极端风扰未知环境中无人机轨迹生成
系统与控制
2019-06-25 v1 机器人学
系统与控制
最优化与控制
摘要
军用、商业公司与学术界对无人机(UAV)的广泛使用持续推动着自主飞行器导航的研究,尤其是在变化的环境条件与超视距(BLOS)应用中。本文针对在风扰可能超出飞行器闭环稳定性边界的极端环境中运行的 UAV 轨迹生成问题。为此,开发了一种具有两种运行模式的控制器:(1)正常模式,与(2)漂移模式。在正常模式下,环境状况不超出飞行器的推力与传感器限制,而在漂移模式下则会超出。在漂移模式中,建立一个随盛行风移动的漂移坐标系,飞行器在其中保持控制权限以生成并跟踪轨迹。飞行器通过放宽惯性坐标系轨迹跟踪要求并在漂移坐标系中重新规划轨迹来保持控制权限。建立了保证以确保轨迹跟踪、碰撞规避以及遵守飞行器推力与传感器限制。仿真结果通过两种场景展示了算法特性。首先,比较了两架四旋翼的性能,其中一架使用漂移模式而另一架不使用。其次,多个飞行器穿过受保护环境与多风环境之间的两个狭窄开口,以展示基于环境条件对导航参数的机载更新。
引用
@article{arxiv.1906.09508,
title = {Trajectory Generation for UAVs in Unknown Environments with Extreme Wind Disturbances},
author = {Kenan Cole and Adam M. Wickenheiser},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.09508},
year = {2019}
}