Запечатлевая движение,
Создавая истории

Эффективные навигационные алгоритмы являются ключом к автономному полету квадрокоптеров в сложных условиях. Представление окружающей среды в компьютерной системе служит связующим звеном между модулями восприятия самолета и модулем планирования маршрута и имеет огромное влияние на качество рассчитанного маршрута. Были предложены различные алгоритмы для построения навигационных карт, каждый из которых соответствует различным методам планирования маршрутов.

Для улучшения автономных навигационных возможностей квадрокоптеров исследовательская группа Харбинского института технологии предложила новую карту-основу планирования (показано на Рисунке 1). В модуле картографирования полиэдрические структуры используются для представления наблюдаемых препятствий, а другая информация об окружении извлекается из карты занимаемости для поддержки планирования перемещений. В модуле планирования создается локальная топологическая карта, эффективно охватывающая окружающую область, что позволяет искать лучший маршрут с использованием сегментированных движущих примитивов. Затем самый безопасный и плавный маршрут получается с помощью полиномо-основного оптимизационного алгоритма.

Рисунок 1: Обзор карты основного планирования.

Эта основа планирования, основанная на карте, способна в реальном времени создавать полиэдрическое представление окружающей среды квадрокоптера, предоставлять полную информацию о потенциальных препятствиях и использовать планировщик топологии и стратегию ускоренного сегментированного поиска для генерации безопасных и плавных маршрутов с достаточным расстоянием от препятствий.

Обширные симуляции и эксперименты подтверждают эффективность этой новой карты-ориентированной планировочной системы. Реальный эксперимент в полете был проведен в помещении с использованием системы захвата движения NOKOV в качестве метода для сбора высокоточной информации о позициях во время полета квадрокоптера.

Рисунок 2: Экспериментальная летная среда для воздушных судов типа квадрокоптер.

Рисунок 3: Сгенерированная сеточная карта и полиэдрическая среда вокруг квадрокоптера.

Экспериментальные результаты показывают, что эта новая карта-ориентированная планировочная структура превосходит определенные базовые уровни как по вычислительной эффективности, так и по качеству маршрута. Надежность и эффективность этой структуры были подтверждены в реальных полетах.

Библиография:

Джунцзе Гао, Фэнхуа Хэ, Вэй Чжан и Юяо. (2023). Осведомленное о препятствиях топологическое планирование на основе полигональной репрезентации для квадрокоптеров. В Международной конференции по робототехнике и автоматизации (ICRA).