Ubicaciones óptimas de hangares de UAV para servicios de emergencia considerando áreas restringidas
Autores: Braßel, Hannes; Zeh, Thomas; Fricke, Hartmut; Eltner, Anette
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Ubicaciones óptimas de hangares de UAV para servicios de emergencia considerando áreas restringidas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículo aéreo no tripulado
Zonas geográficas
Limitaciones de batería
Misiones de rescate acuático
Problema de localización de instalaciones
Problema de enrutamiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Con vehículos aéreos no tripulados (VANT), se pueden realizar respuestas rápidas a necesidades urgentes (como misiones de búsqueda y rescate o entregas médicas). Al mismo tiempo, los legisladores están estableciendo las llamadas zonas geográficas, que restringen las operaciones de los VANT para mitigar los riesgos aéreos y terrestres para terceros. Estas zonas geográficas sirven a intereses de seguridad particulares, pero también pueden obstaculizar el uso eficiente de los VANT en misiones críticas con capacidades de batería limitadas. En este estudio, abordamos un problema de ubicación de instalaciones para hasta dos hangares de VANT y lo combinamos con un problema de enrutamiento de una misión estándar de VANT para considerar las zonas geográficas como áreas restringidas, las limitaciones de batería y el impacto del viento para aumentar la robustez de la solución. Para ello, se utilizan misiones de rescate acuático como ejemplo, de las cuales se derivan factores de ubicación positivos y negativos para los hangares de VANT y áreas de mayor riesgo de ahogamiento como puntos de demanda a partir de datos georreferenciados de código abierto. Se calculan las trayectorias óptimas de las misiones de VANT con un algoritmo A*, considerando cinco escenarios de restricción diferentes. Dado que esta búsqueda de rutas es muy laboriosa, las cuadrículas de ocupación binarias y los algoritmos de procesamiento de imágenes aceleran el cálculo al identificar de antemano conexiones completamente inaccesibles o libres de restricciones. Para las ubicaciones óptimas de los hangares de VANT, maximizamos la accesibilidad mientras minimizamos los tiempos de servicio a los puntos críticos, lo que resulta en una disminución del tiempo de servicio promedio de 570.4 s para todos los candidatos a instalaciones a 351.1 s para una y 287.2 s para dos ubicaciones óptimas de hangares de VANT.
Descripción
Con vehículos aéreos no tripulados (VANT), se pueden realizar respuestas rápidas a necesidades urgentes (como misiones de búsqueda y rescate o entregas médicas). Al mismo tiempo, los legisladores están estableciendo las llamadas zonas geográficas, que restringen las operaciones de los VANT para mitigar los riesgos aéreos y terrestres para terceros. Estas zonas geográficas sirven a intereses de seguridad particulares, pero también pueden obstaculizar el uso eficiente de los VANT en misiones críticas con capacidades de batería limitadas. En este estudio, abordamos un problema de ubicación de instalaciones para hasta dos hangares de VANT y lo combinamos con un problema de enrutamiento de una misión estándar de VANT para considerar las zonas geográficas como áreas restringidas, las limitaciones de batería y el impacto del viento para aumentar la robustez de la solución. Para ello, se utilizan misiones de rescate acuático como ejemplo, de las cuales se derivan factores de ubicación positivos y negativos para los hangares de VANT y áreas de mayor riesgo de ahogamiento como puntos de demanda a partir de datos georreferenciados de código abierto. Se calculan las trayectorias óptimas de las misiones de VANT con un algoritmo A*, considerando cinco escenarios de restricción diferentes. Dado que esta búsqueda de rutas es muy laboriosa, las cuadrículas de ocupación binarias y los algoritmos de procesamiento de imágenes aceleran el cálculo al identificar de antemano conexiones completamente inaccesibles o libres de restricciones. Para las ubicaciones óptimas de los hangares de VANT, maximizamos la accesibilidad mientras minimizamos los tiempos de servicio a los puntos críticos, lo que resulta en una disminución del tiempo de servicio promedio de 570.4 s para todos los candidatos a instalaciones a 351.1 s para una y 287.2 s para dos ubicaciones óptimas de hangares de VANT.