Planificación de Rutas para Vehículos Aéreos No Tripulados de Ala Fija: Un Enfoque Integrado con Theta* y Clotoides
Autores: Bassolillo, Salvatore Rosario; Raspaolo, Gennaro; Blasi, Luciano; D"Amato, Egidio; Notaro, Immacolata
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Planificación de Rutas para Vehículos Aéreos No Tripulados de Ala Fija: Un Enfoque Integrado con Theta* y Clotoides
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados
Planificación de rutas
Ala fija
Algoritmo Theta*
Obstáculos
Clotoides
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) han surgido como una alternativa convincente a las operaciones tripuladas, ofreciendo la capacidad de navegar en entornos peligrosos sin riesgos para los operadores humanos. A pesar de su potencial, optimizar las misiones de los VANT en entornos complejos y no estructurados sigue siendo un desafío fundamental. La planificación de rutas se convierte en un aspecto crucial para aumentar la eficiencia de la misión, aunque es inherentemente compleja debido a diversos factores como obstáculos, zonas de exclusión aérea, aeronaves no cooperativas y limitaciones en la mecánica de vuelo. Este documento presenta una técnica de planificación de rutas para vehículos aéreos no tripulados de ala fija basada en el algoritmo Theta*. El enfoque introduce características innovadoras, como el uso de espirales de Euler, o clotoides, para servir como arcos de conexión entre nodos, mitigando las discontinuidades en la trayectoria. El diseño de clotoides puede vincularse al modelo de rendimiento de la aeronave, estableciendo una conexión entre las restricciones de curvatura y las características específicas del vehículo. Además, para reducir la carga computacional, se consideró la implementación de una distancia de exploración adaptativa y un cono de visión, reduciendo el número de soluciones exploradas. Esta metodología garantiza una trayectoria de vuelo fluida y optimizada para los VANT de ala fija que operan en entornos estáticos, mostrando una mejora notable en la suavidad de la trayectoria. La metodología propuesta ha sido evaluada numéricamente en varios casos de prueba complejos, así como en un escenario urbano real para demostrar su efectividad.
Descripción
Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) han surgido como una alternativa convincente a las operaciones tripuladas, ofreciendo la capacidad de navegar en entornos peligrosos sin riesgos para los operadores humanos. A pesar de su potencial, optimizar las misiones de los VANT en entornos complejos y no estructurados sigue siendo un desafío fundamental. La planificación de rutas se convierte en un aspecto crucial para aumentar la eficiencia de la misión, aunque es inherentemente compleja debido a diversos factores como obstáculos, zonas de exclusión aérea, aeronaves no cooperativas y limitaciones en la mecánica de vuelo. Este documento presenta una técnica de planificación de rutas para vehículos aéreos no tripulados de ala fija basada en el algoritmo Theta*. El enfoque introduce características innovadoras, como el uso de espirales de Euler, o clotoides, para servir como arcos de conexión entre nodos, mitigando las discontinuidades en la trayectoria. El diseño de clotoides puede vincularse al modelo de rendimiento de la aeronave, estableciendo una conexión entre las restricciones de curvatura y las características específicas del vehículo. Además, para reducir la carga computacional, se consideró la implementación de una distancia de exploración adaptativa y un cono de visión, reduciendo el número de soluciones exploradas. Esta metodología garantiza una trayectoria de vuelo fluida y optimizada para los VANT de ala fija que operan en entornos estáticos, mostrando una mejora notable en la suavidad de la trayectoria. La metodología propuesta ha sido evaluada numéricamente en varios casos de prueba complejos, así como en un escenario urbano real para demostrar su efectividad.