دوره 18، شماره 3 - ( مجله کنترل، جلد 18، شماره 3، پاییز 1403 )
جلد 18 شماره 3,1403 صفحات 35-23 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Hatef M, Bagheri P, Hashemzadeh F. Air Traffic Management for UAVs in 2D Airspace using Minimum Time Distributed Predictive Control. JoC 2024; 18 (3) :23-35
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-1021-fa.html
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-1021-fa.html
هاتف ملیکا، باقری پیمان، هاشم زاده فرزاد. مدیریت ترافیک پهپادها در فضای هوایی دو بعدی با استفاده از کنترل حداقل زمان پیش‌بین توزیع‌شده. مجله کنترل. 1403; 18 (3) :23-35
ملیکا هاتف1 
، پیمان باقری*1 ، فرزاد هاشم زاده2
، پیمان باقری*1 ، فرزاد هاشم زاده2
1- دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تبریز، تبریز ، ایران
2- گروه مهندسی کنترل و اتوماسیون، دانشگاه فنی استانبول، استانبول، ترکیه
2- گروه مهندسی کنترل و اتوماسیون، دانشگاه فنی استانبول، استانبول، ترکیه
چکیده: (743 مشاهده)
هوانوردی از ابتدا به خلبانان و کنترل‌کننده‌های ترافیک هوایی بستگی داشته است که با مشارکت یکدیگر وسیله پرنده را کنترل و از برخورد جلوگیری می‌کنند. از سوی دیگر وسایل پرنده کاملاً مستقل (پهپادها) در حال حاضر از حریم هوایی غیرنظامی منع می‌شوند اما محققان تلاش زیادی برای توسعه روش‌ها و فناوری‌هایی برای افزایش قابلیت اطمینان پروازهای کاملاً مستقل و ادغام با فضای هوایی غیرنظامی می‌کنند. ایمنی در عملیات پهپادها به کاهش موانع فنی و بهبود قابلیت‌های مستقل آن‌ها بستگی دارد. در این مقاله یک الگوریتم اجتناب از برخورد در یک سناریوی چند پهپادی برای محاسبه و معرفی مسیر پروازی پیش‌بینی‌شده با کم‌ترین زمان انجام ماموریت، معرفی می‌شود. سپس یک سیستم اجتناب از برخورد بر اساس یک کنترل‌کننده پیش‌بین توزیع‌شده برای ردیابی مسیر، طراحی می‌شود که در آن محدودیت‌های ضد برخورد مطابق با قوانین حق تقدم سازمان بین المللی غیر نظامی ایکائو تعریف شده‌اند. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که طرح پیشنهادی می‌تواند تضادها را در زمان آنی و در یک فضای هوایی پرتعداد بدون ایجاد تضاد در مسیر و برخورد ثانویه حل کند.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
عمومى
دریافت: 1402/11/8 | پذیرش: 1403/5/7 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1403/6/8 | انتشار: 1403/9/1
دریافت: 1402/11/8 | پذیرش: 1403/5/7 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1403/6/8 | انتشار: 1403/9/1
فهرست منابع
1. [1] G. Picard, "Trajectory Coordination based on Distributed Constraint Optimization Techniques in Unmanned Air Traffic Management," Proceedings of the International Joint Conference on Autonomous Agents and Multiagent Systems, AAMAS, vol. 2, pp. 1065-1073, 2022.
2. [2] J. Pellebergs and S. Aerosystems, "The MIDCAS project," 27th Congr. Int. Counc. Aeronaut. Sci. 2010, ICAS 2010, vol. 4, pp. 3241-3247, 2010.
3. [3] M. Strohmeier, M. Schäfer, V. Lenders, and I. Martinovic, "Realities and challenges of nextgen air traffic management: The case of ADS-B," IEEE Commun. Mag., vol. 52, no. 5, pp. 111-118, 2014, doi: 10.1109/MCOM.2014.6815901. [DOI:10.1109/MCOM.2014.6815901]
4. [4] C. A. Nava-Gaxiola and C. Barrado, "Performance measures of the SESAR Southwest functional airspace block," J. Air Transp. Manag., vol. 50, pp. 21-29, 2016, doi: 10.1016/j.jairtraman.2015.09.003. [DOI:10.1016/j.jairtraman.2015.09.003]
5. [5] L. Bo, C. Song, S. Bai, J. Huang, R. Ma, K. Wan, and E. Neretin, "Multi-UAV trajectory planning during cooperative tracking based on a Fusion Algorithm integrating MPC and standoff." Drones, vol. 7, no. 3, pp. 196-220, 2023, doi: 10.3390/drones7030196. [DOI:10.3390/drones7030196]
6. [6] B. Jiang, B. Li, W. Zhou, L.Y. Lo, C.K. Chen, C.Y. Wen, "Neural Network Based Model Predictive Control for a Quadrotor UAV." Aerospace, vol. 9, no. 8, pp. 460-465, 2022, doi: 10.3390/aerospace9080460. [DOI:10.3390/aerospace9080460]
7. [7] W. Pan, Q. He, Y. Huang, L. Qin, "Four-Dimensional Trajectory Planning for Urban Air Traffic Vehicles Based on Improved RRT Algorithm," IEEE Access, vol. 11, pp. 81113-811123, 2023. [DOI:10.1109/ACCESS.2023.3300374]
8. [8] J. Mercer et al., "Impact of Automation Support on the Conflict Resolution Task in a Human-in-the-Loop Air Traffic Control Simulation," IFAC-PapersOnLine, vol. 49, no. 19, pp. 36-41, 2016, doi: 10.1016/j.ifacol.2016.10.458. [DOI:10.1016/j.ifacol.2016.10.458]
9. [9] E. D'Amato, M. Mattei, and I. Notaro, "Bi-level Flight Path Planning of UAV Formations with Collision Avoidance," J. Intell. Robot. Syst. Theory Appl., vol. 93, no. 1-2, pp. 193-211, 2019, doi: 10.1007/s10846-018-0861-1. [DOI:10.1007/s10846-018-0861-1]
10. [10] J. Dentler et al., "Collision Avoidance Effects on the Mobility of a UAV Swarm Using Chaotic Ant Colony with Model Predictive Control," J. Intell. Robot. Syst. Theory Appl., vol. 93, no. 1-2, pp. 227-243, 2019, doi: 10.1007/s10846-018-0822-8. [DOI:10.1007/s10846-018-0822-8]
11. [11] H. X. Chen, Y. Nan, and Y. Yang, "Real-time conflict resolution algorithm for multi-UAV based on model predict control," Algorithms, vol. 12, no. 2, 2019, doi: 10.3390/a12020047. [DOI:10.3390/a12020047]
12. [12] R. C. Gutiérrez-Urquídez, G. Valencia-Palomo, O. M. Rodríguez-Elias, and L. Trujillo, "Systematic selection of tuning parameters for efficient predictive controllers using a multiobjective evolutionary algorithm," Appl. Soft Comput. J., vol. 31, pp. 326-338, 2015, doi: 10.1016/j.asoc.2015.02.033. [DOI:10.1016/j.asoc.2015.02.033]
13. [13] C. Carbone, U. Ciniglio, F. Corraro, and S. Luongo, "A novel 3D geometric algorithm for aircraft autonomous collision avoidance," Proc. IEEE Conf. Decis. Control, pp. 1580-1585, 2006, doi: 10.1109/cdc.2006.376742. [DOI:10.1109/CDC.2006.376742]
14. [14] E. D'Amato, M. Mattei, and I. Notaro, "Distributed Reactive Model Predictive Control for Collision Avoidance of Unmanned Aerial Vehicles in Civil Airspace," J. Intell. Robot. Syst. Theory Appl., vol. 97, no. 1, pp. 185-203, 2020, doi: 10.1007/s10846-019-01047-5. [DOI:10.1007/s10846-019-01047-5]
15. [15] J. Yoo and S. Devasia, "Application of provably-safe conflict resolution for air traffic control," Proc. IEEE Conf. Decis. Control, pp. 478-483, 2012, doi: 10.1109/CDC.2012.6427035. [DOI:10.1109/CDC.2012.6427035]
16. [16] C. C. Fattori et al., "Analysis Framework for Improved Conflict Prediction in ATC System Modernization," IFAC-PapersOnLine, vol. 50, no. 1, pp. 14650-14655, 2017, doi: 10.1016/j.ifacol.2017.08.1905. [DOI:10.1016/j.ifacol.2017.08.1905]
17. [17] A. Richards and J. How, "Decentralized model predictive control of cooperating UAVs," Proc. IEEE Conf. Decis. Control, vol. 4, pp. 4286-4291, 2004, doi: 10.1109/CDC.2004.1429425. [DOI:10.1109/CDC.2004.1429425]
18. [18] X. Wang, V. Yadav, and S. N. Balakrishnan, "Cooperative UAV formation flying with obstacle/collision avoidance," IEEE Trans. Control Syst. Technol., vol. 15, no. 4, pp. 672-679, 2007, doi: 10.1109/TCST.2007.899191. [DOI:10.1109/TCST.2007.899191]
19. [19] Y. Seifouripour, H. Nobahari, "Model-free control of a fixed-wing aircraft based on convolutional neural networks," Journal of Control, Just Accepted, 2024. [DOI:10.1016/j.jfranklin.2024.106664]
20. [20] FOCA, "Annexes to the Convention on International Civil Aviation (ICAO)," Fed. Off. Aviat., 2020.
21. [21] R. P. Anderson and D. Milutinovic, "A stochastic approach to dubins vehicle tracking problems," IEEE Trans. Automat. Contr., vol. 59, no. 10, pp. 2801-2806, 2014, doi: 10.1109/TAC.2014.2314224. [DOI:10.1109/TAC.2014.2314224]
22. [22] P. K. Menon, G. D. Sweriduk, and B. Sridhar, "Optimal strategies for free flight air traffic conflict resolution," 1997 Guid. Navig. Control Conf., pp. 455-468, 1997, doi: 10.2514/6.1997-3546. [DOI:10.2514/6.1997-3546]
23. [23] A. K. Sedigh, P. Bagheri, "Review of model predictive control tuning methods and modern tuning solutions," Journal of Control, Vol. 3, No. 8, pp. 69-85, 2014.
24. [24] P. Bagheri, "Model Predictive Controller Based on Steady-State Value of Control Signal, Analytically Tuning and Closed-Loop Studies," Journal of Control, Vol. 10, No. 3, pp.39-51, 2016.
25. [25] P. Bagheri, P, "Pole‐zero assignment in model predictive control, using analytical tuning approach," Optimal Control Applications and Methods, Vol. 42, No. 5, pp.1253-1268, 2021. [DOI:10.1002/oca.2724]
26. [26] Y. B. Chen, J. Q. Yu, X. L. Su, and G. C. Luo, "Path Planning for Multi-UAV Formation," J. Intell. Robot. Syst. Theory Appl., vol. 77, no. 1, pp. 229-246, 2015, doi: 10.1007/s10846-014-0077-y. [DOI:10.1007/s10846-014-0077-y]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
