TUD

Institut für Automatisierungstechnik

SPLAM

Integrierte Bewegungsplanung und Navigation für 6-DoF Fluggeräte mit Beschränkungen und Unbestimmtheiten mittels prädiktiver Methoden

Laufzeit: 
11/2012 - 11/2015 
Projektleiter: 
Prof. Dr. techn. K. Janschek 
Mitarbeiter: 
Dipl.-Ing. M. Tkocz, Dipl.-Ing. M. Seemann 
Finanzierung: 
DFG 
Kooperation: 
Universität Stuttgart, Institut für Flugmechanik und Flugregelung 

Projektinhalt:

Zukünftige Luft- und Raumfahrzeuge sollen in erhöhtem Maße autonom agieren können. Die hierfür notwendigen Schlüsselfunktionen liegen in der Navigation sowie der Bewegungsplanung. In beiden Teilgebieten gab und gibt es zahlreiche Forschungsaktivitäten, die jedoch meistens eine der Funktionen isoliert betrachten. Das Ziel dieses Projektes ist es, beide Funktionen in einem integrativen Ansatz zu untersuchen, sowie deren Wechselwirkungen zu erforschen und zur Verbesserung der Bewegungsplanung zu nutzen.


Wechselwirkung zwischen Navigation und Bewegungsplanung am Wirkkreislauf eines mobilen robotischen Systems

Als Referenzszenario dient der autonome Flug durch ein unbekanntes Gebiet mit hoher Hindernisdichte. Dieses soll unter sinnvoller Beibehaltung einer Kursvorgabe sicher (garantiert kollisionsfrei) durchquert werden. Als Flugplattform wird ein Flächenflugzeug angenommen. Dieser Flugzeugtyp weist gegenüber rotorgetriebenen Fluggeräten (Helikopter, Multicopter) zusätzliche Flugbahnbeschränkungen auf (Flugenveloppe, Minimalgeschwindigkeit) und ist daher eine besondere Herausforderung für die Bewegungsplanung.


Visualisierung des Referenzszenarios

Der Vorteil einer integrierten Behandlung von Navigation und Bewegungsplanung ist an der nachfolgend dargestellten Situation erkennbar. Wenn sich die Bahnplanung für einen Weg fernab distinktiver Orientierungsmerkmale entscheidet (linkes Bild), leidet die Navigationsgüte darunter derart, dass im späteren Flugverlauf ein sicheres Durchqueren der Öffnung zwischen den beiden Hindernissen nicht mehr gewährleistet ist. Berücksichtigt die Bewegungsplanung dagegen die Anforderungen des Navigationsprozesses (rechtes Bild), ist auch eine Verbesserung der Navigationsqualität zu erwarten, die ihrerseits positiv auf die Bewegungsplanung zurückwirkt. Im konkreten Beispiel profitiert die Navigation derart von gekrümmten (beschleunigten) Trajektorienabschnitten sowie ausreichend vielen distinktiven Umgebungsmerkmale im Sensor-Sichtfeld, dass der anfängliche ?Umweg? durch eine verkürzte Strecke im späteren Flugverlauf mehr als kompensiert wird.


Verhalten Ohne SPLAM


Erwartetes Verhalten mit SPLAM

Stand: 21.05.2014 14:26
Autor: Webmaster IFA