Generación de Trayectorias Estocásticas Usando Optimización por Enjambre de Partículas para Vehículos Aéreos No Tripulados (UAVs) Cuadricópteros
Autores: Salamat, Babak; Tonello, Andrea M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2017
Acceso abierto
Artículo científico
2017
Generación de Trayectorias Estocásticas Usando Optimización por Enjambre de Partículas para Vehículos Aéreos No Tripulados (UAVs) Cuadricópteros
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Generación de trayectorias estocásticas
Vehículos aéreos no tripulados
B-splines quinticos
Optimización por enjambre de partículas
Restricciones
Optimización de trayectorias
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
El objetivo de este documento es proporcionar un método realista de generación de trayectorias estocásticas para vehículos aéreos no tripulados que ofrezca una herramienta para la emulación de trayectorias en escenarios de vuelo típicos. Se definen tres escenarios en este documento. Las trayectorias para estos escenarios se implementan con B-splines quinticos que garantizan suavidad en las derivadas de segundo orden de los ángulos de Euler y las aceleraciones. Para ajustar los parámetros del B-spline quintico en el espacio de búsqueda, se utiliza un método de optimización multiobjetivo llamado optimización por enjambre de partículas (PSO). La técnica propuesta satisface las restricciones impuestas por la configuración del vehículo aéreo no tripulado (UAV). Se pueden introducir restricciones particulares adicionales, como: evitación de obstáculos, limitación de velocidad y limitaciones de par de actuadores debido a la viabilidad práctica de las trayectorias. Finalmente, se simulan el algoritmo estándar de árbol aleatorio de exploración rápida (RRT*), el algoritmo estándar (A*) y el algoritmo genético (GA) para hacer una comparación con el algoritmo propuesto en términos de tiempo de ejecución y efectividad en la búsqueda de la trayectoria de longitud mínima.
Descripción
El objetivo de este documento es proporcionar un método realista de generación de trayectorias estocásticas para vehículos aéreos no tripulados que ofrezca una herramienta para la emulación de trayectorias en escenarios de vuelo típicos. Se definen tres escenarios en este documento. Las trayectorias para estos escenarios se implementan con B-splines quinticos que garantizan suavidad en las derivadas de segundo orden de los ángulos de Euler y las aceleraciones. Para ajustar los parámetros del B-spline quintico en el espacio de búsqueda, se utiliza un método de optimización multiobjetivo llamado optimización por enjambre de partículas (PSO). La técnica propuesta satisface las restricciones impuestas por la configuración del vehículo aéreo no tripulado (UAV). Se pueden introducir restricciones particulares adicionales, como: evitación de obstáculos, limitación de velocidad y limitaciones de par de actuadores debido a la viabilidad práctica de las trayectorias. Finalmente, se simulan el algoritmo estándar de árbol aleatorio de exploración rápida (RRT*), el algoritmo estándar (A*) y el algoritmo genético (GA) para hacer una comparación con el algoritmo propuesto en términos de tiempo de ejecución y efectividad en la búsqueda de la trayectoria de longitud mínima.