طراحي الگوريتم عبور از مانع در برخورد هاي غيرمترقبه پهپادهاي بال ثابت

Design of obstacle avoidance algorithm for fixed-wing UAVs in unexpected collisions

در اين مقاله طراحي الگوريتم عبور از مانع براي پهپادهاي بال ثابت در مواجهه با موانع متحرك و برخوردهاي غير مترقبه مد نظر است. روش هاي متداول در طراحي سامانه هاي عبور از مانع مورد بررسي قرار گرفته و از آن بين روش توابع پتانسيل بدليل مناسب بودن براي سامانه هاي برخط و موانع ناشناخته، بعنوان مبناي طراحي الگوريتم مزبور مورد استفاده قرار گرفته است. اما بدليل ديناميك غيرهولونوميك پهپادهاي بال ثابت چالش هايي از قبيل كمينه هاي محلي توابع پتانسيل، حداقل سرعت واماندگي و حداقل شعاع گردش پهپادهاي بال ثابت به هنگام برخورد با مانع وجود دارد كه در اين تحقيق با معرفي يك روش ابتكاري اقدام به حل آن مسائل شده است. در نهايت با اعمال الگوريتم پيشنهادي بر ديناميك غيرخطي يك پهپاد بال ثابت و شبيه سازي در نرم افزار متلب براي سناريوهاي مختلف، عملكرد اين الگوريتم مورد بررسي قرار گرفته است.

This paper investigates the obstacle avoidance problem of fixed-wing Unmanned Aerial Vehicles (FWUAVs) while considering moving obstacles and unexpected collisions. The routine methods in designing obstacle avoidance systems are investigated and the potential function approach is selected since it is suitable for online missions and unexpected collisions. Due to the non-holonomic dynamic of FWUAVs, several challenges including the local minima, minimum stall speed, and minimum turn radius exist in obstacle avoidance. In this research, a novel approach is introduced to resolve the above challenges. Finally, the performance of the proposed algorithm is demonstrated through the application of the proposed algorithm on the nonlinear dynamic of FWUAV in several simulation scenarios in Matlab.