Optimización Global de la Planificación de Rutas de Cobertura de Área de UAV Basada en Buen Conjunto de Puntos y Algoritmo Genético
Autores: Yuan, Jinbiao; Liu, Zhenbao; Lian, Yeda; Chen, Lulu; An, Qiang; Wang, Lina; Ma, Bodi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Optimización Global de la Planificación de Rutas de Cobertura de Área de UAV Basada en Buen Conjunto de Puntos y Algoritmo Genético
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Tareas de cobertura de área
Aeronaves de ala fija
Planificación de rutas
Consumo de energía
Algoritmo genético
Vehículo aéreo no tripulado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Al realizar tareas de cobertura de área en algunos escenarios especiales, las aeronaves de ala fija adoptan convencionalmente un tipo de planificación de ruta de escaneo, donde la distancia entre dos trayectorias adyacentes suele ser menor que el radio de giro mínimo de la aeronave. Esto resulta en un aumento del consumo de energía durante el giro entre trayectorias adyacentes, lo que significa una reducción en la eficiencia de ejecución de la tarea. Para abordar este problema, el presente artículo propone un método de planificación de ruta de cobertura de área para un vehículo aéreo no tripulado (VANT) de ala fija basado en un algoritmo genético mejorado. El algoritmo mejora la generación de la población primaria del algoritmo genético tradicional, con la ayuda de un mejor operador de cruce y un operador de mutación para la operación genética. Más específicamente, se utiliza primero el algoritmo de conjunto de puntos buenos (GPSA) para generar una población primaria que tiene una distribución más uniforme que la del algoritmo aleatorio. Luego, se emplean el operador de cruce heurístico y el operador de mutación inversa de intervalo aleatorio para reducir el riesgo de optimización local. El algoritmo propuesto se verifica en tareas con diferentes números de rutas. Una comparación con el algoritmo genético convencional (GA) muestra que nuestro algoritmo puede converger a una mejor solución.
Descripción
Al realizar tareas de cobertura de área en algunos escenarios especiales, las aeronaves de ala fija adoptan convencionalmente un tipo de planificación de ruta de escaneo, donde la distancia entre dos trayectorias adyacentes suele ser menor que el radio de giro mínimo de la aeronave. Esto resulta en un aumento del consumo de energía durante el giro entre trayectorias adyacentes, lo que significa una reducción en la eficiencia de ejecución de la tarea. Para abordar este problema, el presente artículo propone un método de planificación de ruta de cobertura de área para un vehículo aéreo no tripulado (VANT) de ala fija basado en un algoritmo genético mejorado. El algoritmo mejora la generación de la población primaria del algoritmo genético tradicional, con la ayuda de un mejor operador de cruce y un operador de mutación para la operación genética. Más específicamente, se utiliza primero el algoritmo de conjunto de puntos buenos (GPSA) para generar una población primaria que tiene una distribución más uniforme que la del algoritmo aleatorio. Luego, se emplean el operador de cruce heurístico y el operador de mutación inversa de intervalo aleatorio para reducir el riesgo de optimización local. El algoritmo propuesto se verifica en tareas con diferentes números de rutas. Una comparación con el algoritmo genético convencional (GA) muestra que nuestro algoritmo puede converger a una mejor solución.