Método de Planificación de Misión Cooperativa Multi-UAV en Tiempo Real Dinámico Bajo Múltiples Restricciones
Autores: Liu, Chenglou; Lu, Yufeng; Xie, Fangfang; Ji, Tingwei; Zheng, Yao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Método de Planificación de Misión Cooperativa Multi-UAV en Tiempo Real Dinámico Bajo Múltiples Restricciones
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Planificación de misiones
En tiempo real
Colaborativa
Planificación de rutas
Escalabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
A medida que la popularidad de los UAV aumenta, también lo hace la planificación de misiones asociada a ellos. Los enfoques de planificación clásica sufren de los tres problemas de desacoplamiento de la asignación de tareas y la planificación de rutas, pobre rendimiento en tiempo real y escalabilidad, y limitada adaptabilidad. Con el objetivo de enfrentar estos desafíos, este documento propone un método de planificación de misiones colaborativas en tiempo real para múltiples UAV basado en los estados de los UAV. Primero, la trayectoria de Dubins empleada representa con precisión la distancia entre tareas y satisface las restricciones de curvatura sin suavizado, logrando así una solución acoplada para la asignación de tareas y la planificación de rutas. Luego, se aplican una serie de técnicas de aceleración para garantizar el rendimiento en tiempo real del método, incluyendo la agrupación de tareas para reducir el espacio de decisión, estrategias de asignación con menos iteraciones y métodos eficientes de cálculo de costos de distancia. Para mejorar la robustez y adaptabilidad, se manejan adecuadamente la asignación en tiempo real de nuevas tareas y la reasignación de tareas debido a la reducción de UAVs disponibles. Finalmente, las simulaciones destacan que el método propuesto solo aumenta la longitud de la ruta en un 9.57% en comparación con el método de referencia, mientras logra una mejora de 4-5 órdenes de magnitud en la velocidad de planificación, con una planificación de misión única de aproximadamente 0.0003 s. Además, se escala fácilmente a escenarios a gran escala (0.0029 s, con 1000 UAVs y 25,000 tareas).
Descripción
A medida que la popularidad de los UAV aumenta, también lo hace la planificación de misiones asociada a ellos. Los enfoques de planificación clásica sufren de los tres problemas de desacoplamiento de la asignación de tareas y la planificación de rutas, pobre rendimiento en tiempo real y escalabilidad, y limitada adaptabilidad. Con el objetivo de enfrentar estos desafíos, este documento propone un método de planificación de misiones colaborativas en tiempo real para múltiples UAV basado en los estados de los UAV. Primero, la trayectoria de Dubins empleada representa con precisión la distancia entre tareas y satisface las restricciones de curvatura sin suavizado, logrando así una solución acoplada para la asignación de tareas y la planificación de rutas. Luego, se aplican una serie de técnicas de aceleración para garantizar el rendimiento en tiempo real del método, incluyendo la agrupación de tareas para reducir el espacio de decisión, estrategias de asignación con menos iteraciones y métodos eficientes de cálculo de costos de distancia. Para mejorar la robustez y adaptabilidad, se manejan adecuadamente la asignación en tiempo real de nuevas tareas y la reasignación de tareas debido a la reducción de UAVs disponibles. Finalmente, las simulaciones destacan que el método propuesto solo aumenta la longitud de la ruta en un 9.57% en comparación con el método de referencia, mientras logra una mejora de 4-5 órdenes de magnitud en la velocidad de planificación, con una planificación de misión única de aproximadamente 0.0003 s. Además, se escala fácilmente a escenarios a gran escala (0.0029 s, con 1000 UAVs y 25,000 tareas).