論文の概要: From Sketch Prior to Trajectories: A Mission-Oriented Coordinated Navigation Framework for Indoor UAV Swarm
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.11386v1
- Date: Mon, 13 Jul 2026 10:47:14 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-14 17:47:21.440139
- Title: From Sketch Prior to Trajectories: A Mission-Oriented Coordinated Navigation Framework for Indoor UAV Swarm
- Title（参考訳）: 軌道に先立つスケッチから:屋内UAV群集のためのミッション指向協調ナビゲーションフレームワーク
- Abstract要約: 本稿では,マルチUAV屋内操作におけるスケッチマップの先行処理を利用したミッション指向協調ナビゲーションフレームワークを提案する。
階層化された2D--3D協調ナビゲーションフレームワークがさらに開発され、2D誘導経路計画がミッション指向のガイドパスを生成する。
シミュレーションと実世界の実験により, 構成されたマルチルーム屋内環境における提案手法の有効性が検証された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 21.73274394878446
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: UAV swarm for applications, such as indoor inspection, security patrol, and logistics delivery, are often mission-oriented rather than exploration-oriented. In these tasks, UAVs are required to visit task-relevant regions in a prescribed sequence, and such region-level mission information can often be obtained from pre-deployment sketch-map priors, such as floor plans, CAD layouts, or evacuation diagrams. Although these tasks are executed in three-dimensional space, UAVs usually fly within a specific altitude layer or a nearly fixed altitude range on each floor, making mission-level region transitions mainly governed by planar connectivity. Based on these observations, this paper proposes a mission-oriented coordinated navigation framework that exploits sketch-map priors for multi-UAV indoor operations. Onboard observations are used to perform topological alignment, and the aligned prior is fused with online observations to construct a mission-oriented traversability representation. A layered 2D--3D coordinated navigation framework is further developed, where 2D guided path planning generates mission-oriented guide paths and guide-driven 3D trajectory optimization produces dynamically feasible and collision-free trajectories. Simulation and real-world experiments validate the effectiveness of the proposed framework in structured multi-room indoor environments and further demonstrate its coordinated navigation capability under both communication-available and communication-loss conditions. Multi-floor simulation results show the scalability of the system to layered indoor structures.
- Abstract（参考訳）: 屋内検査、警備パトロール、物流輸送などの応用のためのUAVスワムは、しばしば探索指向ではなく、ミッション指向である。
これらのタスクでは、UAVはタスク関連領域を所定の順序で訪問する必要があるため、フロアプランやCADレイアウト、避難図といった事前配置のスケッチマップから、そのような領域レベルのミッション情報を得ることが可能である。
これらのタスクは3次元空間で実行されるが、UAVは通常、各階の特定の高度層またはほぼ固定された高度範囲内を飛行し、主に平面接続によって支配されるミッションレベル領域の遷移を行う。
そこで本研究では,マルチUAV屋内操作におけるスケッチマップの事前処理を利用した,ミッション指向の協調ナビゲーションフレームワークを提案する。
オンボード観測は、トポロジカルアライメントを実行するために使用され、アライメントされた前者は、オンライン観測と融合して、ミッション指向のトポロジビリティ表現を構築する。
2次元誘導経路計画がミッション指向のガイドパスを生成し、ガイド駆動の3次元軌道最適化が動的に実現可能で衝突のない軌道を生成する階層化された2D--3D座標ナビゲーションフレームワークがさらに開発されている。
シミュレーションと実世界の実験により, 構築されたマルチルーム屋内環境における提案手法の有効性が検証され, 通信環境と通信環境の双方において, 協調ナビゲーション能力が実証された。
マルチフロアシミュレーションの結果は, 層状屋内構造物へのシステムの拡張性を示している。
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