طراحي و توسعه سيستم برنامه ريزي مسير سه بعدي براي هواپيماي بدون سرنشين

3D Path Planning system Design and Development for Unmanned Aerial Vehicle

در اين مقاله هدايت و كنترل هواپيماهاي بدون سرنشين با استفاده از يك سيستم طراح مسير مستقل جهت انجام مأموريت­ها توسط هواپيما تحت شرايط مختلف و كم­ترين دخالت انساني مورد بحث و بررسي قرار گرفته شده است. يك سيستم مستقل را به دو بخش سيستم طراحي مسير و سيستم تعقيب مسير مي­توان تقسيم كرد. سيستم طراحي مسير وظيفه توليد يك مسير قابل پرواز را برعهده دارد و سيستم تعقيب مسير بايستي با توليد دستورات مناسب كنترلي، هواپيما را در اين مسير هدايت كند. در اين مقاله با در نظر گرفتن تعدادي نقاط مياني در يك محيط فرضيبه همراه موانع و نواحي پرواز ممنوع و استفاده از الگوريتم ژنتيك مسيري بهينه توليد شدهاست. اين مسير ممكن است با موانع برخورد داشته باشد. لذا مسير را براي جلوگيري از برخورد هواپيما با موانع تصحيح و سپس براي قابل پرواز بودن، با در نظر گرفتن محدوديت­هاي ديناميكي هواپيما هموار شده ­است و نهايتاً مسير، به­عنوان ورودي به هواپيما داده مي­شود. استفاده از روش هدايتBTTبا تركيب كنترل­كننده­هاي غيرخطي موجب شده­است عكس­العمل هواپيما در دنبال كردن مسير مرجع سريع­تر و با خطاي انحراف از مسير كم­تر صورت پذيرد كه كليه نتايج به­صورت شبيه­سازي­ ارائه خواهد شد.

In this paper guidance and control of UAVs has been discussed using autonomous path planning system to operate different missions under various conditions and with minimum human intervention. An autonomous system can be divided into path planning system and path following system. The path planning system is responsible for producing a flight path while the path following system generates proper commands to control and guide plane through the path. In this paper some waypoints has been considered in a hypothetical environment with obstacles and no fly zone regions and the optimal path is generated using genetic algorithm. First، the path will be refined to prevent from collusion، then in order to be a flyable path، we will smooth the path considering UAV’s dynamic constraints and finally the generated path is used as an input for UAV. Using BTT guidance method with nonlinear controllers have caused UAV to follow the reference path faster with lower deviation error from the path and all simulation results are shown.