Generación de Trayectorias 3D Determinísticas en Línea para Aeronaves Eléctricas de Despegue y Aterrizaje Vertical
Autores: Mbikayi, Zoe; Steinert, Agnes; Heimsch, Dominik; Speckmaier, Moritz; Rudolph, Philippe; Liu, Hugh; Holzapfel, Florian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Generación de Trayectorias 3D Determinísticas en Línea para Aeronaves Eléctricas de Despegue y Aterrizaje Vertical
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Uso de aeronaves eVTOL no pilotadas
Sistemas automáticos de guía de vuelo
Módulo de generación de trayectorias
Segmentos de transición clotoides
Segmentos de transición polinómicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
El uso de aeronaves eVTOL no pilotadas en espacio aéreo no segregado requiere sistemas de guía de vuelo automáticos fiables y deterministas para que la aeronave permanezca predecible para todos los usuarios del espacio aéreo y mantenga un alto nivel de seguridad. En este documento presentamos un módulo de generación de trayectorias en 3D basado en segmentos de transición de clotoides en el plano horizontal y segmentos de transición de polinomios de alto orden en el plano vertical. Las expresiones de los coeficientes del polinomio se derivan fuera de línea y se utilizan para generar la trayectoria en línea, lo que hace que el sistema sea capaz de funcionar en tiempo real sin requerir un enorme poder computacional. Para el plano horizontal, nos enfocamos en la transición de sobrevuelo, y por lo tanto presentamos un análisis exhaustivo de la geometría de sobrevuelo y las limitaciones vinculadas a esta geometría y la construcción de generación de trayectorias de tres segmentos alrededor de una tasa de giro fija. Presentamos soluciones viables para estas limitaciones y mostramos resultados de simulación para los conceptos combinados de los planos horizontal y vertical, permitiendo que el sistema genere trayectorias 3D complejas.
Descripción
El uso de aeronaves eVTOL no pilotadas en espacio aéreo no segregado requiere sistemas de guía de vuelo automáticos fiables y deterministas para que la aeronave permanezca predecible para todos los usuarios del espacio aéreo y mantenga un alto nivel de seguridad. En este documento presentamos un módulo de generación de trayectorias en 3D basado en segmentos de transición de clotoides en el plano horizontal y segmentos de transición de polinomios de alto orden en el plano vertical. Las expresiones de los coeficientes del polinomio se derivan fuera de línea y se utilizan para generar la trayectoria en línea, lo que hace que el sistema sea capaz de funcionar en tiempo real sin requerir un enorme poder computacional. Para el plano horizontal, nos enfocamos en la transición de sobrevuelo, y por lo tanto presentamos un análisis exhaustivo de la geometría de sobrevuelo y las limitaciones vinculadas a esta geometría y la construcción de generación de trayectorias de tres segmentos alrededor de una tasa de giro fija. Presentamos soluciones viables para estas limitaciones y mostramos resultados de simulación para los conceptos combinados de los planos horizontal y vertical, permitiendo que el sistema genere trayectorias 3D complejas.