Планирование пространственного маршрута полета беспилотного летательного аппарата с использованием методов частично целочисленного линейного программирования

DOI: 10.18698/0236-3933-2016-2-53-66

УДК 517.925:519.71

ПЛАНИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО МАРШРУТА

ПОЛЕТА БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ ЧАСТИЧНО ЦЕЛОЧИСЛЕННОГО

ЛИНЕЙНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Тань Лиго

А.В. Фомич¨ев

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация

e-mail:

a.v.fomichev@bmstu.ru

Представлен новый подход к решению задачи планирования пространствен-

ного маршрута полета беспилотного летательного аппарата в режиме ре-

ального времени, в основе которого положен метод частично целочисленно-

го линейного программирования. Данный алгоритм, полностью учитывающий

ограничения на маневренные качества беспилотного летательного аппарата,

особенно эффективен в условиях полета в неизвестных средах или в ситуации

постепенного уточнения информации об окружающей среде в процессе реаль-

ного полета. Результаты моделирования разработанного алгоритма подтвер-

дили эффективность предложенного подхода при решении задачи управления

движением беспилотного летательного аппарата в режиме реального времени

с облетом препятствий.

Ключевые слова

беспилотный летательный аппарат, планирование маршрута

полета, весовой коэффициент, частично целочисленное линейное программиро-

вание, управление с прогнозирующими моделями.

THE SPATIAL FLIGHT ROUTE PLANNING OF UNMANNED AERIAL

VEHICLES USING THE METHODS OF MIXED-INTEGER LINEAR

PROGRAMMING

Tan Liguo

A.V. Fomichev

Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russian Federation

e-mail:

a.v.fomichev@bmstu.ru

This work examines a new approach to solving the problem of spatial flight route

planning of unmanned aerial vehicles (UAV) in real-time. The approach hinges upon

mixed-integer linear programming (MILP). This algorithm fully takes the limitations

of UAV maneuvering capabilities into account, and it is especially suitable for the

unknown environment or in a situation of gradual discovery of the environment in

the real flight conditions. The simulation results illustrated that using the proposed

approach when solving the problem of UAV motion control in real-time with obstacles

is of great importance.

Keywords

unmanned aerial vehicle, flight route planning, weight coefficient, mixed-

integer linear programming, model predictive control.

В настоящее время в мировой практике сложилась тенденция ши-

рокого использования беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в

гражданских областях. С бурным развитием БПЛА, способных летать

в условиях городской среды, задача планирования маршрута полета в

режиме реального времени становится все более актуальной и при-

влекательной.

ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2016. № 2 53