Plánování trajektorií minimalizující energii při agilním letu bezpilotního vzdušného prostředku

Abstract

Minimalizování energie trajektorie je kvůli omezenosti kapacity baterie nezbytné pro prodloužení doby letu a efektivity autonomních bezpilotních prostředků (UAVs). Tato práce se zabývá přeplánováním trajektorie, která využívá zjednodušeného modelu hmotného bodu, s cílem minimalizovat spotřebu energie multirotorového UAV. Je zde navržen postup výpočtu energie trajektorie na základě tahového zrychlení UAV. Dále představujeme algoritmus založený na gradientní metodě pro minimalizaci spotřeby energie trajektorie pomocí optimalizace tahového zrychlení a rychlosti. Nakonec porovnáváme spotřebu energie trajektorií s trajektoriemi minimalizujícími čas a také s těmi, které využívají polynomiální reprezentaci.

Minimizing trajectory energy is essential to extend the flight time and efficiency of autonomous (UAVs) due to the limited battery capacity. This work deals with trajectory replanning that uses a simplified point-mass model to minimize the energy consumption of a multirotor UAV. A method for calculating trajectory energy based on the UAV thrust acceleration is proposed. Furthermore, we present an algorithm based on the gradient method to minimize trajectory energy consumption by optimizing thrust acceleration and velocity. Finally, we compare the energy consumption of trajectories with time-minimizing trajectories and also with those using polynomial representation.