Marco de Control Cooperativo Impulsado por Inteligencia en el Borde para Vehículos Aéreos y Superficiales No Tripulados Heterogéneos en Entornos Marítimos Complejos
Autores: Yang, Jingfeng; Zhao, Lingling; Peng, Bo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Marco de Control Cooperativo Impulsado por Inteligencia en el Borde para Vehículos Aéreos y Superficiales No Tripulados Heterogéneos en Entornos Marítimos Complejos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Sistemas no tripulados
Patrullaje marítimo
Colaboración UAV-USV
Marco de control impulsado por inteligencia en el borde
Programación de tareas multiobjetivo
Filtro de Kalman ponderado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Con el creciente despliegue de sistemas no tripulados en patrullas marítimas, monitoreo costero y mapeo ambiental, lograr una colaboración efectiva entre UAV y USV en entornos dinámicos sigue siendo un desafío. Este documento propone un marco de control colaborativo impulsado por inteligencia en el borde que integra modelado de datos unificado, programación de tareas multiobjetivo, middleware ligero tolerante a fallos y fusión de múltiples sensores. Un Filtro de Kalman Ponderado combina datos de imagen de UAV y datos de sonar de USV para mejorar la precisión de percepción, mientras que NSGA-II optimiza la asignación de tareas considerando el tiempo de finalización, el consumo de energía y la fiabilidad de detección. El marco fue validado a través de escenarios marítimos representativos, incluyendo patrullas y mapeo de sedimentos costeros, en una plataforma de simulación virtual. Los resultados muestran una mejora en la eficiencia de las tareas, la utilización de energía, la latencia de comunicación y la robustez en comparación con enfoques de programación de plataforma única y centralizada. El método propuesto proporciona una optimización equilibrada de la eficiencia de ejecución, el consumo de energía, la precisión de los datos y la resiliencia, ofreciendo una solución fiable para aplicaciones marítimas a gran escala.
Descripción
Con el creciente despliegue de sistemas no tripulados en patrullas marítimas, monitoreo costero y mapeo ambiental, lograr una colaboración efectiva entre UAV y USV en entornos dinámicos sigue siendo un desafío. Este documento propone un marco de control colaborativo impulsado por inteligencia en el borde que integra modelado de datos unificado, programación de tareas multiobjetivo, middleware ligero tolerante a fallos y fusión de múltiples sensores. Un Filtro de Kalman Ponderado combina datos de imagen de UAV y datos de sonar de USV para mejorar la precisión de percepción, mientras que NSGA-II optimiza la asignación de tareas considerando el tiempo de finalización, el consumo de energía y la fiabilidad de detección. El marco fue validado a través de escenarios marítimos representativos, incluyendo patrullas y mapeo de sedimentos costeros, en una plataforma de simulación virtual. Los resultados muestran una mejora en la eficiencia de las tareas, la utilización de energía, la latencia de comunicación y la robustez en comparación con enfoques de programación de plataforma única y centralizada. El método propuesto proporciona una optimización equilibrada de la eficiencia de ejecución, el consumo de energía, la precisión de los datos y la resiliencia, ofreciendo una solución fiable para aplicaciones marítimas a gran escala.