基于控制障碍函数的无人机安全控制器在自主空域跟踪与跟随系统中的应用
机器人学
2023-12-29 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
无人机（UAV）的安全操作对于各种任务关键和安全关键的无人机应用至关重要。在空域目标跟踪与跟随的背景下，无人机需要跟踪一个飞行目标，避免碰撞并紧密跟随其轨迹。当飞行目标是非合作且运动不规律时，安全情况变得关键且更加复杂。本文提出了一种用于自主快速移动动态四旋翼无人机跟踪并跟随另一个目标无人机的碰撞避免方法。这是通过设计一个安全控制器实现的，该控制器最小程度地修改来自轨迹跟踪控制器的控制输入，并保证安全。该方法使我们提出的安全控制器能够与现有的飞行控制器配对。我们的安全控制器使用基于控制障碍函数的二次规划（CBF-QP）来产生最优控制输入，实现安全操作，同时紧密跟随目标的轨迹。我们在PX4飞行控制器上的AirSim模拟器中实现了我们的解决方案，并通过多个场景和轨迹的多次模拟实验验证了我们的方法。
引用
@article{arxiv.2312.17215,
title = {Control Barrier Function Based UAV Safety Controller in Autonomous Airborne Tracking and Following Systems},
author = {Promit Panja and Jesse B. Hoagg and Sabur Baidya},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.17215},
year = {2023}
}