Système de cartographie collaborative multi-robots hautement adaptatif en temps réel pour le terrain

TANG Jie ,  

YANG Di ,  

JIANG Kai ,  

LIU Shaoshan ,  

摘要

Dans un environnement de champ de bataille terrestre complexe, changeant et non structuré, la réalisation de la cartographie collaborative de plusieurs systèmes sans pilote constitue une capacité clé pour soutenir l’exécution des missions des unités de combat intelligentes, la conscience situationnelle et la sécurité. Face aux défis des systèmes existants, tels que la forte dynamique de l’environnement, la communication limitée, l’hétérogénéité des plateformes et la faible efficacité de fusion des cartes, un système de cartographie collaborative en temps réel multi-robots à haute adaptabilité orienté vers les missions tactiques est proposé. Le système se concentre sur la rareté des ressources de communication sur le champ de bataille et les besoins de coopération pour la perception inter-plateforme, en concevant des mécanismes légers de compression des données et de transmission efficace des messages, permettant une synchronisation efficace des poses et informations d’observation entre plateformes hétérogènes sous des conditions de faible bande passante. Pour le problème de cohérence des cartes, une stratégie de détection de boucles pilotée par la perception redondante est introduite afin de déclencher la fusion collaborative des cartes, combinée à un modèle d’optimisation des moindres carrés tronqués piloté par des paramètres de contrôle et une méthode de résolution progressive non convexe, ce qui supprime efficacement les interférences des boucles anormales. Le système prend également en charge un module d’optimisation de l’ajustement global basé sur la méthode des moindres carrés en faisceau activable à la demande, améliorant significativement la précision et la stabilité des cartes. Les résultats expérimentaux montrent que le système peut, dans une zone de combat terrestre de plusieurs kilomètres carrés, atteindre une précision de positionnement relative au centimètre et une cohérence globale de la carte, en s’appuyant uniquement sur des liens intermittents à faible bande passante ; sous une compression des données cartographiques de plus de 50 %, l’erreur de positionnement moyenne n’augmente que de 5,7 mm, renforçant considérablement la capacité autonome et la perception collaborative des groupes de drones en environnement complexe, fournissant un support technique clé à la construction de systèmes de perception du champ de bataille intelligents.

关键词

environnement non structuré;systèmes robotiques hétérogènes;collaboration multi-robots;pose en temps réel

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