Planificación de Rutas 3D Sin Conflictos para Múltiples UAV Basada en Búsqueda de Puntos de Salto y Actualización Incremental
Autores: Lu, Yuan; Yan, De; Wan, Zhiqiang; Feng, Chuanyan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Planificación de Rutas 3D Sin Conflictos para Múltiples UAV Basada en Búsqueda de Puntos de Salto y Actualización Incremental
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Planificación de rutas
UAV
Libre de conflictos
Búsqueda de Puntos de Salto en 3D
Mecanismo de actualización incremental
Espacio aéreo urbano
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Para abordar los desafíos de los frecuentes conflictos de ruta y los prolongados tiempos de cálculo en la planificación de rutas para operaciones de múltiples UAV a gran escala dentro del espacio aéreo urbano de baja altitud, este estudio propone un método de planificación de rutas libre de conflictos que integra la Búsqueda de Puntos de Salto 3D (JPS) y un mecanismo de actualización incremental. Se emplea una arquitectura algorítmica jerárquica: el nivel inferior utiliza el algoritmo 3D-JPS para una planificación eficiente de rutas de un solo UAV, mientras que el nivel superior implementa un mecanismo de detección y resolución de conflictos basado en una función de costo de doble objetivo y actualizaciones incrementales para la coordinación de múltiples UAV. Se realizaron simulaciones de planificación de rutas de UAV a gran escala utilizando un modelo de cuadrícula 3D que representa el espacio aéreo urbano de baja altitud, con comparaciones de rendimiento realizadas frente a métodos tradicionales. Los resultados demuestran que el algoritmo propuesto reduce significativamente el número de nodos de búsqueda de rutas y exhibe una eficiencia computacional superior para la planificación de rutas de UAV a gran escala. Específicamente, en escenarios de alta densidad de 120 UAV por kilómetro cuadrado, el método propuesto DOCBS + IJPS puede reducir el tiempo de planificación de rutas libre de conflictos en un 35.56% en comparación con el algoritmo tradicional de búsqueda y resolución de conflictos CBS + A*.
Descripción
Para abordar los desafíos de los frecuentes conflictos de ruta y los prolongados tiempos de cálculo en la planificación de rutas para operaciones de múltiples UAV a gran escala dentro del espacio aéreo urbano de baja altitud, este estudio propone un método de planificación de rutas libre de conflictos que integra la Búsqueda de Puntos de Salto 3D (JPS) y un mecanismo de actualización incremental. Se emplea una arquitectura algorítmica jerárquica: el nivel inferior utiliza el algoritmo 3D-JPS para una planificación eficiente de rutas de un solo UAV, mientras que el nivel superior implementa un mecanismo de detección y resolución de conflictos basado en una función de costo de doble objetivo y actualizaciones incrementales para la coordinación de múltiples UAV. Se realizaron simulaciones de planificación de rutas de UAV a gran escala utilizando un modelo de cuadrícula 3D que representa el espacio aéreo urbano de baja altitud, con comparaciones de rendimiento realizadas frente a métodos tradicionales. Los resultados demuestran que el algoritmo propuesto reduce significativamente el número de nodos de búsqueda de rutas y exhibe una eficiencia computacional superior para la planificación de rutas de UAV a gran escala. Específicamente, en escenarios de alta densidad de 120 UAV por kilómetro cuadrado, el método propuesto DOCBS + IJPS puede reducir el tiempo de planificación de rutas libre de conflictos en un 35.56% en comparación con el algoritmo tradicional de búsqueda y resolución de conflictos CBS + A*.