Benefitting from UAVs' characteristics of flexible deployment and controllable movement in 3D space, odor source localization with multiple UAVs has been a hot research area in recent years. Considering the limited resources and insufficient battery capacities of UAVs, it is necessary to fast locate the odor source with low-complexity computation and minimal interaction under complicated environmental states. To this end, we propose a multi-UAV collaboration based odor source localization (\textit{MUC-OSL}) method, where source estimation and UAV navigation are iteratively performed, aiming to accelerate the searching process and reduce the resource consumption of UAVs. Specifically, in the source estimation phase, we present a collaborative particle filter algorithm on the basis of UAVs' cognitive difference and Gaussian fitting to improve source estimation accuracy. In the following navigation phase, an adaptive path planning algorithm is designed based on Partially Observable Markov Decision Process (POMDP) to distributedly determine the subsequent flying direction and moving steps of each UAV. The results of experiments conducted on two simulation platforms demonstrate that \textit{MUC-OSL} outperforms existing efforts in terms of mean search time and success rate, and effectively reduces the resource consumption of UAVs.


翻译:从无人驾驶航空器在3D空间的灵活部署和可控移动特点中受益的无人驾驶航空器,近年来,利用多无人驾驶航空器的空气源定位是一个热研究领域,考虑到无人驾驶航空器资源有限和电池能力不足,有必要快速定位气源源,在复杂的环境状态下进行低复杂度计算和最小互动。为此,我们提议一种基于气源源本地化(cextit{MUC-OSL})的多无人驾驶航空器合作方法,即源估计和无人驾驶航空器导航是迭接的,目的是加快搜索进程并减少无人驾驶航空器的资源消耗。具体地说,在来源估计阶段,我们根据无人驾驶航空器认知差异和高斯设计了合作粒子过滤算法,以提高来源估算的准确性。在随后的导航阶段,根据部分可观测的Markov 决策程序(POMDP)设计了一个适应性路径规划算法,以分散地确定每次无人驾驶航空器随后的飞行方向和移动步骤。在两个模拟平台上进行的实验结果显示,在潜值*MUS-OSL}平均搜索率和现有资源成功率降低现有努力。</s>

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