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Búsqueda Cooperativa Multi-UAV para Objetivos Priorizados Bajo Comunicaciones Constrainadas

Autores: Dou, Wenying; Yang, Peng; Zhang, Zhiwei; Wang, Zihao

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Búsqueda Cooperativa Multi-UAV para Objetivos Priorizados Bajo Comunicaciones Constrainadas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Misiones de búsqueda
Optimización multiobjetivo
Sobrecarga de comunicación
Fusión de información
Asignación de tareas
Prioridad de objetivos

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las misiones de búsqueda con múltiples UAV para objetivos priorizados bajo comunicaciones restringidas sufren de una débil integración de comunicación y decisión, una sincronización limitada de percepción global y una respuesta tardía a la misión. Este documento formula la búsqueda colaborativa de múltiples UAV como un problema de optimización multiobjetivo para equilibrar la sobrecarga de comunicación y el rendimiento de búsqueda. Se propone un algoritmo de Búsqueda de Objetivos Jerárquica Cooperativa bajo Comunicaciones Restringidas (CHTS-CC) para abordar el problema. El algoritmo incorpora un método de Fusión de Información Consistente por Clúster con Activación por Evento (CCIF-ET), que permite la fusión de información intra-clúster. Cuando los clústeres se conectan, una única fusión que aplica un peso conjunto según la escala del clúster y la incertidumbre reduce la sobrecarga de comunicación. Además, un mecanismo de Asignación Dinámica de Tareas Preemptivas (DPTA) reasigna los recursos de los UAV en función de la prioridad del objetivo y el tiempo estimado de llegada (ETA), mejorando la capacidad de respuesta a objetivos de alta prioridad. Los resultados de simulación muestran que cuando todos los UAV y los enlaces de comunicación operan normalmente, CCIF-ET reduce el tiempo total de confirmación en un 8.73% en comparación con la línea base no coordinada y mantiene una ventaja del 24.43% durante fallos de un solo UAV. En escenarios con obstáculos, fallos y objetivos dinámicos, CHTS-CC redujo los pasos de finalización de la misión en un 34.78%, 32.35% y 55.45% en comparación con la línea base de no asignación. El tiempo promedio de detección de objetivos de alta prioridad disminuyó en un 28.48%, 29.41% y 58.82%, respectivamente, demostrando la efectividad del algoritmo propuesto.

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