Arquitectura de Optimización de Tareas Integral para un Sistema de Transporte Inteligente Basado en UAV en Entornos Urbanos
Autores: Rinaldi, Marco; Primatesta, Stefano
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Arquitectura de Optimización de Tareas Integral para un Sistema de Transporte Inteligente Basado en UAV en Entornos Urbanos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Compartición de recursos
Asignación dinámica de tareas
Arquitectura de programación de tareas
Sistema de Transporte Inteligente
Vehículos Aéreos No Tripulados
Asignación de tareas.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este documento aborda el problema del intercambio de recursos y la asignación dinámica de tareas en una arquitectura de programación de tareas diseñada para habilitar un Sistema de Transporte Inteligente (ITS) persistente, seguro y eficiente en energía, basado en Vehículos Aéreos No Tripulados (UAV) de múltiples rotores. El problema de asignación de tareas tratado consiste en tareas heterogéneas de recogida y entrega con restricciones de tiempo que deben ser asignadas a una flota heterogénea de UAV en un área operativa urbana. La arquitectura propuesta está distribuida entre los UAV y se inspira en algoritmos de asignación basados en el mercado. Al explotar un comportamiento de múltiples subastadores para asignar tanto tareas de entrega como tareas de recarga, la flota de UAV es capaz de (i) autoequilibrar la utilización de cada dron, (ii) asignar tareas dinámicas de alta prioridad dentro de cada ronda del proceso de asignación, (iii) minimizar el consumo de energía estimado relacionado con la finalización del conjunto de tareas, y (iv) minimizar el impacto de las tareas de recarga en el proceso de entrega. Un planificador de rutas consciente del riesgo que muestrea un mapa de riesgo 2D del área operativa se incluye en la arquitectura de asignación para demostrar la viabilidad de despliegue en entornos urbanos. Gracias a la redundancia en el intercambio de mensajes, la arquitectura de múltiples subastadores propuesta presenta una robustez mejorada con respecto a escenarios de comunicación con pérdidas. Los resultados de simulación basados en campañas de Monte Carlo corroboran la validez del enfoque.
Descripción
Este documento aborda el problema del intercambio de recursos y la asignación dinámica de tareas en una arquitectura de programación de tareas diseñada para habilitar un Sistema de Transporte Inteligente (ITS) persistente, seguro y eficiente en energía, basado en Vehículos Aéreos No Tripulados (UAV) de múltiples rotores. El problema de asignación de tareas tratado consiste en tareas heterogéneas de recogida y entrega con restricciones de tiempo que deben ser asignadas a una flota heterogénea de UAV en un área operativa urbana. La arquitectura propuesta está distribuida entre los UAV y se inspira en algoritmos de asignación basados en el mercado. Al explotar un comportamiento de múltiples subastadores para asignar tanto tareas de entrega como tareas de recarga, la flota de UAV es capaz de (i) autoequilibrar la utilización de cada dron, (ii) asignar tareas dinámicas de alta prioridad dentro de cada ronda del proceso de asignación, (iii) minimizar el consumo de energía estimado relacionado con la finalización del conjunto de tareas, y (iv) minimizar el impacto de las tareas de recarga en el proceso de entrega. Un planificador de rutas consciente del riesgo que muestrea un mapa de riesgo 2D del área operativa se incluye en la arquitectura de asignación para demostrar la viabilidad de despliegue en entornos urbanos. Gracias a la redundancia en el intercambio de mensajes, la arquitectura de múltiples subastadores propuesta presenta una robustez mejorada con respecto a escenarios de comunicación con pérdidas. Los resultados de simulación basados en campañas de Monte Carlo corroboran la validez del enfoque.