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Optimización de Enrutamiento y Programación Multi-UAV Montados en Vehículos Colaborativos para Observaciones de Teledetección

Autores: Du, Bing; Tang, Anqi; Ye, Huping; Yue, Huanyin; Xu, Chenchen; Hao, Lina; He, Hongbo; Liao, Xiaohan

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Optimización de Enrutamiento y Programación Multi-UAV Montados en Vehículos Colaborativos para Observaciones de Teledetección


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Vehículo montado
Multi-uav
Teledetección
Algoritmo genético
Programación
Planificación de rutas

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los sistemas de múltiples UAV montados en vehículos (VM-UAV) ofrecen una mayor flexibilidad y un despliegue rápido para tareas de teledetección a gran escala, como la respuesta a desastres y las encuestas de terrenos. Sin embargo, maximizar su eficiencia operativa sigue siendo un desafío, ya que requiere la resolución simultánea de la programación de tareas y la planificación de rutas de cobertura, un problema NP-duro. Este estudio presenta un nuevo marco de algoritmo genético multiobjetivo (GA) que optimiza conjuntamente el enrutamiento y la programación para misiones de teledetección de múltiples UAV con restricciones de costo y balance de carga. Para mejorar la velocidad de convergencia y la calidad de la solución, introducimos dos operadores innovadores: un cruce de recombinación de bordes de múltiples regiones (MRECX) para preservar segmentos de ruta superiores de los padres y un mecanismo de mutación híbrida adaptativa (AHM) que ajusta dinámicamente las estrategias de mutación para equilibrar la exploración y la explotación. El algoritmo minimiza la distancia total de vuelo mientras iguala la distribución de la carga de trabajo entre los UAV. Simulaciones y experimentos extensivos demuestran que el GA propuesto supera significativamente al GA convencional, a la optimización por enjambre de partículas (PSO), a la optimización por colonias de hormigas (ACO) y a los métodos de planificación basados en agrupamiento, tanto en calidad de solución como en robustez. La aplicabilidad práctica de nuestro marco se valida aún más a través de dos estudios de caso del mundo real. Los resultados confirman que el enfoque propuesto ofrece una solución efectiva y escalable para la programación y planificación de rutas de múltiples UAV montados en vehículos, mejorando la eficiencia operativa en aplicaciones de teledetección críticas en tiempo.

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