Algoritmo Óptimo Basado en Múltiples Conflictos para la Planificación de Rutas Cooperativas de Múltiples UAV
Autores: Liu, Xiaoxiong; Su, Yuzhan; Wu, Yan; Guo, Yicong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Algoritmo Óptimo Basado en Múltiples Conflictos para la Planificación de Rutas Cooperativas de Múltiples UAV
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Multi-uav
Planificación de rutas cooperativa
Algoritmo
Conflictos
Optimización
Restricciones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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La planificación de rutas cooperativas de múltiples UAV puede mejorar la eficiencia en la finalización de tareas. Para abordar los conflictos de espacio y tiempo de múltiples UAV en entornos complejos, se propone un algoritmo de planificación de rutas cooperativas basado en múltiples colisiones, la búsqueda basada en múltiples conflictos (MCBS). Primero, se analizan las restricciones de vuelo y cooperación de los UAV, y se establece un modelo de entorno tridimensional que incorpora información geográfica. Luego, se utiliza la optimización jerárquica para diseñar algoritmos colaborativos. En el diseño de rutas de bajo nivel, las restricciones de vuelo de los UAV se combinan con un algoritmo A* disperso, y al mejorar la función de costo, se reduce el espacio de búsqueda y se acorta el tiempo de búsqueda. En la cooperación de alto nivel, se establecen las prioridades de diferentes conflictos, se introduce información heurística para guiar el crecimiento del árbol de restricciones en la dirección de satisfacer las restricciones, y se busca el conjunto de rutas óptimas mediante el algoritmo de búsqueda de mejor prioridad para reducir el tiempo de convergencia. Finalmente, se comparan los resultados de planificación del algoritmo propuesto, el algoritmo CBS tradicional y el algoritmo A* disperso para diferentes tareas de UAV, y se discute la influencia de los parámetros de optimización en los resultados de cálculo. Los resultados de la simulación muestran que el algoritmo propuesto puede resolver conflictos cooperativos entre UAV, mejorar la eficiencia de las búsquedas de rutas y encontrar rápidamente la ruta cooperativa segura óptima que satisface las restricciones de vuelo y cooperación.
Descripción
La planificación de rutas cooperativas de múltiples UAV puede mejorar la eficiencia en la finalización de tareas. Para abordar los conflictos de espacio y tiempo de múltiples UAV en entornos complejos, se propone un algoritmo de planificación de rutas cooperativas basado en múltiples colisiones, la búsqueda basada en múltiples conflictos (MCBS). Primero, se analizan las restricciones de vuelo y cooperación de los UAV, y se establece un modelo de entorno tridimensional que incorpora información geográfica. Luego, se utiliza la optimización jerárquica para diseñar algoritmos colaborativos. En el diseño de rutas de bajo nivel, las restricciones de vuelo de los UAV se combinan con un algoritmo A* disperso, y al mejorar la función de costo, se reduce el espacio de búsqueda y se acorta el tiempo de búsqueda. En la cooperación de alto nivel, se establecen las prioridades de diferentes conflictos, se introduce información heurística para guiar el crecimiento del árbol de restricciones en la dirección de satisfacer las restricciones, y se busca el conjunto de rutas óptimas mediante el algoritmo de búsqueda de mejor prioridad para reducir el tiempo de convergencia. Finalmente, se comparan los resultados de planificación del algoritmo propuesto, el algoritmo CBS tradicional y el algoritmo A* disperso para diferentes tareas de UAV, y se discute la influencia de los parámetros de optimización en los resultados de cálculo. Los resultados de la simulación muestran que el algoritmo propuesto puede resolver conflictos cooperativos entre UAV, mejorar la eficiencia de las búsquedas de rutas y encontrar rápidamente la ruta cooperativa segura óptima que satisface las restricciones de vuelo y cooperación.