Método de encuentro de formación de UAV basado en portadores de múltiples lotes mediante programación convexa secuencial mejorada
Autores: Zhang, Zirui; Sun, Liguo; Wang, Yanyang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Método de encuentro de formación de UAV basado en portadores de múltiples lotes mediante programación convexa secuencial mejorada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Limitaciones
Catapultas existentes
Vehículos aéreos no tripulados basados en portaaviones
Método de encuentro en formación
Programación convexa secuencial
Algoritmo de encuentro de múltiples lotes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las limitaciones de las catapultas existentes requieren múltiples lotes de despegues para que los vehículos aéreos no tripulados (VANT) basados en portaaviones formen una formación. Debido a las diferencias en el tiempo y la ubicación de despegue de cada lote de VANT, garantizar la consistencia temporal y espacial y la eficiencia de encuentro de la formación se vuelve crucial. En relación con los desafíos mencionados, se propone un método de encuentro de formación de múltiples lotes basado en la programación convexa secuencial (SCP) mejorada. Se desarrolla un enfoque de solución inversa basado en el proceso de encuentro de múltiples lotes. Sobre esta base, se formula un problema de optimización no convexa considerando las siguientes restricciones: dinámica de los VANT, evitación de colisiones, evitación de obstáculos y consistencia de la formación. Se introduce un método SCP que utiliza la estrategia de región de confianza para resolver el problema de manera eficiente. Debido a las características de acoplamiento espaciotemporal del proceso de encuentro, una solución inicial inapropiada para SCP reducirá inevitablemente la eficiencia del encuentro. Por lo tanto, se introduce un mecanismo de tolerancia de solución inicial para mejorar el SCP. Este mecanismo sigue la idea del recocido simulado, permitiendo que el SCP busque mejores soluciones de referencia en un espacio más amplio. Al utilizar el SCP con tolerancia de solución inicial (IST-SCP), se desarrolla correspondientemente el algoritmo de encuentro de formación de múltiples lotes. Se obtienen resultados de simulación para verificar la efectividad y adaptabilidad del método propuesto. El IST-SCP reduce el tiempo de encuentro a partir de malas soluciones iniciales sin aumentar significativamente el tiempo de cálculo.
Descripción
Las limitaciones de las catapultas existentes requieren múltiples lotes de despegues para que los vehículos aéreos no tripulados (VANT) basados en portaaviones formen una formación. Debido a las diferencias en el tiempo y la ubicación de despegue de cada lote de VANT, garantizar la consistencia temporal y espacial y la eficiencia de encuentro de la formación se vuelve crucial. En relación con los desafíos mencionados, se propone un método de encuentro de formación de múltiples lotes basado en la programación convexa secuencial (SCP) mejorada. Se desarrolla un enfoque de solución inversa basado en el proceso de encuentro de múltiples lotes. Sobre esta base, se formula un problema de optimización no convexa considerando las siguientes restricciones: dinámica de los VANT, evitación de colisiones, evitación de obstáculos y consistencia de la formación. Se introduce un método SCP que utiliza la estrategia de región de confianza para resolver el problema de manera eficiente. Debido a las características de acoplamiento espaciotemporal del proceso de encuentro, una solución inicial inapropiada para SCP reducirá inevitablemente la eficiencia del encuentro. Por lo tanto, se introduce un mecanismo de tolerancia de solución inicial para mejorar el SCP. Este mecanismo sigue la idea del recocido simulado, permitiendo que el SCP busque mejores soluciones de referencia en un espacio más amplio. Al utilizar el SCP con tolerancia de solución inicial (IST-SCP), se desarrolla correspondientemente el algoritmo de encuentro de formación de múltiples lotes. Se obtienen resultados de simulación para verificar la efectividad y adaptabilidad del método propuesto. El IST-SCP reduce el tiempo de encuentro a partir de malas soluciones iniciales sin aumentar significativamente el tiempo de cálculo.