Аналіз енергоефективності мобільних робототехнічних платформ і безпілотних літальних апаратів у гібридних мережах

Abstract

The paper provides a comparative analysis of the energy efficiency, functional autonomy and communication stability of mobile robotic ground platforms (UGVs) as part of hybrid telecommunications systems. The main focus is on studying the potential of UGVs as a basis for building energy-optimised and reliable next-generation networks capable of providing continuous data exchange, energy management system support and information monitoring in complex environments in both military and peacetime. Particular emphasis is placed on comparing the energy balance of ground platforms with unmanned aerial vehicles (UAVs) in order to determine the advantages of ground systems in terms of autonomous operation duration, signal stability and the possibility of using powerful antenna modules. It has been established that UGVs are characterised by low energy losses, as they do not require expenditure on maintaining altitude or stabilising their position in the air. This allows for more efficient distribution of energy resources between the motion, communication and computing systems. Due to their stable base and lack of weight restrictions, mobile ground platforms can integrate large antennas, solar panels, and energy-saving elements, this significantly increases their autonomy. The application of intelligent methods of adaptive energy consumption control using deep learning algorithms is considered. Such methods allow predicting load changes, regulating energy distribution between modules and ensuring continuity of communication even in the event of dynamic changes in network topology or the environment. It is shown that it is ground-based robotic systems that can serve as an energy-stable foundation for hybrid network infrastructure, complementing aerial elements and providing them with a stable connection in challenging conditions. This approach contributes to the creation of balanced systems in which key control, communication, and power distribution functions are implemented through autonomous ground modules capable of self-organisation and collective decision-making.

Виконано порівняльний аналіз енергоефективності, функціональної автономності та стабільності зв’язку мобільних робототехнічних наземних платформ (РНП) у складі гібридних телекомунікаційних систем. Основну увагу приділено вивченню потенціалу РНП як основи для побудови енергооптимізованих та надійних мереж нового покоління, здатних забезпечувати безперервний обмін даними, підтримку систем енергетичного керування та інформаційний моніторинг у складних середовищах як у військовий так і мирний часи. Особливий акцент зроблено на порівнянні енергетичного балансу наземних платформ з безпілотними літальними апаратами (БПЛА) з метою визначення переваг наземних систем у контексті тривалості автономної роботи, стабільності сигналу та можливості використання потужних антенних модулів. Встановлено, що РНП характеризуються низьким рівнем енергетичних втрат, оскільки не потребують витрат на підтримання висоти чи стабілізацію положення в повітрі. Це дозволяє ефективніше розподіляти енергоресурси між системами руху, зв’язку та обчислювальними блоками. Завдяки стабільній базі та відсутності обмежень за масою, мобільні наземні платформи можуть інтегрувати великі антени, сонячні панелі та елементи енергозбереження, що значно підвищує їхню автономність. Розглянуто застосування інтелектуальних методів адаптивного керування енергоспоживанням, які використовують алгоритми глибокого навчання. Такі методи дозволяють прогнозувати зміни навантаження, регулювати енергорозподіл між модулями та забезпечувати безперервність зв’язку, навіть у разі динамічних змін топології мережі або навколишнього середовища. Показано, що саме наземні робототехнічні системи можуть виконувати роль енергетично стабільної основи гібридної мережевої інфраструктури, доповнюючи повітряні елементи та забезпечуючи їм стійке підключення в складних умовах. Такий підхід сприяє створенню збалансованих систем, у яких ключові функції керування, зв’язку й енергорозподілу реалізуються через автономні наземні модулі, здатні до самоорганізації та колективного прийняття рішень.