Model predictive altitude and velocity control in ergodic potential field directed multi-UAV search

要約

この研究は、標高の変化によって特徴付けられる多様な地形上で複数の UAV 調査ミッションを実行するという課題に取り組んでいます。
このアプローチは、高度な 2 次元エルゴディック探索技術と UAV の高度および速度のモデル予測制御を統合します。
高度と速度の最適化は、複数の目的と制約を考慮して、予想される UAV 地上ルートに沿って実行されます。
これにより、地形や UAV の動作および感知特性に合わせた飛行計画が得られます。
提案された UAV の動作制御戦略は、現実的な捜索ミッションと実際の地形モデルのシミュレーションを通じて評価されます。
結果は、モデルの予測高度および速度制御と 2 次元のポテンシャル場誘導エルゴディック検索との統合が成功したことを示しています。
UAV の高度を理想に近いレベルに調整すると、感知範囲の利用が容易になり、捜索の効率が高まります。
さらに、制御アルゴリズムはリアルタイム計算が可能であり、現実世界のシナリオでの実用化が促進されます。

要約(オリジナル)

This research addresses the challenge of executing multi-UAV survey missions over diverse terrains characterized by varying elevations. The approach integrates advanced two-dimensional ergodic search technique with model predictive control of UAV altitude and velocity. Optimization of altitude and velocity is performed along anticipated UAV ground routes, considering multiple objectives and constraints. This yields a flight regimen tailored to the terrain, as well as the motion and sensing characteristics of the UAVs. The proposed UAV motion control strategy is assessed through simulations of realistic search missions and actual terrain models. Results demonstrate the successful integration of model predictive altitude and velocity control with a two-dimensional potential field-guided ergodic search. Adjusting UAV altitudes to near-ideal levels facilitates the utilization of sensing ranges, thereby enhancing the effectiveness of the search. Furthermore, the control algorithm is capable of real-time computation, encouraging its practical application in real-world scenarios.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google