مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

احتساب خطای ناوبری در طراحی مسیر پروازی بهینه و مقید بر فراز عوارض زمینی برای پرنده های بدون سرنشین

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی هوافضا- دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
2 دانشکده مهندسی برق دانشگاه تهران
چکیده
در این مقاله، به مسئله تاثیر خطای ناوبری در طراحی مسیر پرنده‌های بدون سرنشینی که ملزم به پرواز برفراز عوارض زمینی در ارتفاع پایین هستند پرداخته شده است. باتوجه به اینکه سیستمهای ناوبری اینرسی مشکل افزایش انحراف برحسب زمان دارند، داشتن پرواز ایمن و بدون برخورد با عوارض زمینی در ارتفاعات پایین، از نکات اساسی طراحی مسیر اینگونه پرنده‌ها تلقی می‌گردد. از طرف دیگر، بعضی پرنده ها از تِرکام به عنوان سیستم کمک ناوبری استفاده می‌کنند. این سیستم در مناطق ناهموار کارایی بیشتری دارد و لذا تامین الزامات آن در کنار قیود دیگر کار پیچیده‌ای است. در این مقاله تلاش شده محددودیتهای فوق در فرآیند طراحی مسیر لحاظ گردد. برای این منظور، از الگوریتمی مبتنی برشبکه جریان لایه‌ای روی نقشه‌های دیجیتالی عوارض زمینی استفاده شده که قابلیت بالایی در پذیرش انواع قیود داشته و مسیری بهینه و قطعی تولید می‌نماید. بنابراین با بکارگیری معادلات دینامیک حرکت سه بعدی پرنده در فضای گسسته همراه با قیود دینامیکی و معیارهای بهینگی مختلف، مدل کاملی از خطای ناوبری و همچنین پارامترهای تاثیرگذار ترکام در الگوریتم مزبور اضافه شده تا مسیر شدنی تولید نماید که احتمال برخورد به عوارض به صفر کاهش یابد، ضمن اینکه الزامات ترکام را تامین نماید. الگوریتم حاصله با اعمال شرایط اولیه و در کمترین زمان ممکن، مسیر مزبور را تولید می‌کند. نتایج عددی، صحت این مسئله را نشان می‌دهد
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Navigation Error Effect in the Terrain Following Based Constraint Optimal Trajectory Design for UAVs

نویسندگان English

Reza zardashti 1
Amir Ali Nikkhah 1
Mohammad Javad Yazdan Panah 2
چکیده English

In this paper, the problem of the navigation error effect for the optimal and constraint Trajectory of the UAVs that are required to fly at low altitude over terrains has been discussed. Due to the increasing deviation problem of inertial navigation systems in terms of time, having a safe flight and collision avoidance with terrain at low altitude is the main point in the trajectory design of this type of the vehicles. On the other hand, some of these vehicles use Terrain Contour Matching (TERCOM) as a navigation aiding system. This system is more efficient in rough terrains, and providing the requirements of this system beside other constraints is a complex task. In this paper is tried to meet these constraints in the trajectory design process. For this purpose, an algorithm based on the layered network flow on the digital terrain maps used in a manner that has a high potential in adoption of various constraints and optimal trajectory is generated. Then, using equations of motion on a terrain digital data in 3D space with the dynamical constraints and different optimality criteria, a complete model of navigation error and also parameters affecting TERCOM has been developed to generate feasible path reducing terrain collision probability to zero.. Numerical results show validity of this issue.

کلیدواژه‌ها English

Trajectory Design
Unmanned Aerial Vehicle
Navigation Error
Network Flow
TERCOM