E^2VRP-CPP: Un enfoque energéticamente eficiente para la optimización de la planificación de rutas de cobertura multi-región con múltiples UAV en el problema de enrutamiento de vehículos mejorado
Autores: Zang, Yuechao; Huang, Xueqin; Lu, Min; Zhang, Qianzhen; Zhu, Xianqiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
E^2VRP-CPP: Un enfoque energéticamente eficiente para la optimización de la planificación de rutas de cobertura multi-región con múltiples UAV en el problema de enrutamiento de vehículos mejorado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados
Planificación de rutas de cobertura
CPP de múltiples regiones
Consumo de energía
Problema de enrutamiento de vehículos
Algoritmo heurístico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) se utilizan ampliamente en aplicaciones como la evaluación de terrenos, la vigilancia y las operaciones de rescate, donde a menudo se requiere que cubran múltiples regiones disjuntas. La Planificación de Rutas de Cobertura (PRC) tiene como objetivo determinar rutas óptimas para que los VANT cubran estas áreas. Si bien la PRC para regiones individuales ha sido estudiada extensamente, la PRC multi-región con múltiples VANT sigue siendo poco explorada. Los métodos existentes suelen centrarse en minimizar la longitud de la ruta, pero a menudo descuidan las variaciones no lineales en el consumo de energía durante el vuelo, limitando su aplicabilidad práctica. Este documento aborda la PRC multi-VANT y multi-región como una variante del Problema de Ruteo de Vehículos (PRV) con estimación de energía. Proponemos un enfoque que optimiza las velocidades de vuelo de los VANT para minimizar el consumo de energía, respaldado por un algoritmo de estimación de energía preciso. Además, se desarrolla un algoritmo heurístico para equilibrar la distribución de tareas entre los VANT, considerando tanto los tiempos de escaneo como los de tránsito. Experimentos utilizando datos del mundo real del área urbana de Changsha demuestran que nuestro enfoque supera a los métodos de vanguardia en eficiencia computacional y ahorro de energía, destacando su potencial para el despliegue práctico de VANT.
Descripción
Los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) se utilizan ampliamente en aplicaciones como la evaluación de terrenos, la vigilancia y las operaciones de rescate, donde a menudo se requiere que cubran múltiples regiones disjuntas. La Planificación de Rutas de Cobertura (PRC) tiene como objetivo determinar rutas óptimas para que los VANT cubran estas áreas. Si bien la PRC para regiones individuales ha sido estudiada extensamente, la PRC multi-región con múltiples VANT sigue siendo poco explorada. Los métodos existentes suelen centrarse en minimizar la longitud de la ruta, pero a menudo descuidan las variaciones no lineales en el consumo de energía durante el vuelo, limitando su aplicabilidad práctica. Este documento aborda la PRC multi-VANT y multi-región como una variante del Problema de Ruteo de Vehículos (PRV) con estimación de energía. Proponemos un enfoque que optimiza las velocidades de vuelo de los VANT para minimizar el consumo de energía, respaldado por un algoritmo de estimación de energía preciso. Además, se desarrolla un algoritmo heurístico para equilibrar la distribución de tareas entre los VANT, considerando tanto los tiempos de escaneo como los de tránsito. Experimentos utilizando datos del mundo real del área urbana de Changsha demuestran que nuestro enfoque supera a los métodos de vanguardia en eficiencia computacional y ahorro de energía, destacando su potencial para el despliegue práctico de VANT.