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Percepción de Topología y Posicionamiento Relativo de la Formación de Enjambres de UAV Basado en Optimización de Bajo Rango

Autores: Di, Chengliang; Guo, Xiaozhou

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Percepción de Topología y Posicionamiento Relativo de la Formación de Enjambres de UAV Basado en Optimización de Bajo Rango


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Entorno sin satélite
Enjambre de drones
Medición de alta precisión
Algoritmo de optimización de bajo rango
Escalado de valores propios
Posicionamiento relativo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En un entorno sin satélites, un enjambre de drones es capaz de lograr posicionamiento y navegación relativa aprovechando las capacidades de medición de alta precisión del enlace de datos entre drones. Sin embargo, debido a factores como la alta movilidad de los drones, entornos de canal complejos y variables en el tiempo, interferencias electromagnéticas y mala calidad del enlace de comunicación, los errores de distancia e incluso la falta de valores de distancia entre algunos nodos son inevitables. Para abordar estos problemas, este documento propone un algoritmo de optimización de rango bajo basado en la escalación de valores propios de la matriz de distancias. Al limitar gradualmente los valores propios de la matriz de distancias observada, el algoritmo reduce el rango de la matriz, acercando la matriz de distancias observada al valor verdadero sin errores ni datos faltantes. Este proceso filtra los errores de distancia, estima y completa los elementos de distancia faltantes, y asegura cálculos de alta precisión para la percepción de topología subsiguiente y el posicionamiento relativo. Experimentos de simulación demuestran que el algoritmo exhibe capacidades significativas de filtrado de errores y completación de elementos faltantes. Usando la métrica de la norma F para medir la desviación relativa del valor verdadero, el algoritmo puede optimizar la desviación relativa de la matriz de distancias observada del 11.18% al 0.25%. Al mismo tiempo, reduce el error de posicionamiento relativo de 518.05 m a 35.24 m, logrando una percepción de topología robusta y un posicionamiento relativo para la formación del enjambre de drones.

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