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Sistema de Planificación Robusta para Vuelo Autónomo Rápido en Entornos Complejos Desconocidos Usando Puntos de Frontera Dirigidos Escasos

Autores: Zhao, Yinghao; Yan, Li; Dai, Jicheng; Hu, Xiao; Wei, Pengcheng; Xie, Hong

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Sistema de Planificación Robusta para Vuelo Autónomo Rápido en Entornos Complejos Desconocidos Usando Puntos de Frontera Dirigidos Escasos


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Planificación de rutas
Vehículo aéreo no tripulado
Vuelo autónomo
Trayectoria
Marco de planificación
Entornos complejos

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La planificación de rutas es una de las partes clave del vuelo autónomo rápido de vehículos aéreos no tripulados (VANT) en entornos desordenados. Sin embargo, sigue siendo un desafío generar de manera eficiente una trayectoria de alta calidad para tareas de vuelo con una alta tasa de éxito. En este documento, se propone un marco de planificación robusto, que puede soportar de manera estable tareas de vuelo autónomo en entornos complejos y desconocidos con recursos de computación a bordo limitados. En primer lugar, proponemos la estructura de información de punto de frontera dirigido (DFP), que puede capturar aproximadamente la información de frontera del entorno explorado. La dirección de planificación de un planificador local puede ser evaluada y rectificada de manera eficiente en función del DFP para evitar caer en trampas con un costo limitado. En segundo lugar, se diseña un método de replanteo de fusión adaptativa para generar de manera eficiente una trayectoria de alta calidad al incorporar dos métodos de optimización con diferentes características, que pueden aprovechar ambos métodos de optimización mientras evitan desventajas tanto como sea posible, pero también ajustar el enfoque de la optimización según la situación real para mejorar la tasa de éxito del método de planificación. Finalmente, se presentan suficientes experimentos de comparación y evaluación en entornos de simulación. Los resultados experimentales muestran que el método propuesto tiene un mejor rendimiento, especialmente en términos de adaptabilidad y robustez, en comparación con métodos típicos y de vanguardia en escenarios complejos desconocidos. Además, el sistema propuesto se integra en un cuadricóptero completamente autónomo, y la efectividad del método propuesto se evalúa aún más utilizando el cuadricóptero en entornos del mundo real.

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