Algoritmo de Integración Basado en Boids para el Control de Formación y Evitación de Obstáculos en Vehículos Aéreos No Tripulados
Autores: Lu, Jing; Zhao, Jiayi; Niu, Junda
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Algoritmo de Integración Basado en Boids para el Control de Formación y Evitación de Obstáculos en Vehículos Aéreos No Tripulados
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados
Sistema multi-UAV
Evitación de obstáculos
Control de formación
Algoritmo de boids
Algoritmo integrado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
Los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT), como herramientas de uso generalizado, pueden lograr una mejor eficiencia cuando se integran en un sistema de múltiples VANT que en unidades individuales y dispersas. La evitación de obstáculos y el control de formaciones son requisitos fundamentales para tales sistemas. El algoritmo Boids, un modelo biomimético adecuado para el agrupamiento, sirve como base para este estudio. Este documento propone un nuevo algoritmo integrado basado en Boids que puede aplicarse a sistemas de múltiples VANT para la evitación de obstáculos y el control de formaciones. El algoritmo permite que el sistema de múltiples VANT forme automáticamente formaciones, evite obstáculos de manera autónoma y recupere formaciones rápidamente. En este algoritmo, cada VANT funciona como un agente dentro del sistema que es capaz de recopilar y compartir información de manera independiente. Cada agente puede tomar decisiones independientes para entrar en el modo de formación o en el modo de evitación de obstáculos según los factores ambientales externos. El modo de formación utiliza el método de estructura virtual para guiar a los VANT a sus posiciones de formación virtual. En el modo de evitación de obstáculos, se emplea el método de campo potencial artificial para garantizar que cada VANT mantenga una distancia segura de otros VANT que representan riesgos de colisión y diversos obstáculos complejos, independientemente de su número. Se realizaron experimentos de simulación en la plataforma Unity, variando el número de VANT y las formas de formación. Los resultados verificaron que el algoritmo opera correctamente, de manera estable y oportuna, demostrando un buen rendimiento.
Descripción
Los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT), como herramientas de uso generalizado, pueden lograr una mejor eficiencia cuando se integran en un sistema de múltiples VANT que en unidades individuales y dispersas. La evitación de obstáculos y el control de formaciones son requisitos fundamentales para tales sistemas. El algoritmo Boids, un modelo biomimético adecuado para el agrupamiento, sirve como base para este estudio. Este documento propone un nuevo algoritmo integrado basado en Boids que puede aplicarse a sistemas de múltiples VANT para la evitación de obstáculos y el control de formaciones. El algoritmo permite que el sistema de múltiples VANT forme automáticamente formaciones, evite obstáculos de manera autónoma y recupere formaciones rápidamente. En este algoritmo, cada VANT funciona como un agente dentro del sistema que es capaz de recopilar y compartir información de manera independiente. Cada agente puede tomar decisiones independientes para entrar en el modo de formación o en el modo de evitación de obstáculos según los factores ambientales externos. El modo de formación utiliza el método de estructura virtual para guiar a los VANT a sus posiciones de formación virtual. En el modo de evitación de obstáculos, se emplea el método de campo potencial artificial para garantizar que cada VANT mantenga una distancia segura de otros VANT que representan riesgos de colisión y diversos obstáculos complejos, independientemente de su número. Se realizaron experimentos de simulación en la plataforma Unity, variando el número de VANT y las formas de formación. Los resultados verificaron que el algoritmo opera correctamente, de manera estable y oportuna, demostrando un buen rendimiento.