Hacia la operación a gran escala de UAVs de ala fija: detección y resolución de conflictos impulsadas por redes complejas
Autores: Qin, Liru; Pan, Weijun; He, Qinyue; Liu, Ying; Shi, Yang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Hacia la operación a gran escala de UAVs de ala fija: detección y resolución de conflictos impulsadas por redes complejas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Operación a gran escala
Vehículos aéreos no tripulados de ala fija
Recomendaciones de maniobra multidimensional
Resolución de conflictos
Resolución de Conflictos Basada en Redes Complejas de Múltiples UAV
Espacio aéreo 3D
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La operación a gran escala de múltiples vehículos aéreos no tripulados (VANT) de ala fija en un espacio aéreo compartido requiere una detección y resolución eficiente de conflictos de vuelo para garantizar la seguridad de la aviación. Sin embargo, la investigación existente carece predominantemente de optimización colaborativa de recomendaciones de maniobra multidimensionales y enfrenta dificultades con la asignación dinámica de prioridades en escenarios complejos de múltiples VANT, dejando una brecha crítica en el campo. Para cerrar esta brecha, este documento propone un método de Resolución de Conflictos Multi-VANT Basado en Redes Complejas (NCR), que primero construye un modelo de detección y resolución de conflictos de vuelo tridimensional (3D) para VANT de ala fija. La innovación central radica en mapear escenarios de conflicto dinámico de múltiples VANT en una red de conflictos de vuelo, donde los VANT sirven como nodos y las urgencias de conflicto actúan como pesos de borde. Al calcular la robustez de la red y de los nodos, el método identifica con precisión los VANT clave que requieren maniobras inmediatas. Posteriormente, tomando la variación mínima en el vector de velocidad como el objetivo central, NCR busca de manera iterativa recomendaciones de resolución óptimas para estos VANT clave utilizando una función de aptitud mejorada hasta que la red de conflictos colapse. Simulaciones y experimentos comparativos en un espacio aéreo 3D, incluyendo evaluaciones contra resolución basada en serie, resolución de recomendaciones aleatorias y una línea base reactiva clásica, demuestran que NCR resuelve eficientemente los conflictos de múltiples VANT con mínimas desviaciones de trayectoria y menos VANT maniobrando. Además, se introduce una arquitectura de validación macro-micro de dos niveles basada en una plataforma aerodinámica de seis grados de libertad (6-DOF) para verificar la ejecutabilidad física de las estrategias propuestas. Los resultados demuestran que al incorporar un margen de compensación aerodinámica dinámica, las inevitables desviaciones de seguimiento de trayectoria causadas por la inercia del sistema se encuentran dentro del umbral de seguridad, garantizando una seguridad de vuelo absoluta en la práctica de ingeniería. Notablemente, a medida que aumenta la complejidad del conflicto, NCR exhibe ventajas prominentes en la reducción de costos de variación de velocidad, minimizando el número de VANT maniobrando y evitando desviaciones de trayectoria innecesarias.
Descripción
La operación a gran escala de múltiples vehículos aéreos no tripulados (VANT) de ala fija en un espacio aéreo compartido requiere una detección y resolución eficiente de conflictos de vuelo para garantizar la seguridad de la aviación. Sin embargo, la investigación existente carece predominantemente de optimización colaborativa de recomendaciones de maniobra multidimensionales y enfrenta dificultades con la asignación dinámica de prioridades en escenarios complejos de múltiples VANT, dejando una brecha crítica en el campo. Para cerrar esta brecha, este documento propone un método de Resolución de Conflictos Multi-VANT Basado en Redes Complejas (NCR), que primero construye un modelo de detección y resolución de conflictos de vuelo tridimensional (3D) para VANT de ala fija. La innovación central radica en mapear escenarios de conflicto dinámico de múltiples VANT en una red de conflictos de vuelo, donde los VANT sirven como nodos y las urgencias de conflicto actúan como pesos de borde. Al calcular la robustez de la red y de los nodos, el método identifica con precisión los VANT clave que requieren maniobras inmediatas. Posteriormente, tomando la variación mínima en el vector de velocidad como el objetivo central, NCR busca de manera iterativa recomendaciones de resolución óptimas para estos VANT clave utilizando una función de aptitud mejorada hasta que la red de conflictos colapse. Simulaciones y experimentos comparativos en un espacio aéreo 3D, incluyendo evaluaciones contra resolución basada en serie, resolución de recomendaciones aleatorias y una línea base reactiva clásica, demuestran que NCR resuelve eficientemente los conflictos de múltiples VANT con mínimas desviaciones de trayectoria y menos VANT maniobrando. Además, se introduce una arquitectura de validación macro-micro de dos niveles basada en una plataforma aerodinámica de seis grados de libertad (6-DOF) para verificar la ejecutabilidad física de las estrategias propuestas. Los resultados demuestran que al incorporar un margen de compensación aerodinámica dinámica, las inevitables desviaciones de seguimiento de trayectoria causadas por la inercia del sistema se encuentran dentro del umbral de seguridad, garantizando una seguridad de vuelo absoluta en la práctica de ingeniería. Notablemente, a medida que aumenta la complejidad del conflicto, NCR exhibe ventajas prominentes en la reducción de costos de variación de velocidad, minimizando el número de VANT maniobrando y evitando desviaciones de trayectoria innecesarias.