Asignación de Tareas Jerárquica para un Sistema Multi-UAV en Escenarios de Intercepción de Grupo a Grupo a Gran Escala
Autores: Wu, Xinning; Zhang, Mengge; Wang, Xiangke; Zheng, Yongbin; Yu, Huangchao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Asignación de Tareas Jerárquica para un Sistema Multi-UAV en Escenarios de Intercepción de Grupo a Grupo a Gran Escala
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Modelo de evaluación a gran escala
Asignación de tareas
UAVs
Efectividad de interceptación
Marco jerárquico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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El problema de asignación de tareas de múltiples UAV en escenarios de interceptación de grupo a grupo a gran escala presenta desafíos en términos de alta complejidad computacional y la falta de modelos de evaluación precisos. Este documento propone un modelo de evaluación efectivo y un marco de asignación de tareas jerárquico para abordar estos desafíos. El modelo de evaluación incorpora las restricciones dinámicas específicas de los UAV de ala fija y mejora el modelo de círculo de Apolonio para describir con precisión la efectividad de la interceptación cooperativa de múltiples UAV. Al evaluar la efectividad de la interceptación durante el proceso de interceptación, se podría proporcionar el esquema de asignación de los múltiples UAV basado en el modelo. Para optimizar la configuración de los UAV y los objetivos, se emplea un marco jerárquico basado en el algoritmo de flujo de red. Este marco utiliza un método de agrupamiento basado en la similitud de características y la ventaja de interceptación para descomponer el problema de asignación de tareas a gran escala en submodelos más pequeños y completos. Tras la asignación, se planifican curvas de Dubins hacia los puntos de interceptación óptimos, asegurando la efectividad de la tarea de interceptación. Los resultados de simulación demuestran la viabilidad y efectividad del esquema propuesto. Con el aumento en la escala del modelo, el esquema propuesto tiene una mayor tasa de descenso del tiempo de ejecución. En un escenario a gran escala que involucra 200 UAV y 100 objetivos, el tiempo de ejecución se reduce en un 84.86%.
Descripción
El problema de asignación de tareas de múltiples UAV en escenarios de interceptación de grupo a grupo a gran escala presenta desafíos en términos de alta complejidad computacional y la falta de modelos de evaluación precisos. Este documento propone un modelo de evaluación efectivo y un marco de asignación de tareas jerárquico para abordar estos desafíos. El modelo de evaluación incorpora las restricciones dinámicas específicas de los UAV de ala fija y mejora el modelo de círculo de Apolonio para describir con precisión la efectividad de la interceptación cooperativa de múltiples UAV. Al evaluar la efectividad de la interceptación durante el proceso de interceptación, se podría proporcionar el esquema de asignación de los múltiples UAV basado en el modelo. Para optimizar la configuración de los UAV y los objetivos, se emplea un marco jerárquico basado en el algoritmo de flujo de red. Este marco utiliza un método de agrupamiento basado en la similitud de características y la ventaja de interceptación para descomponer el problema de asignación de tareas a gran escala en submodelos más pequeños y completos. Tras la asignación, se planifican curvas de Dubins hacia los puntos de interceptación óptimos, asegurando la efectividad de la tarea de interceptación. Los resultados de simulación demuestran la viabilidad y efectividad del esquema propuesto. Con el aumento en la escala del modelo, el esquema propuesto tiene una mayor tasa de descenso del tiempo de ejecución. En un escenario a gran escala que involucra 200 UAV y 100 objetivos, el tiempo de ejecución se reduce en un 84.86%.