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Corredor de Vuelo Tridimensional: Un Proceso de Verificación de Ocupación para la Planificación de Movimiento de Vehículos Aéreos No Tripulados dentro de Espacios Confinados

Autores: Mostafa, Sherif; Ramirez-Serrano, Alejandro

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Corredor de Vuelo Tridimensional: Un Proceso de Verificación de Ocupación para la Planificación de Movimiento de Vehículos Aéreos No Tripulados dentro de Espacios Confinados


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Desplegar
Vehículos aéreos no tripulados
VANT
Espacios confinados
Maniobras de vuelo
Corredor de vuelo 3D

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 30

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Desplegar Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) dentro de espacios confinados heterogéneos sin GPS (potencialmente desconocidos), como los que se encuentran en la minería y en la Búsqueda y Rescate Urbano (USAR), requiere la mejora de numerosas tecnologías. De especial interés es que los VANT identifiquen dentro de entornos altamente desordenados con formas convexas y no convexas, lo que requiere que los VANT realicen maniobras de vuelo avanzadas mientras explotan sus capacidades de vuelo. En este documento, se propone un nuevo proceso auxiliar que aumenta la generación tradicional de corredores de vuelo en 3D. El corredor de vuelo en 3D se establece como una estructura topológica basada en un camino elaborado a mano, ya sea derivado de un entorno generado por computadora o proporcionado por el operador humano, que captura las preferencias humanas y las intenciones de vuelo deseadas para el espacio dado. Este corredor se formula como una serie de poliedros convexos interconectados y superpuestos, limitados por las geometrías ambientales percibidas, lo que facilita la generación de trayectorias/caminos de vuelo en 3D adecuados que evitan los mínimos locales dentro de los límites del corredor. Se emplea un algoritmo de verificación de ocupación para reducir el espacio de búsqueda necesario para identificar espacios en 3D libres de obstáculos en los que sus geometrías de poliedros construidos se reemplazan por poliedros convexos alternativos. Para evaluar la viabilidad y eficiencia de la metodología propuesta, se realiza un estudio comparativo contra un algoritmo prominente en el campo. Los resultados revelan la superioridad de la metodología propuesta en términos de su eficiencia computacional y el espacio de búsqueda reducido para soluciones de maniobra de VANT. Se utilizan varios escenarios desafiantes de entornos confinados, cada uno con diferentes densidades de obstáculos (escenarios confinados), para verificar los resultados obtenidos.

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