Unmanned aerial vehicles (UAVs) are increasingly used for active sensing and information gathering in spatially distributed environments. Their performance, however, is constrained by limited flight time, sensing uncertainty, and the trade-off between spatial coverage and observation accuracy. This paper presents a real-world validation of a multi-UAV active sensing framework for probabilistic binary terrain mapping, with precision agriculture used as the application case. The environment is represented as a probabilistic belief map, where spatial dependencies are modeled through a factor-graph formulation. UAV decision making is guided by Information Gain based Informative Path Planning (IGbIPP), and the approach is compared with Random Walk and Sweep coverage path planning baselines using both synthetic terrains and real UAV-derived agricultural imagery. The study also evaluates spatial correlation weights and several probabilistic belief-fusion rules for multi-UAV information sharing. Results show that IGbIPP reduces entropy and mapping error more effectively than the baselines, while a wider field of view improves real-world coverage and map accuracy. The results further show that simple equal or biased spatial weights can be more robust than adaptive weights, and that Bayesian, log-odds, and Dempster--Shafer fusion achieve the best cooperative mapping performance. These findings highlight the importance of uncertainty-driven planning, sensing geometry, spatial modeling, and probabilistic fusion for real-world UAV-based active sensing.


翻译:无人机越来越多地被用于空间分布式环境中的主动感知与信息收集。然而,其性能受到有限飞行时间、感知不确定性以及空间覆盖与观测精度之间权衡的限制。本文针对概率二值地形测绘任务,提出了一种多无人机主动感知框架在实际场景中的验证,并以精准农业作为应用案例。环境被表示为概率信念地图,空间依赖性通过因子图模型进行建模。无人机的决策由基于信息增益的信息路径规划(IGbIPP)引导,并与随机游走和扫描覆盖路径规划基线方法在合成地形及真实无人机农业影像上进行了对比。研究还评估了空间相关权重及多种概率信念融合规则在多无人机信息共享中的效果。结果表明,IGbIPP在降低熵和减少测绘误差方面优于基线方法,同时更宽的视场有助于提升实际覆盖范围与地图精度。进一步结果显示,简单均衡或偏置的空间权重比自适应权重更为稳健,贝叶斯融合、对数几率融合与德姆斯特-谢弗融合实现了最优的协同测绘性能。这些发现凸显了不确定性驱动规划、感知几何、空间建模与概率融合在实际无人机主动感知中的重要性。

0
下载
关闭预览

相关内容

《动态对抗环境下无人机路径规划算法》
专知会员服务
42+阅读 · 2025年7月22日
面向无人机视角的多源信息融合目标检测
专知会员服务
22+阅读 · 2025年2月2日
《基于深度学习的多导弹规避态势感知技术》
专知会员服务
38+阅读 · 2024年11月20日
《人工智能驱动的无人机多学科概念设计》
专知会员服务
34+阅读 · 2024年11月15日
多无人机协同任务规划方法研究综述
专知会员服务
41+阅读 · 2024年11月10日
多无人机协同任务规划研究
专知会员服务
126+阅读 · 2024年1月24日
面向任务的无人机集群自主决策技术
专知会员服务
190+阅读 · 2023年4月15日
面向无人机的视觉目标跟踪算法:综述与展望
专知会员服务
81+阅读 · 2023年2月28日
军用无人机行业深度报告
专知
17+阅读 · 2022年8月21日
深度学习在自动驾驶感知领域的应用
AI100
11+阅读 · 2019年3月6日
新年快乐!无人机测控通信自组网技术综述
无人机
32+阅读 · 2019年2月5日
无人机蜂群作战技术与多智能体系统理论
无人机
42+阅读 · 2019年1月27日
无人机蜂群作战概念研究
无人机
63+阅读 · 2018年7月9日
智能无人机集群技术概述
无人机
46+阅读 · 2018年2月28日
【无人机】无人机的自主与智能控制
产业智能官
53+阅读 · 2017年11月27日
无人机飞行控制方法概述
无人机
12+阅读 · 2017年10月7日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
14+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
21+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
29+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2010年12月31日
VIP会员
最新内容
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
6+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
7+阅读 · 6月24日
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
相关VIP内容
《动态对抗环境下无人机路径规划算法》
专知会员服务
42+阅读 · 2025年7月22日
面向无人机视角的多源信息融合目标检测
专知会员服务
22+阅读 · 2025年2月2日
《基于深度学习的多导弹规避态势感知技术》
专知会员服务
38+阅读 · 2024年11月20日
《人工智能驱动的无人机多学科概念设计》
专知会员服务
34+阅读 · 2024年11月15日
多无人机协同任务规划方法研究综述
专知会员服务
41+阅读 · 2024年11月10日
多无人机协同任务规划研究
专知会员服务
126+阅读 · 2024年1月24日
面向任务的无人机集群自主决策技术
专知会员服务
190+阅读 · 2023年4月15日
面向无人机的视觉目标跟踪算法:综述与展望
专知会员服务
81+阅读 · 2023年2月28日
相关资讯
军用无人机行业深度报告
专知
17+阅读 · 2022年8月21日
深度学习在自动驾驶感知领域的应用
AI100
11+阅读 · 2019年3月6日
新年快乐!无人机测控通信自组网技术综述
无人机
32+阅读 · 2019年2月5日
无人机蜂群作战技术与多智能体系统理论
无人机
42+阅读 · 2019年1月27日
无人机蜂群作战概念研究
无人机
63+阅读 · 2018年7月9日
智能无人机集群技术概述
无人机
46+阅读 · 2018年2月28日
【无人机】无人机的自主与智能控制
产业智能官
53+阅读 · 2017年11月27日
无人机飞行控制方法概述
无人机
12+阅读 · 2017年10月7日
相关基金
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
14+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
21+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
29+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2010年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员