싱가포르 난양공과대학교 연구진은 실내 UAV 군집 운용을 위해 스케치맵 prior를 활용한 mission-oriented coordinated navigation framework를 제안했다. 이 방법은 floor plans, CAD layouts, evacuation diagrams 같은 배치 전 구조 정보를 토폴로지 그래프로 두고, onboard observations로 topological alignment를 수행한 뒤 region-level mission 정보를 반영한 traversability representation을 구성한다.
핵심은 2D–3D layered 구조다. 2D guided path planning은 region connectivity, mission progress, dynamic traversability를 바탕으로 guide path를 만들고, guide-driven 3D trajectory optimization은 이를 dynamically feasible and collision-free trajectory로 다듬는다. 또한 dynamic traversability layer는 static structural cost, occupancy, inflation, temporal trend를 결합해 moving obstacle과 neighboring UAV의 위험을 반영한다.
비교 실험은 구조화된 multi-room 환경에서 6개 설정으로 수행됐다. Proposed method는 1대(P1), 2대(P2), 3대 통신 가능(P3C), 3대 통신 불가(P3N) 조건에서 각각 10/10 성공률을 기록했다. 같은 조건의 baseline EGO-Swarm-v2는 1대(B1)에서 9/10, 3대 통신 가능(B3C)에서 5/10이었다. P1의 Dur.은 59.56 s, Path는 67.78 m였고, B1은 82.60 s와 72.55 m였다.
안전 지표에서도 차이가 뚜렷했다. P3C의 UAV Dist.는 0.707 m였고 Clear.는 0.303 m였으며, B3C는 각각 0.311 m와 0.222 m였다. P3N은 통신이 불가능해도 10/10 성공률을 유지했고 UAV Dist. 0.712 m, Dur. 122.64 s를 기록했다. Real-world experiment에서는 r1→r2→r3 순서의 patrol mission을 3대 UAV가 17 s 안에 완료했다.
| ID | 조건 | 주요 결과 | source_locator |
|---|---|---|---|
| P1 | 1 UAV, Proposed | 10/10 성공, 59.56 s, 67.78 m, 1.55 m | Table II, comparative experiments, P1 |
| P3C | 3 UAV, Avail. comm., Proposed | 10/10 성공, 105.17 s, 72.45 m, UAV Dist. 0.707 m, Clear. 0.303 m | Table II, comparative experiments, P3C |
| B3C | 3 UAV, Avail. comm., EGO-Swarm-v2 | 5/10 성공, 100.61 s, 73.14 m, UAV Dist. 0.311 m, Clear. 0.222 m | Table II, comparative experiments, B3C |
자료: STORIUM 정리
Multi-floor simulation에서는 층간 이동 구간을 포함한 layered indoor structure에서도 3대 UAV가 연속 궤적을 생성했다. 원문은 이 프레임워크가 aligned sketch prior를 executable trajectories로 바꾸고, communication-loss와 unmodeled obstacle 조건에서도 동작함을 보였다고 정리한다.
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