Enfoque de Navegación Autónoma para Escenarios Complejos Basado en Análisis de Terreno por Capas y Modelo No Lineal
Autores: Chen, Wenhe; Hua, Leer; Shen, Shuonan; Wang, Yue; Pu, Qi; Ma, Xundiao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Enfoque de Navegación Autónoma para Escenarios Complejos Basado en Análisis de Terreno por Capas y Modelo No Lineal
Categoría
Gestión y administración
Subcategoría
Gestión de la tecnología y la inovación
Palabras clave
Escenarios complejos
Navegación autónoma
Mapa de costos del terreno
Modelo de control predictivo
Evitación de obstáculos
Eficiencia computacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En escenarios complejos, como parques industriales y estacionamientos subterráneos, la navegación autónoma eficiente y segura es esencial para la operación sin conductor y el estacionamiento automático. Sin embargo, los métodos de navegación modular convencionales, especialmente el algoritmo A*, sufren de un exceso de recorrido de nodos y caminos cortos que acercan peligrosamente a los vehículos a los obstáculos. Para abordar estos problemas, proponemos un enfoque de navegación autónoma basado en un mapa de costos de terreno en capas y un modelo de control predictivo no lineal, que garantiza un rendimiento en tiempo real, seguridad y reducción de costos computacionales. El planificador global aplica una estrategia A* en dos etapas guiada por el mapa de costos de terreno jerárquico, mejorando la eficiencia y la evitación de obstáculos, mientras que el planificador local combina la interpolación lineal con el control predictivo de modelo no lineal para ajustar de manera adaptativa la velocidad del vehículo bajo diversas condiciones de terreno. Los experimentos realizados en escenarios de estacionamiento subterráneo simulados y reales demuestran que el método propuesto mejora significativamente la eficiencia computacional y la seguridad de navegación, superando al algoritmo A* tradicional y a otros enfoques de referencia en rendimiento general.
Descripción
En escenarios complejos, como parques industriales y estacionamientos subterráneos, la navegación autónoma eficiente y segura es esencial para la operación sin conductor y el estacionamiento automático. Sin embargo, los métodos de navegación modular convencionales, especialmente el algoritmo A*, sufren de un exceso de recorrido de nodos y caminos cortos que acercan peligrosamente a los vehículos a los obstáculos. Para abordar estos problemas, proponemos un enfoque de navegación autónoma basado en un mapa de costos de terreno en capas y un modelo de control predictivo no lineal, que garantiza un rendimiento en tiempo real, seguridad y reducción de costos computacionales. El planificador global aplica una estrategia A* en dos etapas guiada por el mapa de costos de terreno jerárquico, mejorando la eficiencia y la evitación de obstáculos, mientras que el planificador local combina la interpolación lineal con el control predictivo de modelo no lineal para ajustar de manera adaptativa la velocidad del vehículo bajo diversas condiciones de terreno. Los experimentos realizados en escenarios de estacionamiento subterráneo simulados y reales demuestran que el método propuesto mejora significativamente la eficiencia computacional y la seguridad de navegación, superando al algoritmo A* tradicional y a otros enfoques de referencia en rendimiento general.