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Modelado Paramétrico y Evaluación de Rutas Aéreas de Salida y Llegada para UAVs de Logística Urbana

Autores: Li, Zhongming; Zhao, Yifei; Ren, Xinhui

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Modelado Paramétrico y Evaluación de Rutas Aéreas de Salida y Llegada para UAVs de Logística Urbana


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Desarrollo rápido
Vehículos Aéreos No Tripulados
Tareas de transporte logístico
Rutas aéreas
Método de optimización
Resultados de simulación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Con el rápido desarrollo de la economía de baja altitud, los despegues y aterrizajes intensivos de los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) que realizan tareas de transporte logístico en áreas urbanas han introducido riesgos significativos para la seguridad. Para reducir la probabilidad de colisiones, los operadores logísticos, como Meituan, Antwork y Fengyi, han establecido rutas aéreas fijas de salida y llegada sobre los vertipuertos y han diseñado rutas aéreas de vuelo fijas entre vertipuertos para guiar a los VANT a volar a lo largo de caminos predefinidos. En el complejo y restringido entorno urbano de baja altitud, el diseño de rutas aéreas seguras y eficientes se ha convertido sin duda en un habilitador clave para operaciones exitosas. Esta investigación, fundamentada tanto en la investigación teórica actual como en las operaciones logísticas reales de VANT, define el concepto de rutas aéreas logísticas de VANT y presenta una descripción completa de su estructura. Se propone un modelo paramétrico para rutas aéreas logísticas de ida y vuelta, junto con un modelo de evaluación de rutas aéreas y un método de optimización. Basado en este marco, la investigación identifica cuatro configuraciones básicas que se adoptan comúnmente para operaciones de ida y vuelta. Estas configuraciones pueden mejorarse aún más en dos configuraciones optimizadas con un rendimiento más equilibrado en múltiples métricas. Los resultados de la simulación revelan que la Configuración 1 solo es adecuada para transporte a pequeña escala; a medida que aumenta el número de tareas de entrega, los retrasos crecen linealmente. Cuando el volumen de tareas supera las 100 operaciones por 30 minutos, las Configuraciones 2, 3 y 4 reducen el retraso promedio en un 88.9%, 89.2% y 93.3%, respectivamente, en comparación con la Configuración 1. La investigación también encuentra que la velocidad de vuelo a lo largo de los segmentos y la capacidad del segmento de crucero tienen la influencia más significativa en los retrasos. Aumentar adecuadamente estos dos parámetros puede llevar a una reducción del 28.4% en el retraso promedio. Las dos configuraciones optimizadas, derivadas a través de un mayor refinamiento, muestran mejores compensaciones entre el retraso promedio y el tiempo de vuelo que cualquiera de las configuraciones fundamentales. Esta investigación no solo proporciona orientación práctica para la planificación y diseño de rutas aéreas logísticas de VANT, sino que también sienta una base metodológica para futuros desarrollos en la programación de VANT y el diseño de redes de rutas aéreas.

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