طرح‌ريزي مسير انحنا پيوسته مبتني بر تركيب مسير ديوبينس و منحني بزيير براي پرنده‌هاي بدون سرنشين

Continuous Curvature Trajectory Planning Based on Dubins Path and Bézier Curve for UAVs

هدف از اين مقاله توسعه يك الگوريتم سريع و كارآمد به منظور طرح‌ريزي مسير پرواز پرنده‌هاي بدون سرنشين مي‌باشد. الگوريتم جديد پيشنهادي يك مسير هموار داراي انحناي پيوستهرا از ميان نقاط راه از پيش تعيين شده در فضاي دوبعدي طرح‌ريزي مي‌نمايد. در اين الگوريتم با جايگزيني خط ديوبينس با منحني بزيير، يك مسير انحنا پيوسته مبتني بر مسير ديوبينس و با طول نزديك به طول بهينه ايجاد مي‌گردد. ويژگي پيوستگي انحنا در اين مسير جديد، بر خلاف مسير ديوبينس از اعمال تغيير شتاب ناگهاني بر پرنده‌ي دنبال كننده اين مسير جلوگيري خواهد كرد. الگوريتم به دست آمده به دليل مبتني بودن بر حل تحليلي از قابليت كاربرد زمان واقعي نيز برخوردار است. از اين رو، طرح‌ريزي مجدد مسير در حين پرواز توسط اين الگوريتم به منظور هدايت پرنده‌هاي بدون سرنشين در هر ماموريتي امكان پذير خواهد بود.

The purpose of this article is to develop a fast algorithm applicable in trajectory planning for UAVs. The proposed new algorithm plans a smooth path with continuous curvature through the predefined way points in 2-D space. This algorithm forms a G^2 continuous trajectory Dubins-based path that replaces the Dubins line with Bézier curve with length close to an optimum. Continuous curvature property in this new trajectory,unlike the Dubins path,prevents the sudden change in lateral acceleration in an airplane that is tracking this trajectory. Obtained algorithm is based on analytical solutions so it could have real time applications and hence,it could be capable of re-planning the trajectory during flight for the guidance of UAVs in any kind of mission.