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Vehículo aéreo no tripulado planificación de ruta utilizando métodos de campo potencial basados en aceleración

Autores: Hayajneh, Mohammad R.; Garibeh, Mohammad H.; Younes, Ahmad Bani; Garratt, Matthew A.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Vehículo aéreo no tripulado planificación de ruta utilizando métodos de campo potencial basados en aceleración


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

UAVs
Planificación de rutas
Campo potencial basado en aceleración
Trayectorias
Simulación
Precisión

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 39

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La planificación de trayectorias en línea para UAV que siguen un objetivo móvil es un componente crítico en aplicaciones que requieren un aterrizaje suave sobre el objetivo. En situaciones altamente dinámicas con objetivos acelerados, el método clásico de campo potencial (PF), que solo considera las posiciones y/o velocidades relativas, no puede proporcionar un seguimiento y aterrizaje precisos. Por lo tanto, este trabajo presenta un método mejorado de planificación de trayectorias basado en campo potencial acelerado (ABPF). Este enfoque incorpora las aceleraciones relativas del UAV y el objetivo en la construcción de un campo atractivo. Al controlar la aceleración, el ABPF produce trayectorias más suaves y evita cambios bruscos en el movimiento del UAV. El enfoque propuesto se implementó en diferentes escenarios simulados con trayectorias de aceleración variables (es decir, circular, infinita y helicoidal). La simulación demostró la superioridad del enfoque propuesto sobre el PF tradicional. Además, escenarios de trayectoria similares fueron evaluados experimentalmente utilizando un UAV cuadricóptero en un sistema de posicionamiento Vicon en interiores. Para proporcionar estimaciones confiables de la aceleración para el método sugerido, se utilizó un filtro complementario no lineal para fusionar información del acelerómetro del dron y el sistema Vicon. El método PF mejorado se comparó con el método PF tradicional para cada escenario. Los resultados demostraron una mejora del 50% en la precisión de la posición, velocidad y aceleración en todos los escenarios. Además, el ABPF respondió más rápidamente a la fusión con la trayectoria del objetivo, con tiempos de subida de 1,5, 1,6 y 1,3 s para las trayectorias circular, infinita y helicoidal, respectivamente.

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