論文の概要: Three Dimensional Hydrodynamic Flow-Based Collision Avoidance for UAV Formations Facing Emergent Dynamic Obstacles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.11832v1
• Date: Fri, 16 Jan 2026 23:43:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-30 05:53:12.793804
• Title: Three Dimensional Hydrodynamic Flow-Based Collision Avoidance for UAV Formations Facing Emergent Dynamic Obstacles
• Title（参考訳）: 創発的動的障害物に面したUAV生成の3次元流体流動に基づく衝突回避
• Abstract要約: 本稿では,無人航空機(UAV)の3次元流体力学による衝突回避フレームワークを提案する。 移動障害物は3次元のダブルトまたは楕円体としてモデル化され、局所速度場を発生させ、近傍のUAVを誘導してスムーズで無衝突操作を行う。 提案手法は, リアルタイム・実用化に適した安全かつスムーズかつ計算効率の良い回避操作を実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This paper presents a three-dimensional, hydrodynamics-inspired collision avoidance framework for uncrewed aerial vehicle (UAV) formations operating in dynamic environments. When moving obstacles enter a UAV's sensing region, they are modeled as three dimensional doublets or ellipsoids that generate local velocity fields, guiding nearby UAVs to execute smooth, collision-free maneuvers without trajectory discontinuities or explicit trajectory replanning. This flow-based approach enables real-time operation and interpretable behavior by leveraging the nature of fluid flow around obstacles via the harmonic properties of Laplace's equation, inherently avoiding local minima common in traditional potential field methods. To establish and maintain coordination among the UAVs, a Virtual Rigid Body (VRB) formation strategy is integrated, ensuring that formation geometry and trajectory tracking are preserved. Simulation results demonstrate the feasibility and scalability of the method for both individual and multi-UAV scenarios with multiple formation geometries encountering moving obstacles. The proposed approach achieves safe, smooth, and computationally efficient avoidance maneuvers suitable for real-time and practical applications.
• Abstract（参考訳）: 本稿では, 動的環境で動作する無人航空機(UAV)の3次元流体力学による衝突回避フレームワークを提案する。 移動障害物がUAVの感知領域に入ると、それらは局所的な速度場を生成する3次元のダブルトまたは楕円体としてモデル化され、軌道の不連続性や明示的な軌道計画のないスムーズで無衝突な操作を実行するように、近くのUAVを誘導する。 このフローベースアプローチは、ラプラス方程式の調和性を通じて障害物周辺の流れの性質を活用することにより、従来のポテンシャル場法に共通する局所的ミニマを回避することによって、リアルタイムな操作と解釈可能な動作を可能にする。 UAV間の協調を確立・維持するため、仮想剛体(VRB)形成戦略が統合され、形成幾何学と軌道追跡が維持される。 シミュレーションの結果,移動障害物に遭遇する複数の地形を持つ個別・複数UAVシナリオの実現可能性と拡張性を示した。 提案手法は, リアルタイム・実用化に適した安全かつスムーズかつ計算効率の良い回避操作を実現する。

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