Método de Planificación de Trayectoria Dinámica para Embarcaciones Superficiales No Tripuladas en Condiciones de Tráfico Complejas de Aguas de Arrecifes Isleños
Autores: Peng, Jing; Zhao, Xinyuan; Zhao, Qi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Método de Planificación de Trayectoria Dinámica para Embarcaciones Superficiales No Tripuladas en Condiciones de Tráfico Complejas de Aguas de Arrecifes Isleños
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos de superficie no tripulados
Algoritmo de planificación de rutas dinámico
Lógica difusa
Regulaciones internacionales
Prevención de colisiones
Experimentos de simulación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Los Vehículos de Superficie No Tripulados (USVs) que operan en condiciones de tráfico complejas en aguas de arrecifes de islas a menudo requieren diferentes tipos de algoritmos. Por lo tanto, seleccionar un algoritmo de planificación de rutas dinámico con una fuerte adaptabilidad se ha convertido en un nuevo desafío. Este artículo propone un algoritmo de planificación de rutas adaptativo dinámico para USVs, incorporando un Enfoque de Ventana Dinámica (DWA) mejorado con lógica difusa y las Regulaciones Internacionales para Prevenir Colisiones en el Mar (COLREGS). El algoritmo está diseñado integrando tres aspectos clave: función de evaluación, control difuso y COLREGS. Primero, para permitir que los USVs se acerquen al punto objetivo de manera más segura y rápida durante la navegación, se introduce una sub-función de atracción de punto objetivo adicional, ampliando la función de evaluación original. Además, para garantizar una planificación de rutas dinámica robusta para los USVs en diversos entornos acuáticos, como canales estrechos, aguas con arrecifes y mares abiertos, se integra la lógica difusa con el algoritmo DWA mejorado. Dado que los USVs deben cumplir con las COLREGS durante la navegación, el algoritmo incorpora estas regulaciones, mejorando el algoritmo DWA con lógica difusa para asegurar el cumplimiento. Finalmente, los experimentos de simulación validan el algoritmo propuesto, demostrando que las rutas planificadas son más seguras y estables, asegurando la navegación segura de los USVs en cumplimiento con las COLREGS.
Descripción
Los Vehículos de Superficie No Tripulados (USVs) que operan en condiciones de tráfico complejas en aguas de arrecifes de islas a menudo requieren diferentes tipos de algoritmos. Por lo tanto, seleccionar un algoritmo de planificación de rutas dinámico con una fuerte adaptabilidad se ha convertido en un nuevo desafío. Este artículo propone un algoritmo de planificación de rutas adaptativo dinámico para USVs, incorporando un Enfoque de Ventana Dinámica (DWA) mejorado con lógica difusa y las Regulaciones Internacionales para Prevenir Colisiones en el Mar (COLREGS). El algoritmo está diseñado integrando tres aspectos clave: función de evaluación, control difuso y COLREGS. Primero, para permitir que los USVs se acerquen al punto objetivo de manera más segura y rápida durante la navegación, se introduce una sub-función de atracción de punto objetivo adicional, ampliando la función de evaluación original. Además, para garantizar una planificación de rutas dinámica robusta para los USVs en diversos entornos acuáticos, como canales estrechos, aguas con arrecifes y mares abiertos, se integra la lógica difusa con el algoritmo DWA mejorado. Dado que los USVs deben cumplir con las COLREGS durante la navegación, el algoritmo incorpora estas regulaciones, mejorando el algoritmo DWA con lógica difusa para asegurar el cumplimiento. Finalmente, los experimentos de simulación validan el algoritmo propuesto, demostrando que las rutas planificadas son más seguras y estables, asegurando la navegación segura de los USVs en cumplimiento con las COLREGS.