tailieunhanh - Thuật toán dẫn đường cho UAV dựa trên hệ tọa độ Serret-Frenet

Bài viết đề xuất sử dụng hệ tọa độ Serret-Frenet trong dẫn đường bám theo quỹ đạo trơn có độ cong bất kỳ. Nhờ sử dụng hệ tọa độ Serret-Frenet bài toán xác định khoảng cách từ UAV đến đường quỹ đạo được giải phóng, làm giảm sự phức tạp của của thuật toán bám đường quỹ đạo, đồng thời cũng loại bỏ được điểm kỳ dị trong thuật toán bám đường khi UAV nằm trên tâm của cung tròn. | Thuật toán dẫn đường cho UAV dựa trên hệ tọa độ Serret-Frenet Nghiên cứu khoa học công nghệ THUẬT TOÁN DẪN ĐƯỜNG CHO UAV DỰA TRÊN HỆ TỌA ĐỘ SERRET-FRENET Phạm Thị Phương Anh1*, Nguyễn Vũ2, Phan Tương Lai3 Tóm tắt: Bài báo đề xuất sử dụng hệ tọa độ Serret-Frenet trong dẫn đường bám theo quỹ đạo trơn có độ cong bất kỳ. Nhờ sử dụng hệ tọa độ Serret-Frenet bài toán xác định khoảng cách từ UAV đến đường quỹ đạo được giải phóng, làm giảm sự phức tạp của của thuật toán bám đường quỹ đạo, đồng thời cũng loại bỏ được điểm kỳ dị trong thuật toán bám đường khi UAV nằm trên tâm của cung tròn. Trong bài báo, chế độ trượt với mặt trượt phi tuyến được sử dụng để mang lại chất lượng cao cho hệ thống dẫn. Từ khóa: Điều khiển UAV; Bám đường; Serret-Fernet. 1. MỞ ĐẦU Có rất nhiều thuật toán dẫn đường cho UAV bám theo đường quỹ đạo được xây dựng trước, thuật toán dẫn đường phi tuyến[1], thuật toán dẫn đường trên cơ sở trường véc tơ [2], thuật toán bám đường trên cơ sở bộ điều chỉnh toàn phương tuyến tính [3], thuật toán bám đuổi và thuật toán bám theo đường ngắm [4], dẫn đường áp dụng chế độ trượt [5]. Chế độ trượt mang lại hiệu quả cao, nhất là khi sử dụng trượt phi tuyến. Tuy nhiên, trong mọi bài toán dẫn đường cần xác định được khoảng cách từ UAV đến đường quỹ đạo mà điều này còn khó khăn đối với quỹ đạo là đường cong có bán kính thay đổi. Ngoài ra bài toán dẫn đường cũng gặp phải các điểm kỳ dị, khi UAV nằm đúng tâm của đường quỹ đạo. Để khắc phục nhược điểm này, hệ tọa độ Serret Fernet được áp dụng, bài toán dẫn đường được giải quyết như bài toán bám quỹ đạo với tốc độ trên quỹ đạo được thay đổi với giả thiết UAV bay ở độ cao không đổi. Việc đưa bài toán dẫn đường về hệ tọa độ Serret Fernet sẽ được đề cập cụ thể trong bài báo này. 2. BIỂU DIỄN CÁC THÔNG SỐ BÁM QUỸ ĐẠO QUA HỆ TỌA ĐỘ SERRET-FRENET Hệ Serret Frenet (SF) trong không gian hai chiều là hệ tọa độ có điểm gốc tọa độ O chuyển động dọc theo đường cong quỹ đạo l và