Método de guía con evitación de colisiones utilizando campo de vectores guía para múltiples vehículos de superficie no tripulados
Autores: Wei, Junbao; Zhang, Jianqiang; Li, Haiyan; Xia, Jiawei; Liu, Zhong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Método de guía con evitación de colisiones utilizando campo de vectores guía para múltiples vehículos de superficie no tripulados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Seguimiento de trayectoria
Vehículos de superficie no tripulados
Método de guía
Evitación de colisiones
Campo vectorial de guía
Control de formación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Para el problema de guía de seguimiento de trayectoria en múltiples vehículos de superficie no tripulados (USVs), se propone un método de guía de seguimiento de trayectoria con evitación de colisiones basado en un nuevo campo vectorial de guía. En primer lugar, dentro del marco del método de líder-seguidor virtual para el control de formación, se desarrolla un modelo de error de seguimiento para los seguidores basado en el modelo de movimiento de los USVs. En segundo lugar, considerando las limitaciones de los métodos convencionales de guía de seguimiento de trayectoria para abordar diversas condiciones de error inicial, se desarrolla un nuevo campo vectorial de guía para el diseño de la ley de guía de rumbo para mejorar el rendimiento de seguimiento. Luego, se propone una estrategia de evitación de colisiones para la seguridad de la navegación en formación. Se establecen las condiciones de activación, acciones y condiciones de liberación para la evitación de colisiones en esta estrategia. Los USVs podrían evitar colisiones a tiempo siguiendo los comandos descritos en la estrategia, especialmente en situaciones complejas donde múltiples USVs están simultáneamente en riesgo de colisionar entre sí. Y se completa la prueba teórica. Además, las leyes de guía de rumbo y velocidad se diseñan combinando el campo vectorial de guía y la estrategia de evitación de colisiones. Se demuestra que los errores de seguimiento del sistema están uniformemente acotados basándose en la teoría de estabilidad de Lyapunov. Finalmente, se verifica la efectividad del método a través de simulaciones.
Descripción
Para el problema de guía de seguimiento de trayectoria en múltiples vehículos de superficie no tripulados (USVs), se propone un método de guía de seguimiento de trayectoria con evitación de colisiones basado en un nuevo campo vectorial de guía. En primer lugar, dentro del marco del método de líder-seguidor virtual para el control de formación, se desarrolla un modelo de error de seguimiento para los seguidores basado en el modelo de movimiento de los USVs. En segundo lugar, considerando las limitaciones de los métodos convencionales de guía de seguimiento de trayectoria para abordar diversas condiciones de error inicial, se desarrolla un nuevo campo vectorial de guía para el diseño de la ley de guía de rumbo para mejorar el rendimiento de seguimiento. Luego, se propone una estrategia de evitación de colisiones para la seguridad de la navegación en formación. Se establecen las condiciones de activación, acciones y condiciones de liberación para la evitación de colisiones en esta estrategia. Los USVs podrían evitar colisiones a tiempo siguiendo los comandos descritos en la estrategia, especialmente en situaciones complejas donde múltiples USVs están simultáneamente en riesgo de colisionar entre sí. Y se completa la prueba teórica. Además, las leyes de guía de rumbo y velocidad se diseñan combinando el campo vectorial de guía y la estrategia de evitación de colisiones. Se demuestra que los errores de seguimiento del sistema están uniformemente acotados basándose en la teoría de estabilidad de Lyapunov. Finalmente, se verifica la efectividad del método a través de simulaciones.