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Filtrado de Kalman Federado Adaptativo con Aislamiento Dimensional para la Navegación de Vehículos Aéreos No Tripulados en Entornos Industriales Degradados

Autores: Zhan, Quanxi; Shen, Runjie; Mao, Yedong; Shu, Yihang; Shen, Lu; Yang, Linchuan; Zhang, Junrui; Sun, Chenyang; Guo, Fenghe; Lu, Yan

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Filtrado de Kalman Federado Adaptativo con Aislamiento Dimensional para la Navegación de Vehículos Aéreos No Tripulados en Entornos Industriales Degradados


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Vehículo aéreo no tripulado
Sistemas de navegación
Degradación de sensores
Pérdida de señal
Método NSDDI-AFF
Filtrado federado adaptativo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los sistemas de navegación de vehículos aéreos no tripulados (VANT) enfrentan desafíos significativos en entornos complejos, como la degradación de sensores y la pérdida de señal. Este estudio propone el método NSDDI-AFF (Aislamiento de Degradación Normalizado Unidimensional con Filtrado Federado Adaptativo) para abordar estos problemas. Al integrar umbralización adaptativa, aislamiento de degradación y fusión de múltiples sensores, el método identifica dinámicamente los canales degradados y asegura una estimación de estado robusta. Evaluado en un patio de carbón semi-cerrado y en una tubería de energía hidroeléctrica, NSDDI-AFF redujo los errores de posición en un 97.5% y un 95.7% en comparación con LIO-SAM y Fast-LIO2, logrando un RMSE de posición de 0.05 m y un RMSE de orientación de 0.5 grados. El método detectó la degradación tempranamente (120 s) y mantuvo la precisión del mapeo con errores geométricos por debajo del 0.5%. Estos resultados demuestran que NSDDI-AFF mejora significativamente la precisión de posicionamiento de los VANT, la tolerancia a fallos y la fiabilidad del mapeo, convirtiéndolo en una solución robusta para aplicaciones industriales desafiantes.

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