Gestión eficiente de conflictos entre aeronaves no tripuladas mediante mecanismos de atracción y repulsión direccionales

Abstract

[ES] En los últimos años, los vehículos aéreos no tripulados (VANTs o UAVs) han demostrado su versatilidad y utilidad en diversos ámbitos de la sociedad. Sin embargo, la integración segura de estos dispositivos en entornos urbanos plantea desafíos significativos, a medida que aumenta el número de aeronaves que comparten el mismo espacio aéreo. Para abordar esta problemática, se ha propuesto el uso de campos de fuerza virtuales como herramienta eficiente de gestión de conflictos. En esta investigación, se propone el desarrollo de un protocolo aéreo basado en campos de fuerza direccionales (D-FFP), que utiliza vectores de repulsión y atracción para resolver conflictos surgidos entre múltiples drones. Este protocolo se compara con una versión anterior (FFP), y se evalúan las mejoras obtenidas en comparación con dicho enfoque estándar de campo de fuerza. Los resultados obtenidos, mediante la ejecución de escenarios representativos en un simulador realista, demuestran una reducción del 69,1 en la sobrecarga del tiempo (en promedio), manteniendo en todo momento una distancia de seguridad mínima entre drones.

[EN] In recent years, unmanned aerial vehicles (UAVs) or drones have demonstrated their versatility and utility in various sectors of society. However, securing these devices in urban environments presents significant challenges as the number of aircraft sharing the same airspace increases. To deal with this matter, virtual force fields have been proposed as an efficient tool for conflict management. This research proposes the development of an aerial protocol based on directional force fields (D-FFP), which utilizes repulsion and attraction vectors to resolve conflicts among multiple drones. This protocol is compared to a previous version (FFP), and the improvements obtained compared to the standard force field approach are evaluated. The results, obtained through the execution of representative scenarios in a realistic simulator, demonstrate an average reduction of 69,1 in time overhead while maintaining a minimum safety distance between drones.