竞速无人机机载安全保证：基于控制障碍函数的高速地理围栏
系统与控制
2022-01-13 v1 机器人学
系统与控制
摘要
本文详述了实际确保远程操控竞速无人机安全的理论与实现。我们在一架7英寸竞速无人机上、速度超过100 km/h时展示了鲁棒且实用的安全保证，仅利用10克微控制器上的在线计算。为实现该目标，我们采用控制障碍函数(CBFs)框架，其将保证的安全性表述为前向集合不变性。为使该方法实用，我们提出了一种隐式定义的控制障碍函数，其利用备份控制器实现无梯度评估以确保安全。应用于硬件的方法对飞手期望输入进行平滑、极小保守性的修正，使其能在无畏炸机的情况下挑战无人机极限。此外，该方法与既有飞控协同工作，在无邻近安全风险时飞行不受影响。其他益处包括无人机在失去视线或无线电失效时的安全与稳定。
引用
@article{arxiv.2201.04331,
title = {Onboard Safety Guarantees for Racing Drones: High-speed Geofencing with Control Barrier Functions},
author = {Andrew Singletary and Aiden Swann and Yuxiao Chen and Aaron D. Ames},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.04331},
year = {2022}
}
备注
8 pages, submitted to RAL option for ICRA 2022