Replanificación en bucle cerrado impulsada por cambios en el mapa para la navegación de UAV en entornos interiores desconocidos
Autores: Chen, Mo; Lu, Qiang; Liu, Xiongding
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Replanificación en bucle cerrado impulsada por cambios en el mapa para la navegación de UAV en entornos interiores desconocidos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículo aéreo no tripulado
Entornos interiores
Impulsado por cambios en el mapa
Mecanismo de replanteamiento
Basado en campos de distancia.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La navegación de vehículos aéreos no tripulados (UAV) autónomos en entornos interiores desconocidos se enfrenta a la revelación incremental del mapa y a cambios geométricos no uniformes, que a menudo invalidan las trayectorias preplanificadas. Las estrategias de replanteamiento desencadenadas por el tiempo existentes están mal alineadas con tal evolución ambiental irregular, lo que a menudo resulta en cálculos redundantes o respuestas retrasadas a variaciones estructurales críticas. Para superar estas limitaciones, este documento propone un mecanismo de replanteamiento en bucle cerrado impulsado por cambios en el mapa (MCR) integrado dentro de un marco de exploración-planificación-control basado en campos de distancia. El enfoque propuesto monitorea explícitamente los cambios estructurales locales del Campo de Distancia Euclidiana Firmada (ESDF) y las actualizaciones de los objetivos de exploración, desencadenando el replanteamiento solo cuando se detectan variaciones geométricas o a nivel de tarea significativas. Este diseño impulsado por eventos permite una adaptación oportuna de la trayectoria mientras suprime de manera efectiva el replanteamiento innecesario. Experimentos extensivos realizados en un entorno de simulación de almacén interior de alta fidelidad demuestran que el método propuesto supera consistentemente las referencias de planificación de un solo disparo y de replanteamiento a intervalos fijos en términos de tasa de éxito de la tarea, suavidad de la trayectoria, margen de seguridad y eficiencia de replanteamiento. Estos resultados validan la efectividad de utilizar la evolución estructural del mapa como el motor principal para el replanteamiento en la navegación de UAV en interiores desconocidos.
Descripción
La navegación de vehículos aéreos no tripulados (UAV) autónomos en entornos interiores desconocidos se enfrenta a la revelación incremental del mapa y a cambios geométricos no uniformes, que a menudo invalidan las trayectorias preplanificadas. Las estrategias de replanteamiento desencadenadas por el tiempo existentes están mal alineadas con tal evolución ambiental irregular, lo que a menudo resulta en cálculos redundantes o respuestas retrasadas a variaciones estructurales críticas. Para superar estas limitaciones, este documento propone un mecanismo de replanteamiento en bucle cerrado impulsado por cambios en el mapa (MCR) integrado dentro de un marco de exploración-planificación-control basado en campos de distancia. El enfoque propuesto monitorea explícitamente los cambios estructurales locales del Campo de Distancia Euclidiana Firmada (ESDF) y las actualizaciones de los objetivos de exploración, desencadenando el replanteamiento solo cuando se detectan variaciones geométricas o a nivel de tarea significativas. Este diseño impulsado por eventos permite una adaptación oportuna de la trayectoria mientras suprime de manera efectiva el replanteamiento innecesario. Experimentos extensivos realizados en un entorno de simulación de almacén interior de alta fidelidad demuestran que el método propuesto supera consistentemente las referencias de planificación de un solo disparo y de replanteamiento a intervalos fijos en términos de tasa de éxito de la tarea, suavidad de la trayectoria, margen de seguridad y eficiencia de replanteamiento. Estos resultados validan la efectividad de utilizar la evolución estructural del mapa como el motor principal para el replanteamiento en la navegación de UAV en interiores desconocidos.