Побудова траєкторії польоту зліт/посадка на платформі UNITY

Abstract

Безпілотні літальні апарати (БПЛА) стають все більш корисними та цінними для завдань та місій, в яких участь людини є неможливою, оскільки це є небезпечним або достатньо складним. Серед цих транспортних засобів військові безпілотні літальні апарати стають дедалі популярнішим об'єктом для вивчення БПЛА з багатьох точок зору, таких як розвідка, реле зв'язку, бойові завдання тощо. Оптимізація траєкторії руху БПЛА, що стосується розвитку часу траєкторії польоту, є дуже важливою частиною системи автономного управління БПЛА. У більшості випадків планування траєкторії та планування шляху дуже схожі. Їх можна назвати оптимізацією траєкторії. Але в реальному сенсі справи ці дві речі насправді відрізняються. Планування траєкторії - це процес, при якому безпілотний літальний апарат знаходить тривимірний (3D) космічний шлях від вихідної точки до пункту призначення. 3D космічний шлях - це статичний геометричний шлях. Він не включає поняття часу. Однак результатами процесу планування траєкторії є шляхи польоту, що змінюються в часі. Результати включають стан польоту транспортних засобів. Як правило, модель та алгоритм рішення проблеми планування траєкторії складніші, ніж алгоритми задачі планування траєкторії. Однак багато ідей з алгоритмів планування шляху можуть допомогти вирішити проблему планування безпілотного літального апарату. Для багатьох простих сценаріїв простіші алгоритми планування траєкторії можуть швидко та ефективно запропонувати деякі схематичні та плавні результати польоту для автоматичної системи управління безпілотного літального апарата. Обидва вони дуже важливі для автономної системи безпілотного літального апарата. Проблема планування та оптимізації траєкторії безпілотного літального апарата широко виникає у багатьох умовах, що включають спостереження, пошук, рятувальні місії, географічні дослідження, військові та охоронні програми. Завданням даної роботи є вирішення проблеми оптимізації спільної траєкторії руху безпілотного літального апарата MQ-9 Reaper. Головне - знайти більш ефективні, більш реалістичні та неоптимальні траєкторії для безпілотних літальних апаратів, не роблячи занадто багато спрощуючих припущень щодо траєкторій. Але на цьому шляху виникає багато проблем. Перша проблема полягає у відсутності розумних систематичних досліджень загальних систем вирішення проблем. Інша проблема полягає в тому, що для спрощення проблеми існує занадто багато припущень щодо спрощення моделей літаків. Зіткнувшись із цими проблемами, для вирішення цієї задачі оптимізації траєкторії висувається ієрархічна стратегія оптимізації, заснована на офлайн-процесі планування шляху та процесі онлайн-планування траєкторії. Ця ієрархічна стратегія оптимізації може покращити ефективність рішення, підвищити фактичність результату та забезпечити результати в реальному часі. Метод ієрархічної оптимізації включає процес планування шляху та процес планування траєкторії. Для того, щоб зробити процес планування траєкторії більш ефективним та більш реальним, вводиться процес автономного планування шляху для завершення окремих попередніх робіт з планування точок траєкторії. Динамічні та кінематичні обмеження безпілотного літального апарату в цьому процесі просто включають обмеження швидкості та нормальне обмеження перевантаження. Результати моделювання покажуть, що алгоритм стратегії ієрархічної оптимізації ефективний для проблеми оптимізації траєкторії безпілотного літального апарату. Достовiрнiсть та обгрунтованiсть результатiв, отриманих в дипломної роботи, забезпечується вiдповiднiстю розроблених моделей та алгоритмiв відомим теоретичним результатам i реальним процесам польоту ПС.