Цифрові двійники в задачах автономної ройової навігації дронів під управлінням штучного інтелекту |
| title_full_unstemmed |
Цифрові двійники в задачах автономної ройової навігації дронів під управлінням штучного інтелекту |
| title_sort |
цифрові двійники в задачах автономної ройової навігації дронів під управлінням штучного інтелекту |
| title_alt |
Digital twins in AI-controlled navigation tasks for autonomous UAV swarm |
| description |
The article presents the concept and architecture of digital twins (DT) in the tasks of autonomous swarm navigation for unmanned aerial vehicles (UAVs) controlled by artificial intelligence. Study demonstrated that the effective operation of a drone swarm under conditions of disrupted or absent communication with the ground center is enabled by the functional distribution of DT components between the ground center and onboard levels of AI agents. Mathematical models of ground center’s DT provide strategic modeling, training, mission simulation, and post-mission analysis, while onboard AI agents focus on local adaptation, diagnostics, environmental reconstruction, and cognitive behavior control. Special attention is paid to the interface module of the DT, which provides asynchronous interaction with the ground infrastructure. A functional division on the swarm-level, environment, mission, telemetry, and agent-level DTs is proposed. The effectiveness of the “Learn–Simulate–Deploy–Adapt” cycle for continuous improvement of swarm systems in the context of electronic warfare (EW) and dynamic operational environments was justified. The results were partially supported by the National Research Foundation of Ukraine, grant No. 2025.06/0022 “AI platform with cognitive services for coordinated autonomous navigation of distributed systems consisting of a large number of objects”. |
| publisher |
The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" |
| publishDate |
2025 |
| url |
http://journal.iasa.kpi.ua/article/view/342991 |
| work_keys_str_mv |
AT zgurovskymichael digitaltwinsinaicontrollednavigationtasksforautonomousuavswarm AT pankratovanataliya digitaltwinsinaicontrollednavigationtasksforautonomousuavswarm AT golinkoigor digitaltwinsinaicontrollednavigationtasksforautonomousuavswarm AT grishynkostiantyn digitaltwinsinaicontrollednavigationtasksforautonomousuavswarm AT zgurovskymichael cifrovídvíjnikivzadačahavtonomnoírojovoínavígacíídronívpídupravlínnâmštučnogoíntelektu AT pankratovanataliya cifrovídvíjnikivzadačahavtonomnoírojovoínavígacíídronívpídupravlínnâmštučnogoíntelektu AT golinkoigor cifrovídvíjnikivzadačahavtonomnoírojovoínavígacíídronívpídupravlínnâmštučnogoíntelektu AT grishynkostiantyn cifrovídvíjnikivzadačahavtonomnoírojovoínavígacíídronívpídupravlínnâmštučnogoíntelektu |
| first_indexed |
2025-11-09T02:11:02Z |
| last_indexed |
2025-11-09T02:11:02Z |
| _version_ |
1851774436649205760 |