Planificación de trayectorias caóticas para cobertura de área en 3D utilizando un generador de bits pseudoaleatorio de un mapa caótico de 1D
Autores: Moysis, Lazaros; Rajagopal, Karthikeyan; Tutueva, Aleksandra V.; Volos, Christos; Teka, Beteley; Butusov, Denis N.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Planificación de trayectorias caóticas para cobertura de área en 3D utilizando un generador de bits pseudoaleatorio de un mapa caótico de 1D
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Propone
Mapa caótico
Exponente de Lyapunov
Generación de bits pseudoaleatorios
Pruebas estadísticas
Planificación de trayectorias caóticas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo propone un mapa caótico unidimensional con una estructura simple y tres parámetros. Los retratos de fase, diagramas de bifurcación y diagramas de exponentes de Lyapunov se trazan primero para estudiar el comportamiento dinámico del mapa. Se observa que el mapa exhibe áreas de caos constante con respecto a todos los parámetros. Luego, este mapa se aplica al problema de generación de bits pseudoaleatorios utilizando una técnica simple para generar cuatro bits por iteración. Se muestra que el algoritmo pasa todas las pruebas estadísticas NIST y ENT, así como muestra una baja correlación y un espacio de clave aceptable. El flujo de bits generado se aplica al problema de la planificación de trayectorias caóticas, para un robot autónomo o generalmente un vehículo aéreo no tripulado (UAV) explorando un área 3D dada. El objetivo es garantizar una cobertura eficiente del área, manteniendo también un movimiento impredecible. Se realizaron simulaciones numéricas para evaluar el rendimiento de la estrategia de planificación de trayectorias, y se muestra que el porcentaje de cobertura converge exponencialmente al 100% a medida que aumenta el número de iteraciones. El movimiento discreto también se adapta a uno suave a través del uso de curvas B-Spline.
Descripción
Este trabajo propone un mapa caótico unidimensional con una estructura simple y tres parámetros. Los retratos de fase, diagramas de bifurcación y diagramas de exponentes de Lyapunov se trazan primero para estudiar el comportamiento dinámico del mapa. Se observa que el mapa exhibe áreas de caos constante con respecto a todos los parámetros. Luego, este mapa se aplica al problema de generación de bits pseudoaleatorios utilizando una técnica simple para generar cuatro bits por iteración. Se muestra que el algoritmo pasa todas las pruebas estadísticas NIST y ENT, así como muestra una baja correlación y un espacio de clave aceptable. El flujo de bits generado se aplica al problema de la planificación de trayectorias caóticas, para un robot autónomo o generalmente un vehículo aéreo no tripulado (UAV) explorando un área 3D dada. El objetivo es garantizar una cobertura eficiente del área, manteniendo también un movimiento impredecible. Se realizaron simulaciones numéricas para evaluar el rendimiento de la estrategia de planificación de trayectorias, y se muestra que el porcentaje de cobertura converge exponencialmente al 100% a medida que aumenta el número de iteraciones. El movimiento discreto también se adapta a uno suave a través del uso de curvas B-Spline.