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Una estimación de separación mínima basada en la alcanzabilidad de Hamilton-Jacobi para la operación integrada de vehículos tripulados y no tripulados en entornos inciertos

Autores: Wang, Maolin; Lv, Renli; Tai, Shang

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Una estimación de separación mínima basada en la alcanzabilidad de Hamilton-Jacobi para la operación integrada de vehículos tripulados y no tripulados en entornos inciertos


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Trabajo
Cálculo de separación mínima
Vehículos aéreos no tripulados
Entorno del espacio aéreo
Análisis de alcanzabilidad
Distancia de separación segura
Ecuación diferencial parcial de Hamilton-Jacobi
Escenario de gestión del tráfico de UAS
Incertidumbres
Método de cálculo de tubos de alcanzabilidad probabilística
Entorno determinista
Incertidumbre de posición relativa
Incertidumbre del ángulo de rumbo relativo
Tubos alcanzables
Tiempo de respuesta
Distancias mínimas seguras en el peor de los casos
Perspectiva de los UAV
Patrones cuantitativos
Nivel de riesgo
Tiempo de respuesta de 1 s
Separación mínima segura
Resultados
Perspectivas matemáticas
Físicas.

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este trabajo presenta un cálculo de separación mínima para la operación integrada de vehículos aéreos tripulados y no tripulados en un entorno aéreo incierto. A diferencia de la investigación tradicional basada en la planificación de rutas, este estudio investigó la distancia mínima de separación segura desde una perspectiva novedosa de análisis de alcanzabilidad. El método computacional propuesto utilizó la ecuación diferencial parcial de Hamilton-Jacobi (HJPDE) para obtener el tubo alcanzable hacia atrás. En primer lugar, este trabajo modeló la operación integrada en el escenario de gestión del tráfico de UAS, centrándose particularmente en las incertidumbres. Luego, se derivó un método de cálculo de tubo de alcanzabilidad probabilística. A continuación, este trabajo calculó las distancias de separación segura basadas en el análisis de alcanzabilidad para tres escenarios: un entorno determinista, un entorno con incertidumbre de posición relativa y un entorno con incertidumbre de ángulo de rumbo relativo. Al calcular los tubos alcanzables para un tiempo de respuesta dado, se determinaron las distancias mínimas seguras en el peor de los casos desde la perspectiva del UAV, y se resumieron los patrones cuantitativos. Los resultados de este trabajo indican que, con un aumento en el nivel de riesgo y bajo la premisa de un tiempo de respuesta de 1 s, la separación mínima segura aumenta de 26.7 m a 30.0 m. Finalmente, el artículo discute los resultados, explicando su racionalidad desde perspectivas tanto matemáticas como físicas.

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