This paper presents trajectory planning for three-dimensional autonomous multi-UAV volume coverage and visual inspection based on the Heat Equation Driven Area Coverage (HEDAC) algorithm. The method designs a potential field to achieve the target density and generate trajectories using potential gradients to direct UAVs to regions of a higher potential. Collisions are prevented by implementing a distance field and correcting the agent's directional vector if the distance threshold is reached. The method is successfully tested for volume coverage and visual inspection of complex structures such as wind turbines and a bridge. For visual inspection, the algorithm is supplemented with camera direction control. A field containing the nearest distance from any point in the domain to the structure is designed and this field's gradient provides the camera orientation throughout the trajectory. The bridge inspection test case is compared with a state-of-the-art method where the HEDAC algorithm allowed more surface area to be inspected under the same conditions. The limitations of the HEDAC method are analyzed, focusing on computational efficiency and adequacy of spatial coverage to approximate the surface coverage. The proposed methodology offers flexibility in various setup parameters and is applicable to real-world inspection tasks.


翻译:本文介绍了基于热赤道驱动区域覆盖值算法的三维自主多无人机容量覆盖和直观检查的轨迹规划。该方法设计了一个潜在领域,以实现目标密度,并用潜在的梯度生成轨迹,将无人驾驶航空器引导到潜力较高的区域。通过实施远程场和在距离阈值达到时纠正代理人的方向矢量,防止碰撞。该方法成功地测试了风轮机和桥梁等复杂结构的体积覆盖和直观检查。在视觉检查中,该算法补充了相机方向控制。设计了一个距离距离该结构任何地点最近的字段,而该字段的梯度提供了整个轨迹的摄像方向。桥检查试验案与一种最先进的方法进行了比较,在这种方法中,海运算法允许在同一条件下对更多的地面进行检查。对海运方法的局限性进行了分析,重点是计算效率和空间覆盖是否足以接近地面覆盖。拟议的方法提供了各种设置参数的灵活性,适用于现实世界的检查任务。

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