Planificación de Rutas de Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) en Entornos Ventosos
Autores: Jayaweera, Herath M. P. C.; Hanoun, Samer
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Planificación de Rutas de Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) en Entornos Ventosos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Planificación de trayectorias
Vehículos aéreos no tripulados
VANT
Objetivos en movimiento en tierra
GMT
Perturbaciones del viento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La planificación de trayectorias de vehículos aéreos no tripulados (VANT) es uno de los componentes vitales que apoya su autonomía y capacidad de despliegue en aplicaciones del mundo real. Pocas técnicas de planificación de trayectorias han sido consideradas a fondo para VANT multirrotor que persiguen objetivos en movimiento en tierra (GMT) con velocidad y dirección variables. Además, la mayoría de las técnicas de planificación de trayectorias generalmente se diseñan sin tener en cuenta las perturbaciones del viento; como resultado, son menos adecuadas para aplicaciones del mundo real, ya que el efecto del viento suele hacer que el VANT se desplace y se incline de su curso original, impactando el objetivo principal de la misión de tener un punto de mira de cámara adecuado y una cobertura estable sobre el GMT. Este artículo presenta una nueva técnica de planificación de trayectorias para VANT, basada en el campo potencial artificial (APF) para seguir GMT en entornos ventosos, con el fin de proporcionar una cobertura continua y estable sobre el GMT, proponiendo una nueva fuerza atractiva modificada para mejorar la sensibilidad del VANT a la velocidad y dirección del viento. La función de fuerza atractiva de resistencia al viento modificada se adapta a cualquier pequeña variación de desplazamiento relativo causada por el viento, llevando al VANT a desplazarse en una cierta dirección. Esto permite que el VANT mantenga su posición inclinándose (es decir, cambiando sus ángulos de alabeo y cabeceo) contra el viento para retener el punto de mira de la cámara sobre el GMT. La técnica de planificación de trayectorias propuesta es independiente del hardware, no requiere un anemómetro para medir la velocidad y dirección del viento, y puede ser adoptada para todo tipo de VANT multirrotor equipados con sensores básicos y un controlador de vuelo automático. La técnica de planificación de trayectorias propuesta fue evaluada en un PX4-SITL soportado por Gazebo y un sistema operativo de robot (ROS) para varios escenarios de simulación. Su rendimiento demostró superioridad en el manejo de perturbaciones del viento y mostró una alta idoneidad para su despliegue en aplicaciones del mundo real.
Descripción
La planificación de trayectorias de vehículos aéreos no tripulados (VANT) es uno de los componentes vitales que apoya su autonomía y capacidad de despliegue en aplicaciones del mundo real. Pocas técnicas de planificación de trayectorias han sido consideradas a fondo para VANT multirrotor que persiguen objetivos en movimiento en tierra (GMT) con velocidad y dirección variables. Además, la mayoría de las técnicas de planificación de trayectorias generalmente se diseñan sin tener en cuenta las perturbaciones del viento; como resultado, son menos adecuadas para aplicaciones del mundo real, ya que el efecto del viento suele hacer que el VANT se desplace y se incline de su curso original, impactando el objetivo principal de la misión de tener un punto de mira de cámara adecuado y una cobertura estable sobre el GMT. Este artículo presenta una nueva técnica de planificación de trayectorias para VANT, basada en el campo potencial artificial (APF) para seguir GMT en entornos ventosos, con el fin de proporcionar una cobertura continua y estable sobre el GMT, proponiendo una nueva fuerza atractiva modificada para mejorar la sensibilidad del VANT a la velocidad y dirección del viento. La función de fuerza atractiva de resistencia al viento modificada se adapta a cualquier pequeña variación de desplazamiento relativo causada por el viento, llevando al VANT a desplazarse en una cierta dirección. Esto permite que el VANT mantenga su posición inclinándose (es decir, cambiando sus ángulos de alabeo y cabeceo) contra el viento para retener el punto de mira de la cámara sobre el GMT. La técnica de planificación de trayectorias propuesta es independiente del hardware, no requiere un anemómetro para medir la velocidad y dirección del viento, y puede ser adoptada para todo tipo de VANT multirrotor equipados con sensores básicos y un controlador de vuelo automático. La técnica de planificación de trayectorias propuesta fue evaluada en un PX4-SITL soportado por Gazebo y un sistema operativo de robot (ROS) para varios escenarios de simulación. Su rendimiento demostró superioridad en el manejo de perturbaciones del viento y mostró una alta idoneidad para su despliegue en aplicaciones del mundo real.