A spherical amplitude-phase formulation for 3-D adaptive line-of-sight (ALOS) guidance with USGES stability guarantees

要約

最近提案された3D適応視線（ALOS）のパスフォローするアルゴリズムは、風、波、海流などの環境障害の下で、海洋船、航空機、および非白黒車の結合モーションダイナミクスに対処しました。
安定性分析により、北東型（NED）運動微分方程式の体速度ベースの振幅相表現を使用して、交差および垂直トラックエラーの均一な半分指数安定性（ユーザー）が確立されました。
この短い論文では、ALOSフレームワークを再訪し、新しい球状振幅相表現を紹介します。
この定式化により、ガイダンスエラーのより幾何学的に直感的で物理的に観察可能な説明が得られ、大幅に単純化された安定性証明が可能になります。
ボディフレーム速度から派生した垂直カニ角に依存していた以前のモデルとは異なり、新しい表現は代替の垂直カニ角を使用し、USGESプロパティを保持します。
また、一定の高度/深さや水平カニ角度ゼロなどの制限的な仮定を削除し、非ゼロロール、ピッチ、および飛行パス角を使用した一般的な3D操作に有効なままです。

要約(オリジナル)

A recently proposed 3-D adaptive line-of-sight (ALOS) path-following algorithm addressed coupled motion dynamics of marine craft, aircraft, and uncrewed vehicles under environmental disturbances such as wind, waves, and ocean currents. Stability analysis established uniform semiglobal exponential stability (USGES) of the cross- and vertical-track errors using a body-velocity-based amplitude-phase representation of the North-East-Down (NED) kinematic differential equations. In this brief paper, we revisit the ALOS framework and introduce a novel spherical amplitude-phase representation. This formulation yields a more geometrically intuitive and physically observable description of the guidance errors and enables a significantly simplified stability proof. Unlike the previous model, which relied on a vertical crab angle derived from body-frame velocities, the new representation uses an alternative vertical crab angle and retains the USGES property. It also removes restrictive assumptions such as constant altitude/depth or zero horizontal crab angle, and remains valid for general 3-D maneuvers with nonzero roll, pitch, and flight-path angles.

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