面向双人自主无人机竞速的门感知在线规划
机器人学
2024-09-24 v2
摘要
过去五年中，自主四旋翼飞行器的飞行速度显著提高，尤其是在自主无人机竞速领域。然而，大多数研究主要关注单个四旋翼的激进飞行，将竞速门穿越问题简化为忽略竞速门朝向的航点通过问题。在本文中，我们提出了一种称为成对模型预测控制（PMPC）的系统方法，可以在线引导两架四旋翼飞行器以最短时间无碰撞地穿越竞速门。首先将飞行任务简化为质点模型航点通过问题，通过高效的两步速度搜索方法提供解析的时间最优参考。随后，我们利用竞速赛道的空间配置计算每个门的最优航向，以最大化四旋翼对后续门的可见性。为了处理不同的门朝向，我们引入了一种基于磁感线的空间曲线来引导四旋翼通过不同朝向的竞速门。此外，我们构建了一个非线性优化问题，使用质点轨迹作为初始值和参考以提高求解效率，使该方法能够在机载上以200 Hz的频率运行。通过仿真和实际实验验证了所提方法的可行性。在实际测试中，两架四旋翼在5 m × 4 m × 2 m的紧凑飞行场地内，在7个航点的竞速赛道上达到了6.1 m/s的最高速度。
引用
@article{arxiv.2402.18021,
title = {Gate-Aware Online Planning for Two-Player Autonomous Drone Racing},
author = {Fangguo Zhao and Jiahao Mei and Jin Zhou and Yuanyi Chen and Jiming Chen and Shuo Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.18021},
year = {2024}
}