HDP-TSRRT*: Un algoritmo de planificación de rutas cooperativas en tiempo-espacio para múltiples UAVs
Autores: Guo, Yicong; Liu, Xiaoxiong; Jiang, Wei; Zhang, Weiguo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
HDP-TSRRT*: Un algoritmo de planificación de rutas cooperativas en tiempo-espacio para múltiples UAVs
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Propuestas
Algoritmo de planificación de rutas cooperativas
UAVs
Restricciones cooperativas de tiempo-espacio
Algoritmo RRT*
Planificación priorizada descentralizada heurística
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Este documento propone un algoritmo rápido de planificación de rutas cooperativas para múltiples UAV que satisface las restricciones cooperativas de tiempo y espacio, a saber, el algoritmo RRT* basado en planificación prioritaria descentralizada heurística (HDP-TSRRT*), que tiene en cuenta las variables de tiempo de llegada simultánea de cada UAV, así como la evitación de conflictos y amenazas. HDP-TSRRT* es un algoritmo de desacoplamiento jerárquico. Primero, todas las pre-rutas de los UAV se planifican simultáneamente en el nivel de planificación descentralizada sincrónica. En segundo lugar, en el nivel de coordinación de rutas, se propone el algoritmo de planificación prioritaria descentralizada heurística (HDP) para completar rápidamente el proceso de coordinación de la secuencia de planificación de rutas. Esta estrategia asigna una prioridad razonable y robusta a todos los UAV en función de la función de evaluación del rendimiento compuesta por el número de colisiones potenciales y la violación del tiempo de colaboración de la ruta pre-planificada. En tercer lugar, se propone el algoritmo RRT* basado en restricciones cooperativas de tiempo y espacio (TSRRT*) en el nivel de planificación de rutas cooperativas de una sola máquina. Con base en esto, el algoritmo utiliza múltiples estrategias de muestreo y evaluación de costos para guiar la expansión de nuevos nodos, y luego optimiza los nodos vecinos en función de la función de costo de coordinación temporal para mejorar la eficiencia de la planificación de rutas de coordinación. Las simulaciones y comparaciones muestran que HDP-TSRRT* tiene ciertas ventajas en el rendimiento del algoritmo.
Descripción
Este documento propone un algoritmo rápido de planificación de rutas cooperativas para múltiples UAV que satisface las restricciones cooperativas de tiempo y espacio, a saber, el algoritmo RRT* basado en planificación prioritaria descentralizada heurística (HDP-TSRRT*), que tiene en cuenta las variables de tiempo de llegada simultánea de cada UAV, así como la evitación de conflictos y amenazas. HDP-TSRRT* es un algoritmo de desacoplamiento jerárquico. Primero, todas las pre-rutas de los UAV se planifican simultáneamente en el nivel de planificación descentralizada sincrónica. En segundo lugar, en el nivel de coordinación de rutas, se propone el algoritmo de planificación prioritaria descentralizada heurística (HDP) para completar rápidamente el proceso de coordinación de la secuencia de planificación de rutas. Esta estrategia asigna una prioridad razonable y robusta a todos los UAV en función de la función de evaluación del rendimiento compuesta por el número de colisiones potenciales y la violación del tiempo de colaboración de la ruta pre-planificada. En tercer lugar, se propone el algoritmo RRT* basado en restricciones cooperativas de tiempo y espacio (TSRRT*) en el nivel de planificación de rutas cooperativas de una sola máquina. Con base en esto, el algoritmo utiliza múltiples estrategias de muestreo y evaluación de costos para guiar la expansión de nuevos nodos, y luego optimiza los nodos vecinos en función de la función de costo de coordinación temporal para mejorar la eficiencia de la planificación de rutas de coordinación. Las simulaciones y comparaciones muestran que HDP-TSRRT* tiene ciertas ventajas en el rendimiento del algoritmo.