طراحی مسیر پرواز بهینه هواپیماهای بدون سرنشین در حضور عوارض زمینی و مناطق تهدید

در این مقاله مسیر پرواز بهینه برای هدایت هواپیمای بدون سرنشین که از موقعیت شروع تا موقعیت هدف در فضای سه بعدی با ارتفاع پایین پرواز می کند، طراحی شده است. با تعریف تابع هزینه ای مرکب از زمان پرواز، ارتفاع عوارض و مدل مناطق تهدید و استفاده از روش های حل مبتنی بر کنترل بهینه، مسیری بهینه طراحی می شود، که با عدم برخورد با عوارض زمینی و عدم عبور از مناطق تهدید، پروازی ایمن را فراهم می نماید. این مسیر پرواز در قالب مجموعه معادلات دیفرانسیلی ارائه می شوند که حل زمان واقعی آن ها منجر به ارتفاع و زاویه ی سمت فرمان برای خلبان خودکار خواهد شد. علاوه بر این، با استفاده از سطوح اسپیلاین، داده های گسسته عوارض زمین میان یابی شده که منجر به کاهش حجم داده های مورد نیاز از ارتفاع عوارض زمین و هم چنین همواری مسیر پرواز می شود. برای ارزیابی الگوریتم ارائه شده، از نقشه های عوارض زمین در بخشی از ارتفاعات زاگرس استفاده شده و نتایج شبیه سازی برای دو حالت سرعت ثابت و انرژی ثابت ارائه شده است. این نتایج، کارآمدی الگوریتم را در مواجه با یک ماموریت واقعی نمایش می دهند. در حالت سرعت ثابت می توان قید حداکثر نرخ زوایای سمت و مسیر پرواز را به طور ضمنی تنظیم کرد. در حالی که، در حالت انرژی ثابت علاوه بر تنظیم این قیدها، می توان قید سرعت و حداکثر ارتفاع پرواز را نیز به راحتی برآورده کرد.