Sistema de Navegación Autónoma de UAV Basado en la Colaboración Aire-Tierra en Entornos Sin GPS
Autores: Yue, Pengyu; Xin, Jing; Huang, Yan; Zhao, Jiahang; Zhang, Christopher; Chen, Wei; Shan, Mao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Sistema de Navegación Autónoma de UAV Basado en la Colaboración Aire-Tierra en Entornos Sin GPS
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Arquitecturas de navegación de UAV
Método de navegación autónoma
Modelado ambiental
Vigilancia aérea
Trayectorias de vuelo sin colisiones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
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Este documento explora los avances desde la perspectiva de las arquitecturas de navegación de UAV y propone un método de navegación autónoma para UAV basado en la percepción cooperativa aérea-terrestre para abordar el desafío de la navegación de UAV en entornos desconocidos y sin GPS. El enfoque consiste en dos componentes clave. En primer lugar, se desarrolla un método de trilateración de anclaje móvil y modelado ambiental utilizando un sistema de múltiples UAV al integrar las capacidades de detección visual de los UAV de vigilancia aérea con tecnología de banda ultraancha. Se construye un modelo ambiental global 3D en tiempo real y se proporciona información de posicionamiento precisa, apoyando la planificación autónoma y la guía de objetivos para la navegación de UAV cerca del suelo. En segundo lugar, basado en la percepción ambiental en tiempo real, se emplea un algoritmo D* Lite mejorado para planificar trayectorias de vuelo rápidas y libres de colisiones para la navegación cerca del suelo. Esto permite que el UAV ejecute de manera autónoma movimientos libres de colisiones desde la posición inicial hasta la posición objetivo en entornos complejos. Los resultados de experimentos de vuelo en el mundo real demuestran que el sistema puede construir de manera eficiente un modelo ambiental global 3D en tiempo real. También proporciona trayectorias de vuelo precisas para la navegación cerca del suelo de los UAV mientras entrega actualizaciones posicionales en tiempo real durante el vuelo. El sistema permite que los UAV naveguen de manera autónoma en entornos desconocidos y sin GPS, y este trabajo verifica la practicidad y efectividad del sistema de navegación de percepción cooperativa aérea-terrestre propuesto, así como el método de trilateración de anclaje móvil y modelado ambiental.
Descripción
Este documento explora los avances desde la perspectiva de las arquitecturas de navegación de UAV y propone un método de navegación autónoma para UAV basado en la percepción cooperativa aérea-terrestre para abordar el desafío de la navegación de UAV en entornos desconocidos y sin GPS. El enfoque consiste en dos componentes clave. En primer lugar, se desarrolla un método de trilateración de anclaje móvil y modelado ambiental utilizando un sistema de múltiples UAV al integrar las capacidades de detección visual de los UAV de vigilancia aérea con tecnología de banda ultraancha. Se construye un modelo ambiental global 3D en tiempo real y se proporciona información de posicionamiento precisa, apoyando la planificación autónoma y la guía de objetivos para la navegación de UAV cerca del suelo. En segundo lugar, basado en la percepción ambiental en tiempo real, se emplea un algoritmo D* Lite mejorado para planificar trayectorias de vuelo rápidas y libres de colisiones para la navegación cerca del suelo. Esto permite que el UAV ejecute de manera autónoma movimientos libres de colisiones desde la posición inicial hasta la posición objetivo en entornos complejos. Los resultados de experimentos de vuelo en el mundo real demuestran que el sistema puede construir de manera eficiente un modelo ambiental global 3D en tiempo real. También proporciona trayectorias de vuelo precisas para la navegación cerca del suelo de los UAV mientras entrega actualizaciones posicionales en tiempo real durante el vuelo. El sistema permite que los UAV naveguen de manera autónoma en entornos desconocidos y sin GPS, y este trabajo verifica la practicidad y efectividad del sistema de navegación de percepción cooperativa aérea-terrestre propuesto, así como el método de trilateración de anclaje móvil y modelado ambiental.