利用隐藏凸结构实现适用于嵌入式硬件的固定翼飞行器快速三维轨迹优化
机器人学
2021-09-28 v1
摘要
大多数市售固定翼飞行器（FWV）仅能搭载如 Jetson TX2 等小型轻量计算硬件。在这些计算资源上求解非线性轨迹优化在计算上极具挑战性，即使仅考虑运动学模型亦然。最重要的是，随着环境变得愈发杂乱，计算时间会急剧增加。在本文中，我们向克服这一瓶颈迈出了一步，提出了一种轨迹优化器，在典型的城市环境设置下，该优化器在传统笔记本电脑/台式机和 Jetson TX2 上均能实现实时性能。我们的优化器基于一项新颖的洞察：看似非线性的 FWV 轨迹优化问题具有隐式的多重凸结构。我们的优化器通过结合交替最小化、Bregman 迭代和交替方向乘子法的多种概念来利用这些计算结构。我们表明，在以控制和到达目标的代价衡量的求解质量以及计算时间方面，我们的优化器均优于最优控制求解器 ACADO 中序列二次规划方法的 SOTA 实现。
引用
@article{arxiv.2109.12609,
title = {Embedded Hardware Appropriate Fast 3D Trajectory Optimization for Fixed Wing Aerial Vehicles by Leveraging Hidden Convex Structures},
author = {Vivek Kantilal Adajania and Houman Masnavi and Fatemeh Rastgar and Karl Kruusamae and Arun Kumar Singh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.12609},
year = {2021}
}
备注
Accepted to IEEE IROS 2021