Computing efficient trajectories for unmanned air vehicles

Other Title(s)

احتساب المسارات الأكفأ للطائرات بدون طيار

Author

Azzam, Jamal A. F.

Source

Mansoura Engineering Journal

Issue

Vol. 32, Issue 4 (31 Dec. 2007), pp.1-9, 9 p.

Publisher

Mansoura University Faculty of Engineering

Publication Date

2007-12-31

Country of Publication

Egypt

No. of Pages

9

Main Subjects

Electronic engineering

Topics

Abstract AR

إن التطور السريع في تصميم و استخدام الطائرات بدون طيار سيجعل استخدامها في مهام هجومية أمرا واقعا في المستقبل القريب.

و من التحديات الكبيرة التي يتعين حلها في هذا الصدد هو تخطيط المسار الأمثل لها أثناء الطيران.

و لقد تم توظيف طرق مماثلة لتلك المستخدمة لتخطيط المسارات للروبوتات لحل هذه المشكلة، و على سبيل المثال تقسيم الخلايا و خريطة الطرق و القوى الافتراضية و البرمجة الخطية.

و في هذه الطرق يتم تكوين دالة التكلفة من كلا من طول المسار و التهديد الواقع عليه مع قيمة الترجيح و مقدار الأولوية لكل منهما.

و يكون المسار الأمثل هو الذي لدالة تكلفته أقل قيمة.

و بالرغم من أن دالة التكلفة هذه تحتوى على كلا من عنصري التكلفة (الطول و التهديد) إلا أنها تخفى مصدرا للخطأ مما يترتب عليه أن المسار الأمثل الناتج عنها ليس هو الأمثل فعليا، كما أنه يحتوى على تكلفة تهديد كبيرة و قد يكون غير آمن بالمرة، و هذه النتيجة ترجع إلى ما يلي : أ) أن تكلفة طول المسار هي السائدة على دالة التكلفة حتى مع إعطاء أولوية و قيمة ترجيح أكبر لتكلفة التهديد.

ب) أن التهديد المحتسب في دالة التكلفة هو الناجم عن مواقع الرادارات المعادية أي احتمال التقاط المركبة بواسطة هذه الرادارات بينما التهديد الناجم عن مواقع الصواريخ المضادة لها (SAMs) غير مدرج في دالة التكلفة.

ت) قيم الترجيح المعطاة قد تكون مناسبة لقيم الطول و التهديد لأحد الأرجل المكونة لمسار ما بينما لا تكون مناسبة لقيم باقي الأرجل بنفس المسار و المسارات الأخرى.

و يقدم هذا البحث خوارزم مقترحا لاحتساب المسار الأمثل اعتمادا على دالة الملاءمة ، حيث تعطى هذه الدالة المقترحة تأثيرا متوازنا لكل من ملاءمة طول المسار و ملاءمة قيمة التهديد، و بالإضافة إلى ذلك فان قيمة التهديد تتكون من شقين هما : الرادارات و ال SAMS وليس الرادارات فقط.

و يقوم هذا الخوارزم بنفسه باحتساب قيم الترجيح المناسبة و التي توجه دالة الملاءمة ناحية عنصر التكلفة ذو الأولوية الأعلى.

كما أن هذا الخوارزم يوفر المرونة المناسبة للمركبة لتعديل القيم الأولية المعطاة لاحتساب مسارات مثلى أخرى من أجل تمكينها من الالتزام بتوقيت وصول متزامن مع بقية أعضاء الفريق كل إلى هدفه.

Abstract EN

Rapidly developments in the design and implementation of autonomous Unmanned Air Vehicles (UAVs) make the use of them in combat missions a real fact in the near future.

One of the challenging problems yet to be solved is the real time planning of the optimal trajectory.

Techniques used for robot motion planning are implemented for UAV e.g.

cell decomposition, road maps and virtual forces.

In these techniques a cost function consists of the threat cost and the length cost with priority factors and weighting quantities for both.

The optimal trajectory (or timed path) is that producing the minimum cost function.

Although this cost functional is composed of the two cost elements (length and threat) it conceals a source of error that produces optimal paths with high threat values i.e.

not actually optimal and not safe.

These results return to: a) the length cost dominates the effect on the cost function even with large weighting and priority for the threat cost.

b) radar threats or probabilities of being detected by adverse radars are only considered, while threats of Surface to Air Missiles (SAMs) are not included in the threat function.

c) weighting quantities given may be suitable for costs of some path edges and not suitable for other edges of the same path and other paths. In this paper a proposed algorithm to compute the real efficient path depending upon a proposed fitness function.

The function gives a balanced domination for both length fitness and threat fitness.

Besides, the threat on it consists of the two components: radars and SAMs.

The algorithm autonomously computes the proper values of the weighting quantities that guide the fitness function towards the higher priority cost element in case of time constraint.

It also gives the vehicle a necessary flexibility to adjust the pre-given priority factors in order to compute other optimal paths that fulfills a rendezvous time with the other team members.

American Psychological Association (APA)

Azzam, Jamal A. F.. 2007. Computing efficient trajectories for unmanned air vehicles. Mansoura Engineering Journal،Vol. 32, no. 4, pp.1-9.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-324837

Modern Language Association (MLA)

Azzam, Jamal A. F.. Computing efficient trajectories for unmanned air vehicles. Mansoura Engineering Journal Vol. 32, no. 4 (2007), pp.1-9.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-324837

American Medical Association (AMA)

Azzam, Jamal A. F.. Computing efficient trajectories for unmanned air vehicles. Mansoura Engineering Journal. 2007. Vol. 32, no. 4, pp.1-9.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-324837

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes bibliographical references : p. 8-9

Record ID

BIM-324837