МЕТОД ПРІОРИТЕТНОЇ GOSSIP-СИНХРОНІЗАЦІЇ РОЗПОДІЛЕНИХ ДАНИХ У ГРУПІ БЕЗПІЛОТНИХ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ

Анотація

Стаття присвячена розробці та дослідженню методу пріоритетної gossip-синхронізації розподілених даних у групі безпілотних літальних апаратів (БПЛА). Актуальність теми зумовлена стрімким розширенням сфер застосування роїв БПЛА у задачах моніторингу, розвідки, пошуково-рятувальних операцій та логістики, де ефективна синхронізація даних між агентами в режимі реального часу є необхідною умовою успішного виконання місії. Кожен апарат безперервно генерує сенсорні дані: телеметрію, координати, результати спостереження, які необхідно поширювати між агентами для прийняття узгоджених рішень. Існуючі методи синхронізації мають суттєві обмеження: стандартний gossip-протокол не враховує поточний стан вузлів при виборі партнера для обміну, а консенсусний алгоритм Raft вимагає значних витрат на призначення координатора і не забезпечує відмовостійкості при його відключенні. Проблема полягає у необхідності розробки методу синхронізації, який забезпечував би швидку збіжність та мінімальну давність даних у вузлах рою без централізованого координатора. Метою роботи є розробка методу пріоритетної gossip-синхронізації, що базується на функції пріоритету вузла. Кожен агент обирає партнера для обміну з імовірністю, пропорційною значенню його пріоритетної функції, а не рівномірно випадково. Для перевірки запропонованого методу проведено комп'ютерне моделювання для роїв від 50 до 200 БПЛА з усередненням по 30 незалежних запусках. Результати демонструють покращення збіжності на 2.1-5.6% та нижчу середню давність даних порівняно зі стандартним gossip-протоколом. Алгоритм Raft показав найповільнішу збіжність через накладні витрати на призначення координатора. Запропонований метод не потребує централізованого координатора, є відмовостійким при виході окремих агентів з ладу та природно адаптується до змін стану бортових підсистем.