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RG-HDP-VD: Un marco de planificación de trayectorias cooperativas consciente de la física para UAVs heterogéneos

Autores: Han, Dan; Hua, Zhaoyuan; Zhu, Xinyu; Luo, Liang; Jiang, Hao; Wang, Lifang

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2026

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Acceso abierto

Artículo científico
2026

RG-HDP-VD: Un marco de planificación de trayectorias cooperativas consciente de la física para UAVs heterogéneos


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Papel
RG-HDP-VD
Planificación de trayectorias cooperativas
UAVs
Entrega de ayuda
Post-terremoto
Entornos de cañón

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento presenta la Planificación Priorizada Descentralizada Heurística Guiada por el Arrepentimiento con Descomposición de Velocidad (RG-HDP-VD), un marco de planificación de trayectorias cooperativas consciente de la física para la entrega de ayuda con Vehículos Aéreos No Tripulados (UAV) en entornos de cañones no convexos tras un terremoto. RG-HDP-VD aborda dos modos de fallo prevalentes: la congestión ineficiente en términos de energía causada por ignorar la dinámica de carga útil variable en el tiempo, y el colapso de conjuntos factibles debido a ventanas de llegada estrictas en la planificación a velocidad fija. Construimos una topología de energía aumentada por masa y utilizamos una búsqueda A* consciente de la energía aumentada por masa para extraer métricas físicas básicas: longitud de la trayectoria, energía total y energía por unidad de distancia para cada UAV. La arbitraje Guiada por el Arrepentimiento (RG) cuantifica el costo energético relativo de esperar frente a desviar en conflictos y otorga prioridad a plataformas de alta carga y alto costo. Estas prioridades se integran en la Planificación Priorizada Descentralizada Heurística (HDP), que mantiene un mapa de ocupación espaciotemporal global y serializa la planificación para eliminar bloqueos. Para satisfacer ventanas de tiempo ajustadas, la Descomposición de Velocidad (VD) mapea restricciones temporales 4D en un intervalo factible de longitud de trayectoria 3D y se realiza a través de un planificador basado en muestreo mejorado VD-TSRRT*. En simulaciones de alta fidelidad, RG-HDP-VD demuestra una escalabilidad superior en comparación con métodos convencionales, manteniendo altas tasas de éxito (hasta el 100%) en escenarios saturados, mientras reduce el tiempo promedio de planificación en un ~45% y la energía total del sistema en un 6.7%. Finalmente, las demostraciones de vuelo en el mundo real utilizando un equipo heterogéneo de cuadricópteros validan la viabilidad práctica del marco y la ejecución robusta del hardware.

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