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Evaluación Experimental de Sistemas de Múltiples y Únicos Drones con Sensores LiDAR 1D para la Estimación del Volumen de Acopios

Autores: Alsayed, Ahmad; Bana, Fatemeh; Arvin, Farshad; Quinn, Mark K.; Nabawy, Mostafa R. A.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Evaluación Experimental de Sistemas de Múltiples y Únicos Drones con Sensores LiDAR 1D para la Estimación del Volumen de Acopios


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Estudio
Sensores LiDAR
Basado en drones
Estimación de volumen
Entornos interiores
Algoritmo de control de formación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 62

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio examina la aplicación de sensores LiDAR 1D de bajo costo en la estimación del volumen de pilas de material mediante drones, con un enfoque en entornos interiores. Se investigaron experimentalmente tres enfoques: (i) un sistema de múltiples drones equipados con sensores LiDAR 1D estáticos y orientados hacia abajo, combinado con un algoritmo de control de formación adaptativa; (ii) un solo dron con un LiDAR 1D estático orientado hacia abajo siguiendo una trayectoria en zigzag; y (iii) un solo dron con un LiDAR 1D actuado de manera oscilatoria para mejorar la cobertura de escaneo mientras sigue una trayectoria más corta. El algoritmo de control de formación adaptativa, desarrollado recientemente en este estudio, sincroniza las llegadas a los puntos de referencia de los drones y facilita transiciones suaves entre formas de formación dinámicas. Experimentos en el mundo real realizados en una instalación de seguimiento de movimiento confirmaron la efectividad de los tres enfoques para completar con precisión las tareas de escaneo, según la asignación de puntos de referencia prevista. Se escaneó una pila de prisma trapezoidal y se comparó la precisión de estimación de volumen de cada enfoque. El sistema de múltiples drones logró un error volumétrico promedio del 1.3%, similar al del dron único con un sensor estático, pero con menos de la mitad del tiempo de vuelo. Mientras tanto, el sistema LiDAR actuado requirió trayectorias más cortas pero experimentó un mayor error volumétrico del 4.4%, principalmente debido a los valores atípicos en la reconstrucción de superficies y al sesgo común del LiDAR al escanear en ángulos no verticales.

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