电池驱动自主无人机的自主充电与飞行任务规划
机器人学
2023-04-10 v5 数据结构与算法
摘要
无人驾驶飞行器（UAVs，通常称为无人机）正日益在全球部署，以简化监测、巡检、测绘和物流等常规任务。当执行自主任务时，无人机需要智能决策系统来进行轨迹规划与巡游优化。鉴于其机载电池容量有限，一个关键设计挑战是确保底层算法能在长途飞行中高效优化任务目标并协同充电操作。有鉴于此，本工作对能量受限无人机的自动化巡游管理系统进行了全面研究：（1）我们构建了一个机器学习模型，在考虑现实因素与外部气象条件的情况下估算典型多旋翼无人机的能量消耗。（2）利用该模型，将飞行任务规划与充电优化联合问题表述为多准则非对称旅行商问题（ATSP），其中无人机寻找时间最优且能量可行的巡游路线，访问所有目标点并在必要时充电。（3）我们设计了一种具有可证明最坏情况性能保证的高效近似算法，并将其实现于无人机管理系统中，支持动态环境下的实时飞行路径跟踪与重计算。（4）所提方法的有效性与实用性通过大量数值仿真及真实世界实验得到验证。
引用
@article{arxiv.1703.10049,
title = {Autonomous Recharging and Flight Mission Planning for Battery-operated Autonomous Drones},
author = {Rashid Alyassi and Majid Khonji and Areg Karapetyan and Sid Chi-Kin Chau and Khaled Elbassioni and Chien-Ming Tseng},
journal= {arXiv preprint arXiv:1703.10049},
year = {2023}
}