Investigación sobre la estrategia de servoing basado en visión y predicción de trayectorias para la captura de drones ilegales
Autores: Ma, Jinyu; Chen, Puhui; Xiong, Xinhan; Zhang, Liangcheng; Yu, Shengdong; Zhang, Dongyuan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Investigación sobre la estrategia de servoing basado en visión y predicción de trayectorias para la captura de drones ilegales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Estrategia propuesta
Gestión del espacio aéreo
Drones autónomos
Tecnología YOLO-v5
Algoritmo de filtro de Kalman extendido
Técnica adaptativa de modo deslizante terminal no singular rápida
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Una estrategia propuesta para gestionar el espacio aéreo y prevenir que drones ilegales comprometan la seguridad implica el uso de drones autónomos equipados con tres funcionalidades clave. En primer lugar, la implementación de la tecnología YOLO-v5 permite la identificación de drones ilegales y el establecimiento de un sistema de servo visual para determinar su posición relativa al dron autónomo. En segundo lugar, un algoritmo de filtro de Kalman extendido predice la trayectoria de vuelo de los drones ilegales, lo que permite al dron autónomo compensar con anticipación y mejorar significativamente la tasa de éxito en la captura. Por último, para garantizar la robustez del sistema y suprimir la interferencia de los drones ilegales, se emplea una técnica de modo deslizante terminal no singular rápida y adaptativa. Esta técnica logra la convergencia en tiempo finito del estado del sistema y utiliza tecnología de estimación de retraso para la compensación en tiempo real de perturbaciones desconocidas. La estabilidad del sistema en lazo cerrado se confirma a través de la teoría de Lyapunov, y se adopta una estrategia de simulación basada en modelos en el bucle de hardware para agilizar el desarrollo del sistema y mejorar la eficiencia. Los resultados experimentales demuestran que el dron autónomo diseñado predice con precisión la trayectoria de los drones ilegales, los captura eficazmente utilizando un brazo robótico y mantiene un vuelo estable durante todo el proceso.
Descripción
Una estrategia propuesta para gestionar el espacio aéreo y prevenir que drones ilegales comprometan la seguridad implica el uso de drones autónomos equipados con tres funcionalidades clave. En primer lugar, la implementación de la tecnología YOLO-v5 permite la identificación de drones ilegales y el establecimiento de un sistema de servo visual para determinar su posición relativa al dron autónomo. En segundo lugar, un algoritmo de filtro de Kalman extendido predice la trayectoria de vuelo de los drones ilegales, lo que permite al dron autónomo compensar con anticipación y mejorar significativamente la tasa de éxito en la captura. Por último, para garantizar la robustez del sistema y suprimir la interferencia de los drones ilegales, se emplea una técnica de modo deslizante terminal no singular rápida y adaptativa. Esta técnica logra la convergencia en tiempo finito del estado del sistema y utiliza tecnología de estimación de retraso para la compensación en tiempo real de perturbaciones desconocidas. La estabilidad del sistema en lazo cerrado se confirma a través de la teoría de Lyapunov, y se adopta una estrategia de simulación basada en modelos en el bucle de hardware para agilizar el desarrollo del sistema y mejorar la eficiencia. Los resultados experimentales demuestran que el dron autónomo diseñado predice con precisión la trayectoria de los drones ilegales, los captura eficazmente utilizando un brazo robótico y mantiene un vuelo estable durante todo el proceso.