用于敏捷无人机飞行的多路标点最短时间轨迹实时规划
机器人学
2024-10-01 v2
摘要
我们解决了在多旋翼无人机上实现多路标点最短时间轨迹实时规划的挑战。以往的研究表明，实现真正最优时间轨迹在敏捷飞行期间进行频繁重规划方面计算需求过大，尤其是在性能较低的飞控计算机上。我们的方法通过采用点质量模型并引入新型迭代推力分解算法，克服了这一障碍，使无人机能够充分利用其整体推力，这是以往点质量方法所不能实现的。该方法还集成了重力和阻力建模，显著降低了高速轨迹的跟踪误差，这通过消融研究得以证明。当结合一种新的多路标点优化算法——采用梯度方法收敛至路标处的最优速度后，所提出的方法能在毫秒级生成最短时间的多路标点轨迹。我们提供的该方法作为开源软件包，在仿真和实际环境中均通过非线性模型预测控制进行了验证。以最高加速度达 3.5g 且速度超过 100 km/h 的条件，由本方法生成的轨迹与全多旋翼模型生成的轨迹相比，跟踪误差相甚至更小。
引用
@article{arxiv.2409.16074,
title = {Real-time Planning of Minimum-time Trajectories for Agile UAV Flight},
author = {Krystof Teissing and Matej Novosad and Robert Penicka and Martin Saska},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.16074},
year = {2024}
}