Алгоритм формирования гладких программных траекторий движения БПЛА

Вагизов М. Р., Хабаров С. П.

Читать статью полностью

  Алгоритм формирования гладких программных траекторий движения БПЛА(1,84 MB)

Аннотация

Формирование полётного задания – это первоначальная задача эксплуатации БПЛА при мониторинге линейных объектов (гидрологических объектов, газопроводов, дорог, линийэлектропередач). Она решается путем формирования программных траекторий движения, задаваемых совокупностью путевых точек. При использовании БПЛА самолётного типа дополнительно еще накладываются требования по гладкости программной траектории с учетом допустимого радиуса поворота БПЛА. Особенность предложенного подхода в том, что основные расчеты проводятся на фрагменте сферической поверхности Земли, где между собой дугами заданного радиуса сопрягаются не прямолинейные участки траекторий, а сегменты дуг большого радиуса (ортодромии). Это приводит к тому, что появляется возможность точки переключения управления определять в виде значений географических координат, что при наличии на БПЛА датчика GPS положения позволяет полностью автоматизировать процесс его движения по опорной траектории.

Ключевые слова:

беспилотные летательные аппараты – drones; траектория движения – trajectory; алгоритмы – algorithms; БПЛА – UAVs.

Список литературы

1. Применение беспилотных летательных аппаратов в географических исследованиях / Материалы Всероссийской научно-практической конференции, Иркутск, 22–23 мая 2018. – Иркутск: Издательство Института географии им. В.Б. Сочавы Сибирского отделения Российской академии наук, 2018. – 135 c.

2. Петров, А. А. Государственная инвентаризация лесов при помощи беспилотных летательных аппаратов ГЕОСКАН / А.А. Петров, М.Р. Вагизов // Актуальные вопросы в лесном хозяйстве. Материалы III международной научно-практической конференции молодых ученых, 2019. – С. 169–173.

3. The use of unmanned aerial vehicle (UAV) for inventory and assessment of the experimental plantation in Lisino training and experimental forest of Saint-Petersburg State Forest Technical university / A. Alekseev [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. IV scientific-technical conference "Forests Of Russia: Policy, Industry, Science And Education", 2019. – P. 012004.

4. Экологический мониторинг с использованием сверхлёгких летательных аппаратов для нужд народного хозяйства / В.П. Зволинский [и др.] // Мониторинг. Наука и технологии. – 2011. – № 4 (9). – С. 53–66.

5. Яготинцева, Н. В. Экспертная система принятия решения по выбору структуры геоинформационной системы корабля / Н.В. Яготинцева, В.В. Грызунов, Т.М. Татарникова // Материалы международной конференции по мягким вычислениям и измерениям, 2018. – Т. 2. – С. 76–78.

6. Заяц, A. М. Исследование алгоритма работы распределенной системы мониторинга лесных территорий / A.М. Заяц, С.П. Хабаров // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. – 2019. – № 229. – С. 243–254.

7. Dubins, L. E. On curves of minimal length with a constraint on average curvature and with prescribed initial and terminal positions and tangents / L.E. Dubins // American Journal of Mathematics. – 1957. – Vol. 79. – P. 497–516.

8. Автоматизированные системы управления воздушным движением. АС УВД: новые информационные технологии в авиации / Р.М. Ахмедов [и др.] ; под ред. С.Г. Пятко, А.И. Красова. – СПб.: Политехника, 2004. – 446 с.

9. Meyer, Y. On Dubins paths to intercept a moving target / Y. Meyer, T. Shima, P. Isaiah // Automatica. – 2015. – Vol. 53. – P. 256–263.

10. Silverberg, L. Dubins Waypoint Navigation of Small-Class Unmanned Aerial Vehicles / L. Silverberg, D. Xu // Open Journal of Optimization. – 2019. – Vol. 8 (02). – P. 59–72.

11. Pecsvaradi, T. Optimal horizontal guidance law for aircraft in the terminal area / T. Pecsvaradi // IEEE Transactions on Automatic Control. – 1972. – Vol. 17, Iss. 6. – P. 763–772.

12. Bakolas, E. Optimal synthesis of the asymmetric sinistral/dextral Markov-Dubins problem / E. Bakolas, P. Tsiotras // Journal of Optimization Theory and Applications. – 2011. – Vol. 150 (2). – P. 233–250.

13. Симоненко, А. С. Множество достижимости для автомобиля Дубинса при несимметричном ограничении на управление / А.С. Симоненко, А.А. Федотов // Современные проблемы математики и ее приложений. Труды Международной (48-й Всероссийской) молодежной школы-конференции, Екатеринбург, 05–11 февраля, 2017. – С. 79–87.