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Búsqueda Guiada por Gradientes para la Planificación de Aterrizajes de Contingencia Autónomos

Autores: Tekaslan, Huseyin Emre; Atkins, Ella M.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Búsqueda Guiada por Gradientes para la Planificación de Aterrizajes de Contingencia Autónomos


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Dependencia
Autonomía
UAS
Aterrizaje de emergencia
Generación de trayectoria
Consciente del riesgo.

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La creciente dependencia de la autonomía en los sistemas de aeronaves no tripuladas (UAS) requiere una solución en tiempo real para la gestión asegurada de aterrizajes de contingencia durante emergencias en vuelo. Este documento presenta un novedoso algoritmo de búsqueda guiada por gradientes para la generación de trayectorias de aterrizaje de emergencia conscientes del riesgo, utilizando un caso de pérdida de empuje en un UAS de ala. Este marco integra un espacio de búsqueda discreto compacto en cuatro dimensiones con la cinemática de la aeronave y el costo de riesgo en tierra. Se emplea una función de costo multiobjetivo, combinando la viabilidad del sobrevuelo, el descenso óptimo y los términos de riesgo de población sobrevolada. Para asegurar la convergencia de la búsqueda discreta, se introduce una definición de hipervolumen restringido alrededor del destino. Se define un algoritmo de identificación de patrones de espera para minimizar el riesgo durante el descenso necesario con ángulo de trayectoria restringido hacia el enfoque final. La efectividad del planificador se valida a través de estudios de caso generados aleatoriamente en una región de Long Island, NY, bajo condiciones de viento constante. Comparaciones de referencia con un solucionador de Dubins en 3D demuestran la mejora en la mitigación de riesgos y un costo computacional en tiempo real aceptable. El desarrollo futuro se centrará en integrar la evitación de colisiones en el planificador de aterrizaje basado en búsqueda discreta.

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