Planificación de Trayectorias en Tiempo Real y Análisis de Efectividad de la Intercepción de Enjambres de UAV Invasores a Gran Escala Basado en Primitivas de Movimiento
Autores: Zhang, Yue; Gao, Xianzhong; Zong, Jian"an; Leng, Zhihui; Hou, Zhongxi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Planificación de Trayectorias en Tiempo Real y Análisis de Efectividad de la Intercepción de Enjambres de UAV Invasores a Gran Escala Basado en Primitivas de Movimiento
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Introducción
Trayectoria del estado
A gran escala
Trayectorias de intercepción
Múltiples objetivos
Primitivas de movimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un método ágil para interceptar la trayectoria de estados de enjambres de drones invasores a gran escala utilizando drones quadrotor. La investigación se concentra principalmente en el diseño y cálculo de trayectorias de interceptación de múltiples objetivos, con un análisis de las restricciones de estado de trayectoria inherentes a las tareas de interceptación de múltiples objetivos. Utilizando el principio de movimiento de Pontryagin, hemos diseñado primitivas de movimiento computacionalmente eficientes para escenarios de interceptación de múltiples objetivos. Las duraciones de estas primitivas de movimiento han informado el diseño de matrices de costos para tareas de interceptación de múltiples objetivos. En contraste con escenarios planos estáticos, la matriz de costos en escenarios dinámicos muestra una asimetría significativa, correlacionándose con la velocidad y distribución espacial de los objetivos. Hemos propuesto un marco algorítmico basado en tres operadores genéticos para resolver trayectorias de interceptación de múltiples objetivos, ofreciendo ciertas ventajas en términos de precisión y velocidad de solución en comparación con otros algoritmos de optimización. Los resultados de simulación de escenarios de interceptación de objetivos dinámicos a gran escala indican que para una tarea de interceptación que involucra 50 objetivos, el tiempo promedio de solución para las trayectorias es de apenas 3.7 s. Utilizando los métodos propuestos en este documento, realizamos un análisis comparativo de los factores que afectan el rendimiento de las trayectorias de interceptación en varios escenarios de interceptación de objetivos. Este estudio representa la primera instancia en la investigación pública existente donde se han realizado evaluaciones precisas sobre las trayectorias de las interceptaciones de drones contra objetivos voladores a gran escala. Esta investigación sienta las bases para una exploración más profunda en métodos de interceptación de clústeres adversariales basados en teoría de juegos.
Descripción
Este documento presenta un método ágil para interceptar la trayectoria de estados de enjambres de drones invasores a gran escala utilizando drones quadrotor. La investigación se concentra principalmente en el diseño y cálculo de trayectorias de interceptación de múltiples objetivos, con un análisis de las restricciones de estado de trayectoria inherentes a las tareas de interceptación de múltiples objetivos. Utilizando el principio de movimiento de Pontryagin, hemos diseñado primitivas de movimiento computacionalmente eficientes para escenarios de interceptación de múltiples objetivos. Las duraciones de estas primitivas de movimiento han informado el diseño de matrices de costos para tareas de interceptación de múltiples objetivos. En contraste con escenarios planos estáticos, la matriz de costos en escenarios dinámicos muestra una asimetría significativa, correlacionándose con la velocidad y distribución espacial de los objetivos. Hemos propuesto un marco algorítmico basado en tres operadores genéticos para resolver trayectorias de interceptación de múltiples objetivos, ofreciendo ciertas ventajas en términos de precisión y velocidad de solución en comparación con otros algoritmos de optimización. Los resultados de simulación de escenarios de interceptación de objetivos dinámicos a gran escala indican que para una tarea de interceptación que involucra 50 objetivos, el tiempo promedio de solución para las trayectorias es de apenas 3.7 s. Utilizando los métodos propuestos en este documento, realizamos un análisis comparativo de los factores que afectan el rendimiento de las trayectorias de interceptación en varios escenarios de interceptación de objetivos. Este estudio representa la primera instancia en la investigación pública existente donde se han realizado evaluaciones precisas sobre las trayectorias de las interceptaciones de drones contra objetivos voladores a gran escala. Esta investigación sienta las bases para una exploración más profunda en métodos de interceptación de clústeres adversariales basados en teoría de juegos.