Planificación de Rutas de Cobertura Multi-Región Basada en Agrupamiento de UAVs Heterogéneos
Autores: Xiao, Peng; Li, Ni; Xie, Feng; Ni, Haihong; Zhang, Min; Wang, Ban
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Planificación de Rutas de Cobertura Multi-Región Basada en Agrupamiento de UAVs Heterogéneos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados
Planificación de rutas de cobertura en múltiples áreas
UAVs heterogéneos
Método basado en agrupamiento
Trayectorias de escaneo de regiones
Complejidad computacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La planificación de rutas de cobertura en múltiples áreas para vehículos aéreos no tripulados (VANT) tiene una amplia gama de aplicaciones en mapeo agrícola y reconocimiento militar. En comparación con los VANT homogéneos, los VANT heterogéneos tienen un mayor valor de aplicación debido a su superior flexibilidad y eficiencia. Sin embargo, las variaciones en los parámetros de rendimiento entre los VANT heterogéneos pueden amplificar significativamente la complejidad computacional, lo que plantea desafíos para resolver el problema de planificación de rutas de cobertura en múltiples regiones. En consecuencia, este estudio investiga un método basado en agrupamiento para abordar el problema de planificación de rutas de cobertura en múltiples regiones de VANT heterogéneos. Primero, se analizan las restricciones necesarias durante el proceso de planificación y se establece una fórmula de planificación basada en un modelo de programación lineal entera. Posteriormente, este problema se descompone en subproblemas de asignación regional y optimización del orden de visita. Este estudio propone un novedoso algoritmo de agrupamiento que utiliza iteración de centroides y similitud espaciotemporal para asignar regiones y adopta la política de más cercano al final para optimizar el orden de visita. Además, se propone una estrategia de selección bilateral basada en la distancia para generar trayectorias de escaneo de regiones, que sirven como referencias de trayectoria para el vuelo real. Los resultados de simulación en este estudio demuestran el rendimiento efectivo del algoritmo de agrupamiento propuesto y la estrategia de escaneo de regiones.
Descripción
La planificación de rutas de cobertura en múltiples áreas para vehículos aéreos no tripulados (VANT) tiene una amplia gama de aplicaciones en mapeo agrícola y reconocimiento militar. En comparación con los VANT homogéneos, los VANT heterogéneos tienen un mayor valor de aplicación debido a su superior flexibilidad y eficiencia. Sin embargo, las variaciones en los parámetros de rendimiento entre los VANT heterogéneos pueden amplificar significativamente la complejidad computacional, lo que plantea desafíos para resolver el problema de planificación de rutas de cobertura en múltiples regiones. En consecuencia, este estudio investiga un método basado en agrupamiento para abordar el problema de planificación de rutas de cobertura en múltiples regiones de VANT heterogéneos. Primero, se analizan las restricciones necesarias durante el proceso de planificación y se establece una fórmula de planificación basada en un modelo de programación lineal entera. Posteriormente, este problema se descompone en subproblemas de asignación regional y optimización del orden de visita. Este estudio propone un novedoso algoritmo de agrupamiento que utiliza iteración de centroides y similitud espaciotemporal para asignar regiones y adopta la política de más cercano al final para optimizar el orden de visita. Además, se propone una estrategia de selección bilateral basada en la distancia para generar trayectorias de escaneo de regiones, que sirven como referencias de trayectoria para el vuelo real. Los resultados de simulación en este estudio demuestran el rendimiento efectivo del algoritmo de agrupamiento propuesto y la estrategia de escaneo de regiones.