ДИНАМІЧНЕ ЗВАЖУВАННЯ РИЗИКІВ У ІЄРАРХІЧНИХ СЕРЕДОВИЩАХ З РУХОМИМИ ПЕРЕШКОДАМИ

Анотація

У роботі розглянуто актуальну проблему побудови безпечних і стабільних маршрутів для автономних агентів у складних динамічних середовищах. Метою дослідження є підвищення ефективності та інтелектуальності навігації шляхом інтеграції механізму динамічного зважування ризиків у дворівневу ієрархічну модель планування шляху. У межах дослідження розроблено математичну модель, яка визначає вартість проходження ієрархічних кластерів на основі коефіцієнта інтенсивності руху перешкод. Це дозволяє здійснювати оцінювання безпеки маршруту вже на етапі високорівневого планування та уникати потенційно небезпечних зон.

Методи дослідження базуються на ієрархічній декомпозиції простору, застосуванні алгоритму пошуку під довільним кутом (Theta*) для забезпечення плавності траєкторій, а також на реалізації розробленої математичної моделі для динамічного коригування вагових коефіцієнтів графа в реальному часі.

Встановлено, що практичне застосування запропонованої моделі у структурованих сценаріях дозволяє зменшити кількість зіткнень агента з перешкодами у 4,4 раза, забезпечуючи безперервність руху та високий рівень фізичної безпеки. Виявлено, що попри незначне зростання часу одиничного розрахунку маршруту (в середньому на 38–44%), загальна обчислювальна стабільність системи істотно підвищується за рахунок скорочення кількості процедур перепланування на 68%. Запропонований підхід дає змогу уникнути надлишкового виконання обчислювально витратних процедур обробки колізій, анімаційних переходів та поведінкової логіки реакції агентів, які в ігрових системах споживають значно більше обчислювальних ресурсів, ніж пошук шляху.

Практична значущість отриманих результатів підтверджена програмною реалізацією у середовищі Unity, яка демонструє здатність алгоритму формувати плавні, природні та стратегічно обґрунтовані траєкторії в умовах змінюваного середовища без використання статичного NavMesh. Результати дослідження можуть бути використані під час розроблення складних RTS-ігор, систем моделювання натовпу та систем керування автономними роботами.