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K Karthik1, C Balasubramanian2, R Praveen3

  • 1Department of Electronics and Communication Engineering, P.S.R.R. College of Engineering, Sivakasi, Tamil Nadu, 626140, India. karthikkesavan@psrr.edu.in.

Scientific reports
|August 23, 2025
PubMed
Resumen

Este estudio introduce un algoritmo de optimización híbrido para la planificación de la trayectoria de cobertura de vehículos aéreos no tripulados (UAV). El nuevo enfoque mejora la eficiencia, reduciendo los tiempos de finalización y ejecución de las tareas para una cobertura completa de la región.

Palabras clave:
Planificación de las vías de coberturaAlgoritmo de optimización de Chacal DoradoAlgoritmo de optimización de la llama de la polillaRegión de interésVehículos aéreos no tripulados (UAV)

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Área de la Ciencia:

  • La robótica
  • Inteligencia artificial
  • Investigación de las operaciones

Sus antecedentes:

  • La planificación de la ruta de cobertura (CPP, por sus siglas en inglés) es crucial para que los vehículos aéreos no tripulados (UAV, por sus siglas en inglés) inspeccionen eficientemente las regiones objetivo.
  • La optimización de las trayectorias de vuelo para drones heterogéneos con capacidades variables presenta desafíos significativos.
  • Minimizar el consumo de energía y el tiempo de finalización de la tarea son objetivos clave en las misiones de cobertura basadas en UAV.

Objetivo del estudio:

  • Proponer un nuevo algoritmo de optimización híbrido para una planificación efectiva de la ruta de cobertura (CPP) utilizando UAV heterogéneos.
  • Mejorar la eficiencia y eficacia de los UAV en la cobertura integral de las regiones objetivo designadas.
  • Optimizar las trayectorias de vuelo para reducir el consumo de energía y mejorar el rendimiento del vuelo.

Principales métodos:

  • Desarrollo de un algoritmo híbrido de optimización de la llama del chacal dorado y la polilla (HGJMFOA) para el CPP.
  • Integración de un modelo de programación lineal para la identificación de las trayectorias de vuelo de punto a punto óptimas para los VANT individuales.
  • Exploración y explotación de rutas factibles utilizando HGJMFOA para determinar las rutas más cortas y minimizar el tiempo de vuelo.

Principales resultados:

  • El enfoque HGJMFOA demostró mejoras significativas en las métricas de rendimiento.
  • Minimizó el tiempo de finalización de tareas en un 21,34%.
  • Se redujo el índice de desviación en un 24,56% y el tiempo de ejecución en un 34,19%.

Conclusiones:

  • La estrategia HGJMFOA propuesta optimiza efectivamente la planificación de la ruta de cobertura para los UAV heterogéneos.
  • La cooperación entre los UAV diversificados logró una cobertura óptima, la utilización del rango de los sensores y un rendimiento de vuelo superior.
  • Los resultados de la simulación validan la eficacia del algoritmo para minimizar el tiempo y mejorar la eficiencia general de la misión.