Planificación de Rutas de Formación de UAV de Ala Fija Basada en Control de Formación: Teoría y Aplicación
Autores: Liu, Chenglou; Xie, Fangfang; Ji, Tingwei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Planificación de Rutas de Formación de UAV de Ala Fija Basada en Control de Formación: Teoría y Aplicación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Planificación de trayectoria de formación
Vehículo aéreo no tripulado
Inteligencia de enjambre de UAV
Formación a gran escala
Método de generación de trayectorias
Estrategia de control de formación
Licencia
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Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
La planificación de rutas en formación es un pilar significativo para la inteligencia de enjambre de vehículos aéreos no tripulados (UAV). Los métodos anteriores no eran adecuados para formaciones de UAV a gran escala, que sufrían de un mantenimiento deficiente de la formación y baja eficiencia en la planificación. Con este fin, este artículo propone un novedoso método de planificación de rutas a nivel de milisegundos apropiado para formaciones de UAV de ala fija a gran escala, que consta de dos partes. En lugar de planificar rutas de manera independiente para cada UAV en la formación, el método propuesto primero introduce una estrategia de control de formación. Esta controla el enjambre caótico de UAV para moverse como un solo cuerpo rígido, de modo que una sola planificación puede obtener la ruta factible de toda la formación. Luego, se emplea un método de generación de rutas de Dubins computacionalmente ligero con una expresión en forma cerrada para planificar rutas factibles para la formación. Durante el vuelo, la estrategia de control de formación mencionada mantiene las características geométricas de la formación y evita colisiones internas dentro de la formación. Finalmente, la efectividad del marco propuesto se ejemplifica a través de varias simulaciones. Los resultados muestran que el método propuesto no solo puede lograr una planificación de rutas a nivel de milisegundos para toda la formación, sino que también mantiene excelentemente la formación durante el vuelo. Además, la simple evitación de obstáculos en formación en un caso especial también resalta el potencial de aplicación del método propuesto.
Descripción
La planificación de rutas en formación es un pilar significativo para la inteligencia de enjambre de vehículos aéreos no tripulados (UAV). Los métodos anteriores no eran adecuados para formaciones de UAV a gran escala, que sufrían de un mantenimiento deficiente de la formación y baja eficiencia en la planificación. Con este fin, este artículo propone un novedoso método de planificación de rutas a nivel de milisegundos apropiado para formaciones de UAV de ala fija a gran escala, que consta de dos partes. En lugar de planificar rutas de manera independiente para cada UAV en la formación, el método propuesto primero introduce una estrategia de control de formación. Esta controla el enjambre caótico de UAV para moverse como un solo cuerpo rígido, de modo que una sola planificación puede obtener la ruta factible de toda la formación. Luego, se emplea un método de generación de rutas de Dubins computacionalmente ligero con una expresión en forma cerrada para planificar rutas factibles para la formación. Durante el vuelo, la estrategia de control de formación mencionada mantiene las características geométricas de la formación y evita colisiones internas dentro de la formación. Finalmente, la efectividad del marco propuesto se ejemplifica a través de varias simulaciones. Los resultados muestran que el método propuesto no solo puede lograr una planificación de rutas a nivel de milisegundos para toda la formación, sino que también mantiene excelentemente la formación durante el vuelo. Además, la simple evitación de obstáculos en formación en un caso especial también resalta el potencial de aplicación del método propuesto.