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Echtzeitfähige Minimierung der Trajektorienzeit in dichter Hinderniskulisse für einen unbemannten Hubschrauber

Schopferer, Simon (2013) Echtzeitfähige Minimierung der Trajektorienzeit in dichter Hinderniskulisse für einen unbemannten Hubschrauber. Diploma. DLR-Interner Bericht. DLR-IB 111-2013/24, 82 S.

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Abstract

Die automatisierte Planung von Flugbahnen ist eine Voraussetzung für den Einsatz unbemannter Hubschrauber in Umgebungen, in denen eine stabile Datenverbindung zur Bodenstation nicht gewährleistet werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein echtzeitfähiges Verfahren für die Planung lokal begrenzter Bahnen vorgestellt, welches die Flugleistungen des Hubschraubers berücksichtigt und kurze Trajektorienzeiten auch in Umgebungen mit dichter Hinderniskulisse ermöglicht. Als Grundlage für die Planung werden aus linearen Segmenten bestehende kollisionsfreie Bahnen zum jeweiligen Zielpunkt verwendet, welche mithilfe eines Sampling-basierten Pfadplanungsalgorithmus’ erstellt werden. Dieser Ansatz entspricht einer Entkopplung der verschiedenen Anforderungen an die Flugbahnen, so dass eine schrittweise Erfüllung der Kollisionsfreiheit und der Durchführbarkeit und damit eine effiziente Bahnplanung möglich ist. Durch eine Begrenzung der Abweichung der geglätteten Bahnen von den linearen Bahnsegmenten wird inerseits die Kollisionsfreiheit gewährleistet und andererseits eine Berücksichtigung der in der globalen Planung verwendeten Gütekriterien vorgenommen. Im Fall einer Umplanung während des Fluges durch unbekanntes Gelände wird diese Begrenzung für einen lokalen Bereich aufgehoben, um einen sicheren Übergang auf die neue Flugbahn unter Berücksichtigung der dynamischen Grenzen des Hubschraubers zu erlauben. Anhand der in Simulationen erreichten Trajektorienzeiten für verschiedene ergleichsszenarien wird eine Einschätzung der Effizienz und Leistungsfähigkeit des vorgestellten Verfahrens in Relation zu den Ergebnissen aufwändiger numerischer Optimierungsverfahren zur Planung nahezu zeitoptimaler Flugbahnen vorgenommen.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/82614/
Document Type:Monograph (DLR-Interner Bericht, Diploma)
Title:Echtzeitfähige Minimierung der Trajektorienzeit in dichter Hinderniskulisse für einen unbemannten Hubschrauber
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Schopferer, Simonsimon.schopferer (at) dlr.deUNSPECIFIED
Date:30 May 2013
Refereed publication:No
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:82
Status:Published
Keywords:UAV Mission Planning, Motion Planning, Trajectory Optimization, Collision Avoidance, Sensor-based Planning, Sampling-based Motion Planning, Rotorcraft, Unmanned Aircraft
Institution:Institut für Flugsystemtechnik
Department:Unbemannte Luftfahrtzeuge
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:Rotorcraft (old)
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L RR - Rotorcraft Research
DLR - Research theme (Project):L - The Smart Rotorcraft (old)
Location: Braunschweig
Institutes and Institutions:Institute of Flight Systems > Unmanned Aircraft
Deposited By: Adolf, Florian-Michael
Deposited On:17 Jul 2013 16:15
Last Modified:17 Jul 2013 16:15

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