Simulation of collision avoidance algorithms in 2D using Voronoi Diagrams

Abstract

El presente trabajo resuelve el problema de prevención de colisiones en una simulación de un sistema centralizado de multiagentes holonómicos en un espacio bidimensional libre de obstáculos estáticos. Para ello, proponemos una implementación de una arquitectura con tres módulos para cubrir las siguientes estrategias: Estrategia de Evaluación de Amenazas (EEA), Estrategia de Planificación de Rutas (EPR) y Estrategia de Seguimiento de Rutas (ESR). Las celdas de Voronoi amortiguadas representan la EEA. Los módulos con la EPR utilizan dos algoritmos: el Algoritmo Geométrico Analítico (AGA) y el algoritmo de Control de Horizontes en Retroceso (CHR) basado en Programación Cuadrática (PC). Finalmente, la EPR controla el seguimiento según magnitudes de distancia fijas en cada iteración. El análisis de los resultados considera el tiempo de ejecución computacional, el número de pasos hasta la convergencia y el cálculo de valores óptimos. Además, estos resultados se comparan con el algoritmo de Prevención de Colisiones Recíproco Óptimo (PCRO). De esta forma, nuestra propuesta aborda y resuelve con éxito el problema de prevención de colisiones, pero requiere más tiempo de ejecución y número de pasos en comparación con el algoritmo de PCRO. Además, el número de pasos del AGA está más cerca del algoritmo de PCRO, produciendo resultados prometedores con una precisión del 95%.