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Un marco de dos capas para el seguimiento cooperativo a distancia de un objetivo en movimiento terrestre utilizando UAVs duales

Autores: Chen, Jing; Yin, Dong; Fu, Jing; Cong, Yirui; Chen, Hao; Yang, Xuan; Zhao, Haojun; Liu, Lihuan

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Un marco de dos capas para el seguimiento cooperativo a distancia de un objetivo en movimiento terrestre utilizando UAVs duales


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Enfrentamiento
Seguimiento
Objetivo en movimiento en tierra
Vehículo aéreo no tripulado de ala fija único
Oclusiones
Edificios
Terreno
Línea de visión
LOS
Fallos de seguimiento
Cooperación multi-UAV
Cobertura multiángulo
Visibilidad continua del objetivo
Marco especializado de dos capas
Capa de toma de decisiones
Capa de guía
Basado en transiciones de estado
Algoritmo de transición de rol distribuido
Observabilidad del objetivo
Controlador basado en campo de vectores de velocidad
Complejidad
Seguimiento cooperativo
Simulaciones numéricas
Hardware en el lazo
Simulación HIL
Algoritmo de transición de rol
Condiciones de oclusión
Precisión de seguimiento
Estabilidad

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El seguimiento a distancia de un objetivo en movimiento terrestre con un solo vehículo aéreo no tripulado (VANT) de ala fija es vulnerable a oclusiones alrededor del objetivo, como edificios y terreno, que pueden obstruir la línea de visión (LOS) entre el VANT y el objetivo, lo que resulta en fallos de seguimiento. Para abordar estos desafíos, a menudo se emplea el seguimiento cooperativo con múltiples VANT, que ofrece cobertura desde múltiples ángulos y mitiga las limitaciones de un solo VANT al mantener la visibilidad continua del objetivo, incluso cuando la LOS de un VANT está obstruida. Basándonos en esta idea, proponemos un marco especializado de dos capas para el seguimiento cooperativo de objetivos con dos VANT. Este marco comprende una capa de toma de decisiones y una capa de guía. La capa de toma de decisiones emplea un algoritmo de transición de roles distribuido basado en la transición de estados para los dos VANT. Aquí, los VANT comparten periódicamente variables de estado basadas en su observabilidad del objetivo. En la capa de guía, diseñamos un controlador basado en un campo de vectores de velocidad para simplificar la complejidad del diseño del controlador para el seguimiento cooperativo. Para validar el marco propuesto, se realizaron tres simulaciones numéricas y una simulación de hardware en el bucle (HIL). Estas simulaciones confirmaron que el algoritmo de transición de roles funciona correctamente incluso en condiciones de oclusión. Además, el controlador de guía de seguimiento a distancia demostró un rendimiento superior en comparación con los métodos de referencia en términos de precisión y estabilidad del seguimiento.

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