Método de Generación Inteligente de Trayectorias de Maniobra Espiral de UAV Basado en Trayectorias Virtuales
Autores: Chen, Tao; Li, Shaopeng; Xian, Yong; Ren, Leliang; Liu, Zhenyu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Método de Generación Inteligente de Trayectorias de Maniobra Espiral de UAV Basado en Trayectorias Virtuales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Desafío
Coordinación
UAV hipersónicos
Trayectoria de maniobra
Marco virtual
Aprendizaje por refuerzo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este documento aborda el desafío de la coordinación ineficaz entre la maniobra terminal y las capacidades de ataque de precisión en vehículos aéreos no tripulados hipersónicos (UAV). Para resolver este problema, se propone un método inteligente de generación de trayectorias de maniobra en espiral utilizando un marco de trayectoria virtual. Inicialmente, se establece un modelo de movimiento relativo entre el UAV y el centro de masa virtual (VCM) basado en los principios geométricos de la espiral arquimediana. Posteriormente, se formulan las dinámicas de interacción entre el VCM y el objetivo como un proceso de decisión de Markov (MDP). Se implementa un enfoque de aprendizaje por refuerzo profundo (DRL), empleando el algoritmo de optimización de políticas proximales (PPO), para entrenar una red de políticas capaz de generar trayectorias virtuales de extremo a extremo. Finalmente, el movimiento espiral relativo se superpone a la trayectoria virtual generada para sintetizar una trayectoria de maniobra en espiral compuesta. Los resultados de la simulación demuestran que el método propuesto logra amplios rangos de maniobra en espiral mientras asegura ataques precisos a los objetivos.
Descripción
Este documento aborda el desafío de la coordinación ineficaz entre la maniobra terminal y las capacidades de ataque de precisión en vehículos aéreos no tripulados hipersónicos (UAV). Para resolver este problema, se propone un método inteligente de generación de trayectorias de maniobra en espiral utilizando un marco de trayectoria virtual. Inicialmente, se establece un modelo de movimiento relativo entre el UAV y el centro de masa virtual (VCM) basado en los principios geométricos de la espiral arquimediana. Posteriormente, se formulan las dinámicas de interacción entre el VCM y el objetivo como un proceso de decisión de Markov (MDP). Se implementa un enfoque de aprendizaje por refuerzo profundo (DRL), empleando el algoritmo de optimización de políticas proximales (PPO), para entrenar una red de políticas capaz de generar trayectorias virtuales de extremo a extremo. Finalmente, el movimiento espiral relativo se superpone a la trayectoria virtual generada para sintetizar una trayectoria de maniobra en espiral compuesta. Los resultados de la simulación demuestran que el método propuesto logra amplios rangos de maniobra en espiral mientras asegura ataques precisos a los objetivos.