Entwicklung von Algorithmen zur Berechnung von virtuellen Kräften und Momenten für die Obstacle Avoidance für einen Hubschrauber im bodennahen Langsamflug

Abstract

Das Institut für Flugsystemtechnik des Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt untersucht die Benefits aktiver Steuerorgane für die Hubschraubersteuerung. Als mögliches Anwendungsszenario hat sich eine Obstacle Avoidance durch haptische Rückmeldungen auf den Sidesticks zur Vermeidung von Kollisionen im bodennahen Langsamflug, auch unter eingeschränkten Sichtbedingungen, herauskristallisiert. In dieser Arbeit werden daher Algorithmen entwickelt, implementiert und getestet, welche für das „Translational Rate Command“ des generischen Hubschraubermodells „HeliFly“ passende haptische Rückmeldungen zur Warnung der Besatzung vor Hindernissen erzeugen. Die Entwicklung umfasst die Auswahl eines geeigneten Algorithmus zur Abstandsberechnung und Kollisionserkennung sowie die Implementierung verschiedener Algorithmen zur Berechnung von virtuellen Kräften, welche in haptische Rückmeldungen für das zyklische Steuer und das Giersteuer sowie das Kollektiv umgesetzt werden. Zusätzlich wird eine Infrastruktur zur Einbindung der Hindernisinformationen aus der vorhandenen Software zur Sensordatenfusion „F3S“ geschaffen, so dass die auf einem Echtzeitsystem implementierte Obstacle Avoidance jederzeit mit instantan erfassten Hindernisdaten arbeiten kann. Abschließend werden Use-Cases zur Verifikation und Validierung der entwickelten Algorithmen definiert, anhand derer die Obstacle Avoidance in einem Systemsimulator bewertet wird.