A novel metric for detecting quadrotor loss-of-control

要約

無人航空機 (UAV) は、産業と社会の両方に不可欠な部分になりつつあります。
特に、クワッドローターは現在、さまざまな分野で非常に貴重であり、空中マニピュレーターの組み込みなどの最近の開発により、その汎用性はさらに拡大しています。
UAV の普及が進むにつれ、制御不能 (LOC) を防ぐことがますます懸念されています。
残念ながら、LOC はクアッドローターや他の多くの自律システムに対して明確に定義されていません。
さらに、既存の定義は多くの場合不完全で制限的です。
クワッドローターの LOC を検出するために、アクチュエーターの機能に基づいた新しいメトリックが導入されています。
LOC 検出に対するこのメトリクスの可能性は、シミュレートされたクワッドローター飛行データと実際のクアローター飛行データの両方を通じて実証されています。
故障の発生と性質についての明確な知識がなくても、アクチュエータの故障によって引き起こされる LOC を検出できます。
提案されたメトリクスは、クアッドローターが損傷を受けていないにもかかわらず、積極的なヨーイング操作によって制御を失うような、より微妙なケースでも LOC を検出できるほどの感度を備えています。
このメトリクスはシステムとアクチュエータのモデルのみに依存するため、他のシステムにも適用できるほど一般的です。

要約(オリジナル)

Unmanned aerial vehicles (UAVs) are becoming an integral part of both industry and society. In particular, the quadrotor is now invaluable across a plethora of fields and recent developments, such as the inclusion of aerial manipulators, only extends their versatility. As UAVs become more widespread, preventing loss-of-control (LOC) is an ever growing concern. Unfortunately, LOC is not clearly defined for quadrotors, or indeed, many other autonomous systems. Moreover, any existing definitions are often incomplete and restrictive. A novel metric, based on actuator capabilities, is introduced to detect LOC in quadrotors. The potential of this metric for LOC detection is demonstrated through both simulated and real quadrotor flight data. It is able to detect LOC induced by actuator faults without explicit knowledge of the occurrence and nature of the failure. The proposed metric is also sensitive enough to detect LOC in more nuanced cases, where the quadrotor remains undamaged but nevertheless losses control through an aggressive yawing manoeuvre. As the metric depends only on system and actuator models, it is sufficiently general to be applied to other systems.

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