Un Método de Planificación de Tareas de Desacoplamiento Jerárquico para la Cobertura Colaborativa de Múltiples Regiones por Múltiples UAV con Conciencia de Prioridad de Tareas
Autores: Li, Yiyuan; Chen, Weiyi; Fu, Bing; Wu, Zhonghong; Hao, Lingjun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un Método de Planificación de Tareas de Desacoplamiento Jerárquico para la Cobertura Colaborativa de Múltiples Regiones por Múltiples UAV con Conciencia de Prioridad de Tareas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Estudio
Marco jerárquico
Percepción de prioridad de tareas
Planificación de misiones
Coordinación de múltiples UAV
Emergencia marítima
Rescate
Problema de cobertura
Asignación de tareas
Planificación de rutas
Modelo de estimación de viaje de cobertura
Multiobjetivo
Optimizador de lobo gris de multipoblación
IM2GWO
Operaciones genéticas adaptativas
Mecanismo coevolutivo
Programación dinámica
Resultados de simulación
Duración total de la tarea
Regiones de alto valor
índice de distribución del frente de Pareto
Costo de la ruta.
Licencia
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Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio propone un marco jerárquico con percepción de prioridad de tareas para la planificación de misiones, con el fin de mejorar la coordinación de múltiples UAV en la búsqueda y rescate marítimo en emergencias. Al establecer un mecanismo de optimización de desacoplamiento jerárquico, el complejo problema de cobertura en múltiples regiones se descompone en dos etapas: asignación de tareas y planificación de rutas. Primero, se construye un modelo de estimación de viaje de cobertura basado en características geométricas regionales para proporcionar datos básicos para la asignación de tareas subsiguiente. En segundo lugar, se diseña un optimizador de lobos grises de múltiples objetivos y múltiples poblaciones mejorado (IM2GWO) para resolver el problema de asignación de tareas; este integra operaciones genéticas adaptativas y el mecanismo coevolutivo de múltiples poblaciones. Finalmente, se genera un camino de cobertura óptimo globalmente basado en la programación dinámica (DP) mejorada. Los resultados de simulación indican que el método propuesto reduce efectivamente la duración total de las tareas mientras aumenta los beneficios generales de cobertura a través de la agregación de regiones de alto valor. IM2GWO demuestra un rendimiento estadísticamente superior con respecto al índice de distribución del frente de Pareto en todos los escenarios de prueba. Mientras tanto, el módulo de planificación de rutas basado en DP puede reducir efectivamente el costo total del camino de cobertura.
Descripción
Este estudio propone un marco jerárquico con percepción de prioridad de tareas para la planificación de misiones, con el fin de mejorar la coordinación de múltiples UAV en la búsqueda y rescate marítimo en emergencias. Al establecer un mecanismo de optimización de desacoplamiento jerárquico, el complejo problema de cobertura en múltiples regiones se descompone en dos etapas: asignación de tareas y planificación de rutas. Primero, se construye un modelo de estimación de viaje de cobertura basado en características geométricas regionales para proporcionar datos básicos para la asignación de tareas subsiguiente. En segundo lugar, se diseña un optimizador de lobos grises de múltiples objetivos y múltiples poblaciones mejorado (IM2GWO) para resolver el problema de asignación de tareas; este integra operaciones genéticas adaptativas y el mecanismo coevolutivo de múltiples poblaciones. Finalmente, se genera un camino de cobertura óptimo globalmente basado en la programación dinámica (DP) mejorada. Los resultados de simulación indican que el método propuesto reduce efectivamente la duración total de las tareas mientras aumenta los beneficios generales de cobertura a través de la agregación de regiones de alto valor. IM2GWO demuestra un rendimiento estadísticamente superior con respecto al índice de distribución del frente de Pareto en todos los escenarios de prueba. Mientras tanto, el módulo de planificación de rutas basado en DP puede reducir efectivamente el costo total del camino de cobertura.