位置不确定下带三维避障的微型飞行器导航统一 NMPC 方案
机器人学
2020-08-03 v1
摘要
本文提出一种新颖的非线性模型预测控制 (NMPC) 框架，用于微型飞行器 (MAV) 在受限环境中的自主导航。所引入的框架使我们能够考虑 MAV 的非线性动力学并保证实时性能。我们的第一个贡献是设计一种计算高效的子空间聚类方法，以从由三维激光雷达扫描仪获得的三维点云中揭示几何约束下的潜在约束平面。我们工作的第二个贡献是将提取的信息纳入 NMPC 的非线性约束中以避开碰撞。我们的第三个贡献侧重于通过考虑定位的不确定性和使用 Shannon 熵的 NMPC 使控制器具有鲁棒性。这一步使我们能够跟踪位置或速度参考，或者在必要时都不跟踪。因此，避碰约束定义在 MAV 的局部坐标中，并且尽管存在定位不确定性（例如位置估计漂移）仍保持激活并保证避碰。此外，随着平台继续执行任务，由于特征提取和回环闭合，这将导致更少不确定的位置估计。所提框架的有效性已在 Gazebo 环境中使用各种仿真进行了评估。
引用
@article{arxiv.2007.15879,
title = {A Unified NMPC Scheme for MAVs Navigation with 3D Collision Avoidance under Position Uncertainty},
author = {Sina Sharif Mansouri and Christoforos Kanellakis and Bjorn Lindqvist and Farhad Pourkamali-Anaraki and Ali-akbar Agha-mohammadi and Joel Burdick and George Nikolakopoulos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.15879},
year = {2020}
}