Planificación de la Ruta de Cobertura de UAV Basada en Programación Lineal-Fuzzy C-Means con Optimización Inspirada en Palomas
Autores: Jiang, Yan; Bai, Tingting; Wang, Daobo; Wang, Yin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Planificación de la Ruta de Cobertura de UAV Basada en Programación Lineal-Fuzzy C-Means con Optimización Inspirada en Palomas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Rotorcraft
Vehículos aéreos no tripulados de ala fija
Planificación de rutas
Restricción de radio de giro
Programación lineal - C-Means difuso con algoritmo de optimización inspirado en palomas
Planificación de rutas de cobertura
Licencia
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En contraste con los vehículos aéreos no tripulados (VANT) de ala rotativa, los vehículos aéreos no tripulados de ala fija enfrentan un desafío único en la planificación de rutas debido a la necesidad de tener en cuenta la restricción del radio de giro. Esta investigación se centra en la planificación de rutas de cobertura, con el objetivo de determinar trayectorias óptimas para los VANT de ala fija para explorar a fondo áreas designadas de interés. Para abordar este desafío, se propone el algoritmo de Programación Lineal-Fuzzy C-Means con Optimización Inspirada en Palomas (LP-FCMPIO). Inicialmente, considerando la restricción del radio de giro, se establece un modelo basado en programación lineal para la planificación de rutas de cobertura de VANT de ala fija. Posteriormente, para particionar múltiples áreas de manera efectiva, se introduce un algoritmo de agrupamiento difuso mejorado. Empleando el algoritmo de optimización inspirado en palomas como paso final, se busca una solución aproximadamente óptima. Los experimentos de simulación demuestran que el LP-FCMPIO, en comparación con el FCM tradicional, logra un efecto de agrupamiento más equilibrado. Además, en contraste con el PIO tradicional, las rutas de vuelo planificadas muestran una mejor cobertura de las áreas de tarea, con una reducción aproximada del 27.5% en el número de maniobras grandes. Los resultados experimentales validan la efectividad del algoritmo propuesto.
Descripción
En contraste con los vehículos aéreos no tripulados (VANT) de ala rotativa, los vehículos aéreos no tripulados de ala fija enfrentan un desafío único en la planificación de rutas debido a la necesidad de tener en cuenta la restricción del radio de giro. Esta investigación se centra en la planificación de rutas de cobertura, con el objetivo de determinar trayectorias óptimas para los VANT de ala fija para explorar a fondo áreas designadas de interés. Para abordar este desafío, se propone el algoritmo de Programación Lineal-Fuzzy C-Means con Optimización Inspirada en Palomas (LP-FCMPIO). Inicialmente, considerando la restricción del radio de giro, se establece un modelo basado en programación lineal para la planificación de rutas de cobertura de VANT de ala fija. Posteriormente, para particionar múltiples áreas de manera efectiva, se introduce un algoritmo de agrupamiento difuso mejorado. Empleando el algoritmo de optimización inspirado en palomas como paso final, se busca una solución aproximadamente óptima. Los experimentos de simulación demuestran que el LP-FCMPIO, en comparación con el FCM tradicional, logra un efecto de agrupamiento más equilibrado. Además, en contraste con el PIO tradicional, las rutas de vuelo planificadas muestran una mejor cobertura de las áreas de tarea, con una reducción aproximada del 27.5% en el número de maniobras grandes. Los resultados experimentales validan la efectividad del algoritmo propuesto.