具有跑道对准的六自由度飞机着陆轨迹规划

本文提出了一种用于生成六自由度 (6-DoF) 飞机进近与着陆轨迹的数值优化算法。我们通过将轨迹优化问题表述为包含额外现实运行约束（包括 6-DoF 飞机动力学、跑道对准、恒定风场和避障）的形式，改进了现有的飞机着陆轨迹生成研究，从而得到一个连续时间非凸最优控制问题。特别地，跑道对准约束强制飞机轨迹仅在最终进近阶段与跑道对齐。这是一个新颖的特征，对于防止进近过于陡峭或过于平缓至关重要。所提方法通过多阶段轨迹规划方案对跑道对准约束进行建模，仅在最终进近阶段施加对准条件。我们将该表述与现有的用于跑道对准的状态触发约束表述进行了比较。为求解所表述的问题，我们设计了一种名为 xPTR 的新型序列凸规划算法，该算法通过引入外推步骤以加速收敛，从而扩展了惩罚信任域 (PTR) 算法。我们通过广泛的数值模拟（包括蒙特卡洛研究）验证了所提方法，以评估算法对变化初始条件的鲁棒性。