基于动态拓扑图的快速通信高效多无人机探索
机器人学
2025-12-16 v1 多智能体系统
摘要
高效的数据传输和合理的任务分配对于提高多机器人探索效率至关重要。然而，大多数通信数据类型通常包含冗余信息，从而需要巨大的通信量。此外，探索导向的任务分配远远没有简单，而对于资源受限的无人机（UAV）更加具有挑战性。本文提出了一种快速且通信高效的多UAV探索方法，用于探索大型环境。我们首先设计了一种多机器人动态拓扑图（MR-DTG），其中包含表示已探索和正在探索区域的节点以及连接节点的边。基于MR-DTG，我们的方法仅传输所需用于探索规划的必要信息，从而实现了高效的通信。进一步提高探索效率，我们利用MR-DTG设计了分层的多UAV探索方法。具体而言，使用图形 Voronoi 分区来分配MR-DTG的节点给最近的UAV，考虑实际的运动成本，从而实现合理的任务分配。据我们所知，这是首个利用图形 Voronoi 分区来处理多UAV探索的工作。我们将方法与当前方法进行了比较。结果表明，所提出的方法能够将探索时间和通信量分别最多降低38.3%和95.5%。最后，在实际实验中使用6架无人机验证了方法的有效性。我们将公开源代码以利于社区。
引用
@article{arxiv.2408.05808,
title = {Fast and Communication-Efficient Multi-UAV Exploration Via Voronoi Partition on Dynamic Topological Graph},
author = {Qianli Dong and Haobo Xi and Shiyong Zhang and Qingchen Bi and Tianyi Li and Ziyu Wang and Xuebo Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.05808},
year = {2025}
}
备注
8 pages, 8 figures, accepted by IEEE IROS2024, code see https://github.com/NKU-MobFly-Robotics/GVP-MREP