Un enfoque de fusión para la gestión de la trayectoria de vuelo a bordo de UAV y la toma de decisiones basado en la combinación del algoritmo A* mejorado y la programación cuadrática
Autores: Sun, Shuguang; Wang, Haolin; Xu, Yanzhi; Wang, Tianguang; Liu, Ruihua; Chen, Wantong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un enfoque de fusión para la gestión de la trayectoria de vuelo a bordo de UAV y la toma de decisiones basado en la combinación del algoritmo A* mejorado y la programación cuadrática
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Avance
Vehículo aéreo no tripulado
Operaciones de UAV
Espacio aéreo
Planificación de rutas
Optimización de trayectorias
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El rápido avance de las tecnologías de vehículos aéreos no tripulados (VANT) ha llevado a una creciente demanda de operaciones de VANT en espacios aéreos de baja altitud, alta densidad y complejos, como montañas o áreas urbanas. Con el fin de manejar escenarios complejos y garantizar la seguridad de vuelo para los VANT con diferentes misiones de vuelo más allá de la línea de visión en tales entornos, se propone en este artículo un marco de fusión de gestión de trayectoria de vuelo autónoma a bordo y un sistema de toma de decisiones utilizando una combinación de planificación de ruta estratégica global y optimización de trayectoria táctica local. La planificación de ruta estratégica global se implementa mediante un algoritmo A* mejorado bajo la multi-restricción de incertidumbre en la posición del VANT y densidad de obstáculos para mejorar la seguridad y la rentabilidad. La optimización de trayectoria táctica local se realiza utilizando programación cuadrática para garantizar la suavidad, la viabilidad cinemática y la evitación de obstáculos de la trayectoria planificada en entornos dinámicos. Se utiliza control de horizonte recedente para asegurar que la planificación de la trayectoria y el camino de vuelo se realicen de manera eficiente y sin problemas. Para evaluar el rendimiento del sistema, se emplea una base de datos de terreno y un sistema de navegación para la simulación del rendimiento del entorno y la navegación. Los resultados experimentales confirman que el enfoque de fusión puede lograr una mejor seguridad y rentabilidad a través de la planificación de rutas con optimización de trayectoria cinodinámica viable.
Descripción
El rápido avance de las tecnologías de vehículos aéreos no tripulados (VANT) ha llevado a una creciente demanda de operaciones de VANT en espacios aéreos de baja altitud, alta densidad y complejos, como montañas o áreas urbanas. Con el fin de manejar escenarios complejos y garantizar la seguridad de vuelo para los VANT con diferentes misiones de vuelo más allá de la línea de visión en tales entornos, se propone en este artículo un marco de fusión de gestión de trayectoria de vuelo autónoma a bordo y un sistema de toma de decisiones utilizando una combinación de planificación de ruta estratégica global y optimización de trayectoria táctica local. La planificación de ruta estratégica global se implementa mediante un algoritmo A* mejorado bajo la multi-restricción de incertidumbre en la posición del VANT y densidad de obstáculos para mejorar la seguridad y la rentabilidad. La optimización de trayectoria táctica local se realiza utilizando programación cuadrática para garantizar la suavidad, la viabilidad cinemática y la evitación de obstáculos de la trayectoria planificada en entornos dinámicos. Se utiliza control de horizonte recedente para asegurar que la planificación de la trayectoria y el camino de vuelo se realicen de manera eficiente y sin problemas. Para evaluar el rendimiento del sistema, se emplea una base de datos de terreno y un sistema de navegación para la simulación del rendimiento del entorno y la navegación. Los resultados experimentales confirman que el enfoque de fusión puede lograr una mejor seguridad y rentabilidad a través de la planificación de rutas con optimización de trayectoria cinodinámica viable.