طراحي و پياده سازي سيستم فرودخودكار براي هواپيماي بدون سرنشين بر اساس سيستم ناوبري تصويري زمين پايه

Design and Implementation of Automatic Landing System for UAVs via Ground-based Vision Navigation System

در اين مقاله يك روش جديد جهت فرودخودكار پرنده‌هاي بدون سرنشين بر اساس يك سامانه تصويري زمين پايه پيشنهاد گرديده است. فرودخودكار يك مساله چالش برانگيز در تمامي پرنده‌‌ها بوده و اكثر سوانح در اين فاز پرواز رخ‌ مي‌دهد. يك سيستم فرود خودكار كم هزينه، با قابليت استفاده در انواع پرنده‌ها و قابل انتقال به باندهاي مختلف بشدت مورد نياز صنايع فعال در اين حوزه است. در روش پيشنهادي در اين مقاله، يك سامانه ناوبري تصويري زمينه پايه كه مجهز به سيستم تعقيب هدف و يك فاصله‌ياب ليزري است، بر روي انتهاي مركز باند نصب مي‌شود. اين سامانه اطلاعات موقعيت پرنده را نسبت به باند فرود براي آن ارسال مي‌نمايد. بر اساس محاسبات انجام شده در اين مقاله، دقت اين سامانه در فاز فرود حدود 20 برابر بيش از سامانه GPS است. در ادامه، يك الگوريتم فرود جهت توليد مسير پروازي مطلوب جهت يك فرود خودكار و ايمن پيشنهاد مي‌شود. اين الگوريتم، از دو سيستم هدايت سمت بر اساس هدايت ميدان برداري تصويري و هدايت طولي بر اساس فاز سرش و فاز فلر بهره مي‌برد. نتايج اين مقاله به صورت سخت افزار در حلقه بر روي پرنده هدف پياده سازي و ارائه گريده است

In this paper, a new automatic landing system is suggested for unmanned aerial vehicles based on a groundbased vision system. Auto-land is the main challenge in all kinds of UAVs where the most accidents happen in the phase of flight. A low-cost auto-landing system, which is useful for variety types of UAVs and movable between different runways, is required in UAV’s industries. In the proposed method, a vision navigation system equipped with a tracking systems and a Laser distance finder is mounted on the center and end of the runway. The navigation system calculates the position of the target UAV and communicates it to the UAV. Some computations show that the accuracy of the system is approximately 20 times more than GPS for landing phase. In follows, a landing algorithm is suggested for obtaining optimal flight path for a safe landing. The algorithm employs two guidance systems for calculating the desired altitude based on image vector field guidance law (IVFGL) and desired heading based on descent and flare phases. The results of this article are investigated by implementation with hardware in the loop on the UAV.