Multi-UAV Cooperativa Evitación de Obstáculos del Histograma de Campo Vectorial 3D Plus y Enfoque de Ventana Dinámica
Autores: Wang, Xinhua; Cheng, Mingyan; Zhang, Shuai; Gong, Huajun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Multi-UAV Cooperativa Evitación de Obstáculos del Histograma de Campo Vectorial 3D Plus y Enfoque de Ventana Dinámica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Algoritmo de fusión
Evitación de obstáculos
Formación de múltiples UAV
Enfoque de ventana dinámica
Histograma de campo vectorial 3D
Formación cooperativa
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, proponemos un algoritmo de fusión que integra el algoritmo del histograma de campo vectorial 3D plus (VFH+) y el algoritmo mejorado de enfoque de ventana dinámica (DWA). El objetivo es abordar el desafío de la evitación cooperativa de obstáculos que enfrentan las formaciones de UAV en entornos desconocidos. Primero, de acuerdo con la función de evaluación de navegación del algoritmo DWA estándar, se introduce la distancia al objetivo para corregir el azimut. Luego, apuntando al problema de que el mecanismo de peso fijo en el algoritmo DWA estándar es poco razonable, combinamos el algoritmo A* e introducimos factores de peso variables relacionados con el azimut para mejorar la capacidad de orientación del objetivo en la planificación de rutas locales. Se añade una nueva función de evaluación de costo de rotación para mejorar la capacidad de evitación de obstáculos de los UAV en dos dimensiones. Luego, se introduce el algoritmo 3D VFH+ e se integra con el algoritmo DWA mejorado para diseñar un algoritmo de control de evitación de obstáculos cooperativa distribuida. La validación por simulación sugiere que, en comparación con el algoritmo DWA tradicional, el algoritmo de control de evitación de obstáculos colaborativo mejorado puede optimizar en gran medida el efecto de evitación de obstáculos del vuelo en formación de los UAV.
Descripción
En este artículo, proponemos un algoritmo de fusión que integra el algoritmo del histograma de campo vectorial 3D plus (VFH+) y el algoritmo mejorado de enfoque de ventana dinámica (DWA). El objetivo es abordar el desafío de la evitación cooperativa de obstáculos que enfrentan las formaciones de UAV en entornos desconocidos. Primero, de acuerdo con la función de evaluación de navegación del algoritmo DWA estándar, se introduce la distancia al objetivo para corregir el azimut. Luego, apuntando al problema de que el mecanismo de peso fijo en el algoritmo DWA estándar es poco razonable, combinamos el algoritmo A* e introducimos factores de peso variables relacionados con el azimut para mejorar la capacidad de orientación del objetivo en la planificación de rutas locales. Se añade una nueva función de evaluación de costo de rotación para mejorar la capacidad de evitación de obstáculos de los UAV en dos dimensiones. Luego, se introduce el algoritmo 3D VFH+ e se integra con el algoritmo DWA mejorado para diseñar un algoritmo de control de evitación de obstáculos cooperativa distribuida. La validación por simulación sugiere que, en comparación con el algoritmo DWA tradicional, el algoritmo de control de evitación de obstáculos colaborativo mejorado puede optimizar en gran medida el efecto de evitación de obstáculos del vuelo en formación de los UAV.