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A Line-Graph Path Planner for Performance Constrained Fixed-Wing UAVs in Wind Fields

Benders, Sebastian und Schopferer, Simon (2017) A Line-Graph Path Planner for Performance Constrained Fixed-Wing UAVs in Wind Fields. In: 2017 International Conference on Unmanned Aircraft Systems, ICUAS 2017, Seiten 79-86. International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS), 13.-16. Juni 2017, Miami, USA. doi: 10.1109/ICUAS.2017.7991317.

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Kurzfassung

We present a runtime efficient approach to sampling-based path planning for fixed-wing unmanned aerial vehicles (UAV) based on line-graphs. Accounting for flight performance limits and the local prevailing wind, path planning is computationally expensive especially in 3D obstacle environments. A common approach is to solve the problem successively, i.e. to plan collision free paths, which are then transformed into feasible paths. However, this may compromise planning completeness if path smoothing fails. We show that line-graphs based on 3D probabilistic roadmaps can be used to effectively decouple the planning problem. The roadmap serves as a persistent free space representation of the environment and the corresponding linegraph is used to incorporate kinematic constraints to respect the fixed-wing flight performance limits in wind. Applying the A* graph-search on the line-graph instead of the 3D roadmap allows to efficiently find paths that respect these kinematic constraints without relying on path smoothing. Our results show that the presented approach can be used for near-realtime multi-query planning with varying wind conditions and flight performance constraints.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/112874/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:A Line-Graph Path Planner for Performance Constrained Fixed-Wing UAVs in Wind Fields
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Benders, Sebastiansebastian.benders (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schopferer, Simonsimon.schopferer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2017
Erschienen in:2017 International Conference on Unmanned Aircraft Systems, ICUAS 2017
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1109/ICUAS.2017.7991317
Seitenbereich:Seiten 79-86
Status:veröffentlicht
Stichwörter:UAV, Fixed-wing, Path Planning, Roadmap, Line-graph, Flight Envelope, Wind
Veranstaltungstitel:International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS)
Veranstaltungsort:Miami, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:13.-16. Juni 2017
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Systeme und Kabine (alt)
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Flugsystemtechnik > Unbemannte Luftfahrzeuge
Hinterlegt von: Benders, Sebastian
Hinterlegt am:18 Jul 2017 14:39
Letzte Änderung:20 Nov 2023 10:33

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