Un Método de Formación Adaptativa Descentralizada Asistido por Líder para Enjambres de UAV que Integra un Modelo de Comunicación de Difusión Semántica Preentrenado
Autores: Xu, Xing; Zhang, Bo; Li, Rongpeng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un Método de Formación Adaptativa Descentralizada Asistido por Líder para Enjambres de UAV que Integra un Modelo de Comunicación de Difusión Semántica Preentrenado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículo aéreo no tripulado
Control de formación
Formación de UAV descentralizada
SemanticBC-DecAF
Arquitectura líder-seguidor
Comunicación de difusión semántica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Varios sistemas de vehículos aéreos no tripulados (UAV) han atraído un considerable interés de investigación debido a sus amplias aplicaciones, como el control de formaciones. Sin embargo, la formación descentralizada de UAV enfrenta desafíos derivados de observaciones locales limitadas, lo que puede llevar a conflictos de consistencia y a una comunicación excesiva. Para abordar estos problemas, este artículo propone SemanticBC-DecAF, un marco de formación adaptativa descentralizada (DecAF) bajo una arquitectura de líder-seguidor, que incorpora un mecanismo de comunicación de difusión semántica (SemanticBC). El marco consta de tres módulos: (1) un módulo de difusión semántica basado en optimización de políticas proximales (PPO), donde el UAV líder transmite imágenes de obstáculos globales codificadas semánticamente a los seguidores para mejorar su percepción; (2) un módulo de detección y estimación de posición basado en YOLOv5, que permite a los seguidores inferir las ubicaciones de los obstáculos a partir de las imágenes recuperadas; y (3) un módulo de formación basado en optimización de políticas proximales multiagente (MAPPO), que fusiona observaciones globales y locales para lograr una formación adaptativa y evitar obstáculos. Los experimentos en el entorno de simulación multiagente MPE muestran que el marco propuesto mejora significativamente la percepción global y la eficiencia de la formación en comparación con métodos que dependen de observaciones locales.
Descripción
Varios sistemas de vehículos aéreos no tripulados (UAV) han atraído un considerable interés de investigación debido a sus amplias aplicaciones, como el control de formaciones. Sin embargo, la formación descentralizada de UAV enfrenta desafíos derivados de observaciones locales limitadas, lo que puede llevar a conflictos de consistencia y a una comunicación excesiva. Para abordar estos problemas, este artículo propone SemanticBC-DecAF, un marco de formación adaptativa descentralizada (DecAF) bajo una arquitectura de líder-seguidor, que incorpora un mecanismo de comunicación de difusión semántica (SemanticBC). El marco consta de tres módulos: (1) un módulo de difusión semántica basado en optimización de políticas proximales (PPO), donde el UAV líder transmite imágenes de obstáculos globales codificadas semánticamente a los seguidores para mejorar su percepción; (2) un módulo de detección y estimación de posición basado en YOLOv5, que permite a los seguidores inferir las ubicaciones de los obstáculos a partir de las imágenes recuperadas; y (3) un módulo de formación basado en optimización de políticas proximales multiagente (MAPPO), que fusiona observaciones globales y locales para lograr una formación adaptativa y evitar obstáculos. Los experimentos en el entorno de simulación multiagente MPE muestran que el marco propuesto mejora significativamente la percepción global y la eficiencia de la formación en comparación con métodos que dependen de observaciones locales.