Echtzeitfähige Bahngenerierung zur verhaltensbasiertenSteuerung eines unbemannten Flugzeugs (UAV)

Abstract

Gegenstand dieser Studienarbeit ist die Entwicklung einer Bewegungsplanung für ein unbemanntes Flugzeug. Der Fokus wird dabei auf die Berucksichtigung der flugmechanischen Einschränkungen des Flugzeuges in der Bewegungsplanung gelegt. Es wird eine verhaltensbasierte Steuerung vorgestellt, die in der Lage ist, flugmechanische Begrenzungen mit einzubeziehen, und die sich aus Basisflugverhalten des Flugzeuges zusammensetzt. Zu diesen Basisflugverhalten zählen Flugphasen, wie ein Start, eine Warteschleife und eine Landung, die sich aus einzelnen Segmenten zusammensetzen und mithilfe einer State Machine umgesetzt werden können. Testergebnisse der verhaltensbasierten Steuerung in einer Software in the Loop Simulation werden vorgestellt. Zusätzlich zu den Basisverhalten werden Übergangsflugbahnen, welche die einzelnen Verhalten miteinander verbinden, umgesetzt. Für die Generierung dieser Übergangsflugbahnen wird eine von Frazzoli vorgestellte Variante des Rapidly-exploring Random Trees an die Verhaltensübergänge und die Flugeigenschaften des Flugzeuges angepasst. Der von Frazzoli vorgestellte Ansatz endet Verwendung, da dieser flugmechanische Begrenzungen berücksichtigen kann. Ergebnisse der Simulation des Bahnplanungsalgorithmus für die Übergangsflugbahnen werden sowohl für ein hindernisfreies als auch für ein urbanes Umfeld dargelegt.