非収束計算と厳密な力学的根拠の付与を特徴とする飛行軌道生成の研究

非收敛计算和严格力学基础的飞行轨迹生成研究

• 批准号: 14J07733
• 负责人: 伊多倉 京士朗
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J07733/
• 关键词: 誘導; 障害物回避; リアルタイム; 軌道; 衝突回避; ランダム探索; ダイナミックインバージョン; 誘導; 障害物回避; リアルタイム; 軌道; 衝突回避; ランダム探索; ダイナミックインバージョン

昨年度までに構築した誘導アルゴリズム(以下，軌道プランナ)を用いて，今年度は検証を行った．まず，6自由度シミュレーションにより火星探査航空機の100km探査ミッションを行った．はじめに，軌道プランナにより一度だけ軌道生成を行い，それを目標軌道として軌道更新を行わず飛行シミュレーションをしたところ，制御不良やモデル誤差が要因となり，次第に目標軌道から逸脱して山に追突しミッションに失敗する結果となった．次に，一定周期でリアルタイムに軌道を更新してシミュレーションを行った．120秒ごとに軌道プランナにより軌道を更新するため，当初の目標軌道から逸脱しても現在位置からの軌道修正が行われるため，100kmの探査ミッションに成功した．これにより，軌道プランナを用いたリアルタイム誘導の有効性が確認できた．さらに，実証実験のため小型無人航空機を開発した．この機体には，各種センサを搭載しており，リアルタイムに飛行データを取得できる．この機体に軌道プランナを実装し，リアルタイムオンボード誘導計算飛行実験を行った．この飛行実験では3種類の仮想障害物配置パターンを設けて，飛行中のデータを用いて軌道計算を実施した．3種類のいずれの飛行環境においても障害物を回避して目的地に到達する軌道を描くことに成功した．また，軌道プランナの計算時間も計測した．結果としては，すべての障害物パターンの平均計算時間が約0.3秒という結果が得られた．これは誘導アルゴリズムとしては十分に高速な結果であり，軌道プランナが高速なアルゴリズムであることが実証された．

今年，我们使用指南算法（以下称为轨道策划者）进行了验证，直到去年。首先，我们使用六度自由模拟进行了100公里的火星勘探飞机勘探任务。首先，仅使用轨道规划仪生成轨道，然后将目标轨道用作目标轨道，并用于飞行模拟。这样做的原因是，控制不良和模型错误是因素，逐渐偏离目标轨道并碰撞到山上，导致任务失败。接下来，该轨迹在一定时期实时更新，并进行了模拟。由于轨道规划师每120秒更新一次轨道，即使轨道偏离了原始目标轨道，该轨道也将从当前位置纠正，因此100公里的勘探任务是成功的。这证实了使用轨道规划人员实时指导的有效性。此外，开发了用于示范实验的小型无人驾驶汽车。该飞机配备了各种传感器，可以实时获取飞行数据。在这架飞机上实施了轨道规划师，并进行了实时的机上指导计算飞行实验。在此飞行实验中，提供了三种类型的虚拟障碍物放置模式，并在飞行过程中使用数据进行了轨道计算。在所有三个不同的飞行环境中，我们都能够成功地绘制避免障碍并到达目的地的轨迹。我们还测量了轨道规划师的计算时间。结果是所有障碍模式的平均计算时间约为0.3秒。对于指导算法来说，这是一个足够快的结果，并且已经证明轨道策划者是快速算法。