Despliegue Reactivo Basado en Rangos de un Robot Volador para Cobertura de Objetivos
Autores: Lyu, Mingyang; Zhao, Yibo; Huang, Hailong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Despliegue Reactivo Basado en Rangos de un Robot Volador para Cobertura de Objetivos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Robots voladores
Drones
Vehículos aéreos no tripulados
Monitoreo
Objetivos
Navegación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 14
Citaciones: Sin citaciones
Los robots voladores, también conocidos como drones y vehículos aéreos no tripulados (VANT), han encontrado numerosas aplicaciones en dominios civiles gracias a su excelente movilidad y bajo costo. En este documento, nos centramos en un escenario de un robot volador que monitorea un conjunto de objetivos, que se asume que se mueven como un grupo, para el cual la distribución dispersa de los objetivos no es aplicable. En particular, se considera el problema de encontrar la posición óptima para el robot volador de modo que todos los objetivos puedan ser monitoreados por la cámara orientada hacia el suelo a bordo. El problema estudiado puede formularse como el problema convencional del círculo más pequeño si se conocen las ubicaciones de todos los objetivos. Dado que puede ser difícil obtener las ubicaciones en la práctica, como en entornos con Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS), se propone un algoritmo de navegación basado en rangos que utiliza el método de control por modo deslizante. Este algoritmo navega el robot volador hacia el objetivo más lejano de manera dinámica, utilizando las distancias estimadas entre el robot y el objetivo a partir de la intensidad de la señal recibida, hasta que la distancia máxima entre el robot y el objetivo no pueda ser reducida más. Es de bajo consumo computacional y fácilmente implementable, y ambas características ayudan a mejorar la eficiencia energética del robot volador porque no se requiere un cálculo pesado y no es necesario instalar ningún dispositivo de detección especial en el robot volador. La solución presentada no resuelve directamente el problema del círculo más pequeño. En cambio, nuestro método propuesto navega dinámicamente el robot volador hacia el centro del grupo de objetivos utilizando únicamente la información de distancia extraída. Se han realizado simulaciones en Matlab y Gazebo tanto para objetivos estacionarios como móviles para verificar la efectividad del enfoque propuesto.
Descripción
Los robots voladores, también conocidos como drones y vehículos aéreos no tripulados (VANT), han encontrado numerosas aplicaciones en dominios civiles gracias a su excelente movilidad y bajo costo. En este documento, nos centramos en un escenario de un robot volador que monitorea un conjunto de objetivos, que se asume que se mueven como un grupo, para el cual la distribución dispersa de los objetivos no es aplicable. En particular, se considera el problema de encontrar la posición óptima para el robot volador de modo que todos los objetivos puedan ser monitoreados por la cámara orientada hacia el suelo a bordo. El problema estudiado puede formularse como el problema convencional del círculo más pequeño si se conocen las ubicaciones de todos los objetivos. Dado que puede ser difícil obtener las ubicaciones en la práctica, como en entornos con Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS), se propone un algoritmo de navegación basado en rangos que utiliza el método de control por modo deslizante. Este algoritmo navega el robot volador hacia el objetivo más lejano de manera dinámica, utilizando las distancias estimadas entre el robot y el objetivo a partir de la intensidad de la señal recibida, hasta que la distancia máxima entre el robot y el objetivo no pueda ser reducida más. Es de bajo consumo computacional y fácilmente implementable, y ambas características ayudan a mejorar la eficiencia energética del robot volador porque no se requiere un cálculo pesado y no es necesario instalar ningún dispositivo de detección especial en el robot volador. La solución presentada no resuelve directamente el problema del círculo más pequeño. En cambio, nuestro método propuesto navega dinámicamente el robot volador hacia el centro del grupo de objetivos utilizando únicamente la información de distancia extraída. Se han realizado simulaciones en Matlab y Gazebo tanto para objetivos estacionarios como móviles para verificar la efectividad del enfoque propuesto.