QuickNav: Un algoritmo efectivo de evitación de colisiones y planificación de rutas para UAS
Autores: Debnath, Dipraj; Hawary, Ahmad Faizul; Ramdan, Muhammad Iftishah; Alvarez, Fernando Vanegas; Gonzalez, Felipe
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
QuickNav: Un algoritmo efectivo de evitación de colisiones y planificación de rutas para UAS
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Evitación de obstáculos
Sistemas aéreos no tripulados
Quicknav
Sistema de navegación a bordo
Geometría euclidiana
Generación de waypoints
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La evitación de obstáculos es una capacidad deseable para los Sistemas Aéreos No Tripulados (UAS)/drones que previene accidentes y reduce la fatiga del piloto, particularmente al operar en el Más Allá de la Línea Visual (BVLOS). En este documento, presentamos QuickNav, una solución para la detección y evitación de obstáculos diseñada para funcionar como un sistema de navegación a bordo preplanificado para UAS que vuelan en un entorno conocido lleno de obstáculos. Nuestro método utiliza un enfoque geométrico y un perímetro seguro predefinido (área cuadrada) basado en la Geometría Euclidiana para la estimación de puntos de intercepción, como una forma simple y eficiente de detectar obstáculos. La región cuadrada se trata como la zona restringida que el UAS debe evitar ingresar, proporcionando así un perímetro para maniobrar y llegar a los siguientes puntos de referencia. El algoritmo propuesto se desarrolla en un entorno MATLAB y puede ser fácilmente traducido a otros lenguajes de programación. El algoritmo propuesto se prueba en escenarios con niveles de complejidad crecientes, demostrando que el algoritmo QuickNav es capaz de generar de manera exitosa y eficiente una serie de puntos de referencia de evitación. Además, QuickNav produce distancias más cortas en comparación con las del método de fuerza bruta y es capaz de resolver problemas difíciles de evitación de obstáculos en fracciones del tiempo y la distancia requeridos por otros métodos. QuickNav puede ser utilizado para mejorar la seguridad y eficiencia de las misiones de UAV y puede aplicarse al despliegue de UAV para operaciones de vigilancia, búsqueda y rescate, y entrega.
Descripción
La evitación de obstáculos es una capacidad deseable para los Sistemas Aéreos No Tripulados (UAS)/drones que previene accidentes y reduce la fatiga del piloto, particularmente al operar en el Más Allá de la Línea Visual (BVLOS). En este documento, presentamos QuickNav, una solución para la detección y evitación de obstáculos diseñada para funcionar como un sistema de navegación a bordo preplanificado para UAS que vuelan en un entorno conocido lleno de obstáculos. Nuestro método utiliza un enfoque geométrico y un perímetro seguro predefinido (área cuadrada) basado en la Geometría Euclidiana para la estimación de puntos de intercepción, como una forma simple y eficiente de detectar obstáculos. La región cuadrada se trata como la zona restringida que el UAS debe evitar ingresar, proporcionando así un perímetro para maniobrar y llegar a los siguientes puntos de referencia. El algoritmo propuesto se desarrolla en un entorno MATLAB y puede ser fácilmente traducido a otros lenguajes de programación. El algoritmo propuesto se prueba en escenarios con niveles de complejidad crecientes, demostrando que el algoritmo QuickNav es capaz de generar de manera exitosa y eficiente una serie de puntos de referencia de evitación. Además, QuickNav produce distancias más cortas en comparación con las del método de fuerza bruta y es capaz de resolver problemas difíciles de evitación de obstáculos en fracciones del tiempo y la distancia requeridos por otros métodos. QuickNav puede ser utilizado para mejorar la seguridad y eficiencia de las misiones de UAV y puede aplicarse al despliegue de UAV para operaciones de vigilancia, búsqueda y rescate, y entrega.