JP2006228227A - 脅威対象がある状況下での地形追随飛行用の軌道を自動的に生成する混合整数線形計画法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】乗物の経路を計画する方法は:乗物の動力特性を表す第1の複数の制約条件を決定する工程と;障害物との衝突を表す第2の複数の制約条件を決定する工程と;脅威対象についての視認性を表す第3の複数の制約条件を決定する工程と;混合整数線形計画法について第1、第2、第3の複数の制約条件を用いて、障害物及び脅威対象を含む環境下で、開始地点から目的地点まで乗物についての軌道を生成する工程を有する。
【選択図】図1
Description
本発明は、乗物の経路を計画する方法を提供し、:乗物の動力特性を表す第1の複数の制約条件を決定する工程と;障害物との衝突を表す第2の複数の制約条件を決定する工程と;脅威対象についての視認性を表す第3の複数の制約条件を決定する工程と;混合整数線形計画法について第1、第2、第3の複数の制約条件を用いて、障害物及び脅威対象を含む環境下で、開始地点から目的地点まで乗物についての軌道を生成する工程を有する。
本発明は、障害物のある領域にて、自動乗物の最適移行路を計画する近年開発されたアプローチを、障害、領域、脅威対象の回避を伴う陸地誘導へ特別に適用される3次元へと拡大する。このアプローチは、都会及び非都会の両タイプ設定に於いて、多数の既知の地上の脅威対象を有する挑むべき領域にて、地形追随飛行を実行する回転翼航空機に適用され得る。
混合整数線形計画法(MILP)は、問題の定式化の基礎を成し、問題の定式化からCPLEXのような市販されているMILPソルバを使用することにより、適切な解が得られる。得られる適切な解は、燃料、時間、高度及び脅威対象にさらされること、及び他の所定の基準について特定されるコスト関数に関して、適切であろう。MILPアルゴリズムのリシーディングホライゾンの実行は、リアルタイム又は略リアルタイムで実行することを可能にすべく用いられ得る。典型的な課題となるサイズ及び演算時間の概算が、回転翼航空機の地形追随飛行の場合に供給される。
sF=sN
umin≦uk≦umax (11)
ここで
umin=[ux,min uy,min uz,min]T,umax=[ux,max uy,max uz,max]Tである。
uk−vk≦0, -uk−vk≦0 (15)
a1x+b1y+c1z>d1
: (18)
anx+bny+cnz>dn
i∈{1,…,p}
は、k∈{1,…N}について
となる。
非常に遠く離れて位置し、達するのに多くの時間工程を要するs0からsFまでの、最適な全軌道を計画することに代えて、問題は、より少ない時間工程Nを有するサイズが一層小さな下位問題に小分けされ、各下位問題内にて特定の目的状況sF(目的制約条件(8))に達するのに最早演算努力は要求されない。
代わりに、第1の下位問題は初期状態としてs0を用いて、第1の下位問題から計画された軌道のサブセットのみが実施される(即ち、s1とs2のみ)。その結果、第1の下位問題からのs2が第2の下位問題等に於ける初期状態としてsN=sFが演算される下位問題まで用いられ、sN=sFが演算される場合は、下位問題の全軌道が実施されて、乗物は目的地に達する。
軌道生成アルゴリズムは、障害物の背後の“影”を利用することを狙っており、影内にあるルートをできるだけ多く優先的に選択することにより、全ての既知の脅威対象に見えるように露出することを最小限にすることを追求している。この視線方向に見えるとの仮定は、レーダー、赤外線センサ、及び光学センサのような光学的及び無線を基とした検知機構を用いる全ての脅威対象に等しく適用可能である。MILP問題を公式化する目的で、脅威対象を避ける2つのタイプが考えられ、それは絶対的と比較的である。絶対的に脅威対象を避けるタイプに於いては、全ての脅威対象に対して見えるように露出することは完全に避けられ、既知のどの脅威対象に対しても乗物が視認される時はない。
比較的に脅威対象を避けるタイプに於いては、全ての脅威対象に見えるように露出することはできるだけ避けられるが、脅威対象の露出と燃料消費、目標への適時の到着のような他の判断基準対象との間でバランスが採られる。多数の脅威対象に対して、実際の環境では、脅威対象を絶対的に避けることがしばしば不可能であるから、本記載では比較的に脅威対象を避けるタイプのみを考慮する。
軌道が非安全地帯と交差する各時間に、正のコストが割り当てられ得る。他方で、安全地帯について、負のコストが同様に割り当てられる。2つのアプローチは最初は非常に近似しているように見えるが、安全地帯の公式化は、位相的な特性と同様に、その固有の望ましい幾何学的特性故に扱うのがより簡単である。
上記の如く、障害物は凸状であると仮定する。この凸状であるとの仮定故に、安全地帯は容易に決定される。定性的に述べれば、安全地帯は(1)“前面”の組(脅威対象に対向する障害物の側部)に、(2)(a)脅威対象(点)と(b)“背面”に隣接するこれら“前面”の縁の両方が交差する面の組を加えることによって境界付けられる。
図3は、2次元に於けるこのことを示している。3次元(立方体)に於ける対応した安全地帯は、無限の高さのピラミッドから小さなピラミッドを引いたものであり、小さなピラミッドは基端部として立方体の“前面”を有し、同じ頂部を共有している。1つの脅威対象に於いて、多数の障害物の場合は、脅威対象に見られない領域、即ち安全地帯全体は、各障害物及び脅威対象に関連した全ての安全地帯の単なる組み合わせである。図5に示す場合のように、たとえ1つの障害物が他の障害物の一部又は全部を、脅威対象の視界から妨害しても、これは真である、なぜなら一旦1つの影の内側にいれば、他の影によって覆い隠されようと、隠されまいと、安全だからである。他方では、非安全地帯は近似した位相的特性を有さない。
Si j
ここで
i∈{1,…o}
は障害物を示し、
j∈{1,…t}
は脅威対象を示す。脅威対象jに対応した安全地帯は、以下のようになる。
a1x+b1y+c1z≦d1
: (26)
anx+bny+cnz≦dn
i∈{1,…o}
であり、及び脅威対象については、
j∈{1,…t}
であり、k∈{1,…N}について、
乗物の動力特性に二重積分モデル(5)を使用しているから、ヘリコプタの速度限界(9)と加速度限界(11)を特定する必要がある。更に進んだ乗物モデルが(5)の代わりに用いられるならば、更に念入りにヘリコプタ特性をパラメータ化することができる。しかし、MILP問題の公式化に於いて、乗物の動力特性全体は線形でなければならず、動作の式はボディフレームと慣性系との間の非線形変換を含むとの事実により、乗物を慣性系にモデル化することが大きく制限される。動作の非線形式の線形近似、又は動作に関するあらゆる非線形式の線形近似を引き出すことは可能であるが、その引き出す技術は問題を十分に取り除かない(scale well)新たな変数が導入され、取り扱いにくさに繋がる。
成功するMILPアルゴリズムへの第2の重要な考えは、目的関数(22)に於ける重み付け値の選択である。目的関数はそれによって最適な解が決定される尺度であるから、重み付け値は最適なMILP軌道の動作に大きな影響を有する。各ミッションのタイプについて、適切な軌道の生成に最も適切な重み付け値の独自の組がある。例えば、時間重視型のミッションは、燃料重視型ミッションの重みの組とは全く異なる重みの組を有する。地域飛行の公式化について、所望の効果を得るべく、高度重みは他の重みに比較して適切に選択されなければならない。
図8は、地域の重なりが無い制約条件下のMILP問題についての妥当な軌道(80)を示しており、地域の障害物の下方及び間を通る。図9は、リシーディングホライゾン下の軌道(80)を示し、高い高度コストを有し、境界壁が無い。図8に示す軌道はMILPソルバにより有効であると考えられる、なぜなら如何なる衝突制約条件をも妨害しないからである。明白な解は図10に示すように、地域ブロックの定義にて、有限であるが小さな重なりを含むことである。同様に、図9の形式の軌道は、等しく有効である、なぜなら解は地域ブロックの縁に沿い(run along)、如何なる衝突制約条件をも妨害しないからである。
このタイプの解は、高い高度の重み付け値に対してリシーディングホライゾン状況では一般的である、なぜならより低い高度を求めることは、目的地により近づくことよりも高い報酬があるからである。解は地域地図を囲む4つの障害平面を構築することである。最終的に、図7に示すように、脅威対象を避けるために、障害物及び安全地帯が夫々(18)及び(26)のようにモデル化される方法故に、“前面”即ち脅威対象に直面する障害物の面は、安全地帯の内側と障害物の外側に同時にあると考えられている。この問題に対する解は、安全地帯の平面的な“前面”を稍内側に移動させることである。
従って、現在のMILP問題に最も関連する障害物を選択するのに特に工夫された方法がなければならず、該方法は環境をモデル化する際に、問題のサイズを詳細なレベルと入れ替えることができる。
多数の脅威対象及び障害物に対して脅威対象を避ける内容と同様に、固定された状況及びリシーディングホライゾン状況の両方にて、地域上を飛行し、障害物を避けるMILP生成された軌道の例が記載されてきた。
s[k+1]=As[k]+Bu[k]
ここで
sk=Aks0+Ak-1Bu1+…+ABuk-1+Buk
−umax≦uik≦umax
sk=Aks0+Ak-1Bu1+…+ABuk-1+Buk
VBL≦VAu≦VBU
となる。
z=ax+by+d
z<−x+1
z<x+1
z<−y+1
z<y+1
z>0
z≧−x+1
z≧x+1
z≧−y+1
z≧y+1
z≦0
我々は以下の制約条件を有する。
sk=Aks0+Ak-1Bu1+…+ABuk-1+Buk
θAks0+θAk-1Bu1+…+θABuk-1+θBuk−Mbk≦θ´
DB≦DAu≦DB
−wjk≦sjk−sFk≦wjk
(注:six=xi,siy=yi)
−wNk≦sNk−sFk≦wNk
(sNk−sFk)−wNk≦0
−(sNk−sFk)−wNk≦0
sk=Aks0+Ak-1Bu1+…+ABuk-1+Buk
であることを知っているから、
Z=[001000]
と定義したならば、
であり、
aZ(z1+…+zN)=aZ(ZS1+…+ZSN)
である。
sk=Aks0+Ak-1Bu1+…+ABuk-1+Buk
を知っているから、
ZAk-1Bu1+…+ZABuk-1+ZBuk−zk=−ZAks0
ZB≦ZAu−IN×Nz≦ZB
を有する。
これらの両ケースに於いて、特定の問題の公式化によって課される全ての制約条件を充足する解は存在しない。第1の場合に於いて、速度と加速度の制約条件を充足する如何なる提示される解も、所定時間に目的地に到着しない。第2の場合に於いて、速度と加速度の制約条件を充足する如何なる提示される解も、衝突の制約条件を充足せず、その逆もしかりである。
前者の場合に於いて、問題を悪性の問題とのみ考える(call)ことができる、なぜなら乗物が不可能な点に達することを求めているからである。
vmax≦N×umax
これは、乗物が計画期間として、時間工程の同じ数にて停止することを確実にする。
第1に、1つの脅威対象、1つの障害物の場合に対する安全地帯は、脅威対象下の障害物に投げかけられた単なる“影”であり、このように凸状の障害物を決定することが簡単である。
第2に脅威対象が1つで多数の障害物の場合、脅威対象に見付からない1組の空間、即ち安全地帯の全体は、各障害物に関する全ての安全地帯の単なる結合である。図12は、空間がどのように見えるかを示している。図12に於いて、脅威対象が地点(100)に位置する。障害物(102)(104)は脅威対象からの視線方向を阻止して、安全地帯(106)(108)を生成する。たとえ、1つの障害物が部分的又は全体的に脅威対象からの視界を阻止しても、これは真である、なぜなら“影”の1つの内側にあれば、他の障害物の“影”にあろうとなかろうと、安全であるからである。図4は、なぜこれが真であるかを示す。他方では非安全地帯は同様の“洗練された”特性を有さない。図5は、脅威対象が1つで、多数の障害物の場合についての安全地帯全体を示す。
第3に、もし多数の脅威対象と多数の障害物があれば、安全地帯全体は安全地帯の組の交差箇所として決定され、各組は脅威対象に対応する。
Si j
ここで
i∈{1,…,o}
は障害物を示し、
j∈{1,…,t}
は脅威対象を示している。
−θsk−Mbk≦−θ′
bk1+…+bks−Mb′k≦0
となる。
b′1,j k+…+b′o,j k≦o−1
b′1,j k+…+b′o,j k−Mbj k≦o−1
b′1,j k+…+b′o,j k−Mbj k≦o−1
及び、以下を定義し、
θ1sk−Mbk1≦θ1′
:
θssk−Mbks≦θs′
bk1+…+bks≦s−1
bk1+…+bks≦s−1
は以下のように変更される必要がある。
bk1+…+bks−Mb′k≦s−1
b′k∈{0,1}
故に、元の制約条件
bk1+…+bks≦s−1
は、skが障害物の外にあることを要求し、修正された制約条件b′k=0が時間kに於いて、安全地帯の外にあることを意味する。
θsk−Mbk≦θ′
bk1+…+bks−Mb′k≦s−1
j∈{1,…,t}
及び時間
k∈{1,…,N}
b′1,j k+…+b′o,j k−Mbj k≦0
j∈{1,…,t}:
bj 1+…+bj N≦N−1
b′1,j k+…+b′o,j k−Mbj k≦0
我々は最初に
1.各多面体(障害物)の面に対して、それが脅威対象と対向しているかをチェックする。面nの法線と、脅威対象tから面p上のあらゆる点へ生じるベクトルとのドット積は負でなければならない、即ちn×(p−t)<0である。
2.チェックするときに、脅威対象に対向していない面に隣接している全ての縁を見つける。境界が現実に脅威対象に対向している面か否かの決定も同様である。
3.これらの各縁については、脅威対象点tに結合した2つの端点p1、p2によって決定される(合計3つ)。これは面を定義する。一般に、面は式n×p=n×p*によって定義され、nは面の法線であり、p=[x,y,z]であり、p*は面上の任意の点である。
n×p≧n×p*の形式の平面境界について、法線nは対象の外側に向かい、面の縁を示す点は、脅威対象に見られるように、反時計方向にp1、p2に割り当てられる必要があるとの約束事を我々は理解している。例えば、図11のピラミッド(90)の左側面の最も左側の縁について、目視(脅威対象)されるように、p1はピラミッドの頂点に位置し、p2は基端部に位置する。我々はn=(p1−t)×(p2−t)及びp*=tと設定することにより、これを平面境界を定義する為に用いる。
4.これらの平面と上記の“前面”を組み合わせる(collection)ことで、安全地帯の境界を形成する。
手順は、最長の時間スケールMILP経路計画問題が公式化され、現在の乗物の位置so及び真の目的地sFについて解かれるときに開始する。実行期間の終わりに於ける解は、次の短い時間スケールの問題に対する目的地sFとしてとらえられ、同じsFを再使用する。新たな問題の実行期間の終わりに於ける解は、次の問題の目的地sFとしてとらえられ、同様に続き、一方、同じsFを再使用する。この手順は、最も短い時間スケールの解が、乗物が追随すべき一連の中間地点として与えられたときに終了する。乗物が最も短い時間スケールの問題の実行期間の終わりに対応する中間地点に達したとき、この位置は新たなsoとして指定され、真の目的地に到達する、又は真の目的地が変更するまで、全ての手順が再び開始する。
s1=Aso+Bu1
s2=A2so+ABu1+Bu2
s3=A3so+A2Bu1+ABu2+Bu3
…
sk=Aks0+Ak-1Bu1+…+ABuk-1+Buk
s1=Aso+Bu1
s2=A2so+ABu1+Bu2
s4=A4so+A3Bu1+A2Bu2+ABu4+Bu4
s8=A8so+A7Bu1+A6Bu2+A5Bu4+A4Bu4+A3Bu8+A2Bu8
+ABu8+Bu8
Claims (22)
- 乗物の移行路を計画する方法であって、
航空機の動力特性を表す第1の複数の制約条件を決定する工程と、
障害物に対する衝突を表す第2の複数の制約条件を決定する工程と、
脅威対象についての視認性を表す第3の複数の制約条件を決定する工程と、
混合整数線形計画法について、第1、第2及び第3の複数の制約条件を用いて、障害物及び脅威対象を含む環境下で、開始地点から目的地点までの乗物の軌道を生成する工程を有する方法。 - 第1の複数の制約条件は、1又は2以上の速度制約条件、エネルギ及び時間についてのスラック変数制約条件、及び制御の制限を含む連続した制約条件を有する、請求項1に記載の方法。
- 第2の複数の制約条件は、整数への制約である、請求項1に記載の方法。
- 混合整数線形計画法は、リシーディングホライゾン制御アルゴリズムとして実行される、請求項1に記載の方法。
- 更に、開始地点から目的地点間の複数の各地点に於ける高度に比例する軌道についてのコストを連繋させる工程を有する、請求項1に記載の方法。
- 軌道は、障害物を用いて乗物の検索を最小限にする地形追随軌道である、請求項1に記載の方法。
- 混合整数線形計画法は、多数の時間スケールを用いて実施される、請求項1に記載の方法。
- 多数の時間スケールのうち最長の時間スケールが、最初に実施される、請求項7に記載の方法。
- 更に、地域を表す第4の複数の制約条件を決定する工程と、
混合整数線形計画法について、第4の複数の制約条件を用いて、軌道を生成する工程を含む、請求項1に記載の方法。 - 第3の複数の制約条件は、安全地帯又は非安全地帯の何れかとしてモデル化される、請求項1に記載の方法。
- 各安全地帯は、脅威対象に面する障害物の側部、及び脅威対象と側部の縁とが交差する面によって境界付けられる、請求項10に記載の方法。
- 乗物の移行路を制御する方法であって、
乗物の動力特性を表す第1の複数の制約条件を決定する工程と、
障害物に対する衝突を表す第2の複数の制約条件を決定する工程と、
脅威対象についての視認性を表す第3の複数の制約条件を決定する工程と、
混合整数線形計画法について、第1、第2及び第3の複数の制約条件を用いて、開始地点から目的地点まで乗物を動かす一連の制御動作を生成する工程を有する方法。 - 第1の複数の制約条件は、1又は2以上の速度制約条件、エネルギ及び時間についてのスラック変数制約、及び制御の制限を含む連続した制約条件を有する、請求項12に記載の方法。
- 第2の複数の制約条件は、整数への制約である、請求項12に記載の方法。
- 混合整数線形計画法は、リシーディングホライゾン制御アルゴリズムとして実行される、請求項12に記載の方法。
- 更に、開始地点から目的地点間の複数の各地点に於ける高度に比例する軌道についてのコストを連繋させる工程を有する、請求項12に記載の方法。
- 軌道は、障害物を用いて乗物の検索を最小限にする地形追随軌道である、請求項12に記載の方法。
- 混合整数線形計画法は、多数の時間スケールを用いて実施される、請求項12に記載の方法。
- 多数の時間スケールのうち、最長の時間スケールが最初に実施される、請求項18に記載の方法。
- 更に、地域を表す第4の複数の制約条件を決定する工程と、
混合整数線形計画法について、第4の複数の制約条件を用いて、軌道を生成する工程を含む、請求項12に記載の方法。 - 第3の複数の制約条件は、安全地帯又は非安全地帯の何れかとしてモデル化される、請求項12に記載の方法。
- 各安全地帯は、脅威対象に面する障害物の側部、及び脅威対象と側部の縁とが交差する面によって境界付けられる、請求項21に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
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US11/060,347 US7248952B2 (en) | 2005-02-17 | 2005-02-17 | Mixed integer linear programming trajectory generation for autonomous nap-of-the-earth flight in a threat environment |
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---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108318032A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-07-24 | 上海交通大学 | 一种考虑攻防对抗的无人机航迹智能规划方法 |
Families Citing this family (49)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2875916B1 (fr) * | 2004-09-28 | 2015-06-26 | Eurocopter France | Procede et dispositif d'aide au pilotage d'un aeronef a voilure tournante au voisinage d'un point de pose ou de decollage |
EP1770365B1 (en) * | 2005-09-30 | 2011-11-16 | Saab Ab | Method for planning the velocity of a craft along a route |
US20070288156A1 (en) * | 2006-05-17 | 2007-12-13 | The Boeing Company | Route search planner |
DE102006033347A1 (de) * | 2006-07-19 | 2008-01-31 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren zur Ermittlung optimierter Bewegungsbahnen von Fahrzeugen |
US7848879B2 (en) | 2006-12-04 | 2010-12-07 | Lockheed Martin Corporation | Survivability system |
WO2011009011A1 (en) * | 2009-07-15 | 2011-01-20 | Massachusetts Institute Of Technology | An integrated framework for vehicle operator assistance based on a trajectory prediction and threat assessment |
US20100228427A1 (en) * | 2009-03-05 | 2010-09-09 | Massachusetts Institute Of Technology | Predictive semi-autonomous vehicle navigation system |
US9115996B2 (en) * | 2009-07-29 | 2015-08-25 | Lockheed Martin Corporation | Threat analysis toolkit |
US8634982B2 (en) * | 2009-08-19 | 2014-01-21 | Raytheon Company | System and method for resource allocation and management |
US8224516B2 (en) | 2009-12-17 | 2012-07-17 | Deere & Company | System and method for area coverage using sector decomposition |
US20110153338A1 (en) * | 2009-12-17 | 2011-06-23 | Noel Wayne Anderson | System and method for deploying portable landmarks |
US8635015B2 (en) * | 2009-12-17 | 2014-01-21 | Deere & Company | Enhanced visual landmark for localization |
DE102010010875A1 (de) * | 2010-03-10 | 2011-09-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Überwachen der räumlichen Umgebung eines bewegbaren Geräts, insbesondere eines medizinischen Geräts |
IT1401439B1 (it) * | 2010-08-24 | 2013-07-26 | Università Degli Studi Di Bergamo | Metodo e sistema per l'identificazione assistita di fenomeni tecnici. |
US8898000B2 (en) * | 2010-11-08 | 2014-11-25 | Ezymine Pty Limited | Collision avoidance system and method for human commanded systems |
GB201100841D0 (en) * | 2011-01-18 | 2011-08-17 | Bae Systems Plc | Trajectory planning |
GB201100844D0 (en) | 2011-01-18 | 2011-08-17 | Bae Systems Plc | Trajectory planning |
GB201100843D0 (en) | 2011-01-18 | 2011-08-17 | Bae Systems Plc | Trajectory planning |
GB201100840D0 (en) | 2011-01-18 | 2011-08-17 | Bae Systems Plc | Trajectory planning |
US8396730B2 (en) * | 2011-02-14 | 2013-03-12 | Raytheon Company | System and method for resource allocation and management |
US8918280B1 (en) * | 2011-05-17 | 2014-12-23 | Rockwell Collins, Inc. | Constraint processing as an alternative to flight management systems |
US9669828B2 (en) | 2012-06-01 | 2017-06-06 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Cooperative driving and collision avoidance by distributed receding horizon control |
US8700307B1 (en) * | 2013-03-04 | 2014-04-15 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Method for determining trajectories manipulators to avoid obstacles |
FR3008530B1 (fr) * | 2013-07-10 | 2015-07-17 | Eurocopter France | Procede et dispositif d'emission d'alertes pour l'evitement de terrain par un aeronef a voilure tournante |
US9076337B2 (en) * | 2013-09-19 | 2015-07-07 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Method for determining trajectory of multi-motor control system avoiding obstacle |
WO2015085483A1 (en) | 2013-12-10 | 2015-06-18 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | Sensor fusion |
WO2015140496A1 (en) * | 2014-03-18 | 2015-09-24 | Bae Systems Plc | Path planning |
EP2921823A1 (en) * | 2014-03-18 | 2015-09-23 | BAE Systems PLC | Path planning |
JP6278539B2 (ja) | 2014-09-05 | 2018-02-14 | エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドSz Dji Technology Co.,Ltd | 状況に基づく飛行モード選択 |
WO2016033797A1 (en) | 2014-09-05 | 2016-03-10 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | Multi-sensor environmental mapping |
WO2016033795A1 (en) | 2014-09-05 | 2016-03-10 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | Velocity control for an unmanned aerial vehicle |
US9524647B2 (en) * | 2015-01-19 | 2016-12-20 | The Aerospace Corporation | Autonomous Nap-Of-the-Earth (ANOE) flight path planning for manned and unmanned rotorcraft |
EP3415868A3 (en) * | 2015-07-14 | 2018-12-26 | The Boeing Company | Method and system for autonomous generation of shortest lateral paths for unmanned aerial systems |
US9542849B1 (en) * | 2015-07-31 | 2017-01-10 | Rockwell Collins, Inc. | Risk-based flight path data generating system, device, and method |
US10249197B2 (en) | 2016-03-28 | 2019-04-02 | General Electric Company | Method and system for mission planning via formal verification and supervisory controller synthesis |
CN106289233B (zh) * | 2016-07-25 | 2019-04-19 | 中国船舶重工集团公司第七0九研究所 | 多形态障碍的无人机路径规划方法及系统 |
US10353390B2 (en) * | 2017-03-01 | 2019-07-16 | Zoox, Inc. | Trajectory generation and execution architecture |
US11231715B2 (en) | 2018-05-22 | 2022-01-25 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Method and system for controlling a vehicle |
CN109101039A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-12-28 | 太原理工大学 | 立井检测方法及系统 |
JP7195073B2 (ja) * | 2018-07-10 | 2022-12-23 | 古野電気株式会社 | グラフ生成装置 |
CN108958292B (zh) * | 2018-08-23 | 2020-07-07 | 北京理工大学 | 一种基于rrt*算法的飞行器突防轨迹规划方法 |
CN109211246B (zh) * | 2018-11-07 | 2020-08-21 | 北京理工大学 | 不确定环境下行星着陆轨迹规划方法 |
EP3722750A3 (en) * | 2019-04-08 | 2021-01-20 | Accenture Global Solutions Limited | Navigation system and method for discreet routing |
DE102019002574A1 (de) | 2019-04-08 | 2020-10-08 | Accenture Global Solutions Limited | Navigationssystem und Verfahren zum diskreten Routen |
EP3880413B1 (en) | 2019-10-03 | 2023-10-04 | Mitsubishi Electric Corporation | Method and system for trajectory optimization for vehicles with geometric constraints |
CN111338339B (zh) * | 2020-02-20 | 2024-02-06 | 北京京东乾石科技有限公司 | 轨迹规划方法、装置、电子设备及计算机可读介质 |
CN112113571B (zh) * | 2020-09-18 | 2021-08-17 | 武汉理工大学 | 一种多艘无人测量船艇覆盖路径规划方法 |
CN113124891B (zh) * | 2021-04-20 | 2023-05-16 | 东软睿驰汽车技术(沈阳)有限公司 | 一种行驶路径规划方法及相关装置 |
US11883962B2 (en) | 2021-05-28 | 2024-01-30 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Object manipulation with collision avoidance using complementarity constraints |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07234721A (ja) * | 1994-02-24 | 1995-09-05 | Hitachi Zosen Corp | 衝突回避方法 |
JP2001079788A (ja) * | 1999-09-08 | 2001-03-27 | Agency Of Ind Science & Technol | 歩行ロボットの歩容制御方法 |
JP2003346152A (ja) * | 2002-05-24 | 2003-12-05 | Sony Corp | 物体認識装置及び方法並びにロボット装置 |
JP2006503373A (ja) * | 2002-10-15 | 2006-01-26 | ザ・レジェンツ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・カリフォルニア | 実施反応経路を同定するための方法およびシステム |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5058024A (en) * | 1989-01-23 | 1991-10-15 | International Business Machines Corporation | Conflict detection and resolution between moving objects |
US5406289A (en) * | 1993-05-18 | 1995-04-11 | International Business Machines Corporation | Method and system for tracking multiple regional objects |
US5537119A (en) * | 1993-12-21 | 1996-07-16 | Colorado State University Research Foundation | Method and system for tracking multiple regional objects by multi-dimensional relaxation |
US5959574A (en) * | 1993-12-21 | 1999-09-28 | Colorado State University Research Foundation | Method and system for tracking multiple regional objects by multi-dimensional relaxation |
JP3751021B2 (ja) | 1994-04-19 | 2006-03-01 | ノースロップ グラマン コーポレーション | 航空機位置探索及び識別システム |
US5884223A (en) * | 1996-04-29 | 1999-03-16 | Sun Microsystems, Inc. | Altitude sparse aircraft display |
US6085147A (en) * | 1997-09-26 | 2000-07-04 | University Corporation For Atmospheric Research | System for determination of optimal travel path in a multidimensional space |
US6021374A (en) * | 1997-10-09 | 2000-02-01 | Mcdonnell Douglas Corporation | Stand alone terrain conflict detector and operating methods therefor |
US6259988B1 (en) * | 1998-07-20 | 2001-07-10 | Lockheed Martin Corporation | Real-time mission adaptable route planner |
US6266610B1 (en) * | 1998-12-31 | 2001-07-24 | Honeywell International Inc. | Multi-dimensional route optimizer |
US6317690B1 (en) * | 1999-06-28 | 2001-11-13 | Min-Chung Gia | Path planning, terrain avoidance and situation awareness system for general aviation |
US6222464B1 (en) * | 1999-12-02 | 2001-04-24 | Sikorsky Aircraft Corporation | Self compensating target acquisition system for minimizing areas of threat |
US6512976B1 (en) * | 2001-04-27 | 2003-01-28 | Honeywell International Inc. | Method and system for terrain aided navigation |
US6577947B1 (en) * | 2002-03-01 | 2003-06-10 | Rockwell Collins, Inc. | Method and apparatus for identification of hazards along an intended travel route |
-
2005
- 2005-02-17 US US11/060,347 patent/US7248952B2/en active Active
-
2006
- 2006-01-24 IL IL173327A patent/IL173327A/en active IP Right Grant
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- 2006-02-17 JP JP2006040139A patent/JP4852688B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07234721A (ja) * | 1994-02-24 | 1995-09-05 | Hitachi Zosen Corp | 衝突回避方法 |
JP2001079788A (ja) * | 1999-09-08 | 2001-03-27 | Agency Of Ind Science & Technol | 歩行ロボットの歩容制御方法 |
JP2003346152A (ja) * | 2002-05-24 | 2003-12-05 | Sony Corp | 物体認識装置及び方法並びにロボット装置 |
JP2006503373A (ja) * | 2002-10-15 | 2006-01-26 | ザ・レジェンツ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・カリフォルニア | 実施反応経路を同定するための方法およびシステム |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108318032A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-07-24 | 上海交通大学 | 一种考虑攻防对抗的无人机航迹智能规划方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20060184294A1 (en) | 2006-08-17 |
US7248952B2 (en) | 2007-07-24 |
IL173327A (en) | 2010-11-30 |
EP1693649A2 (en) | 2006-08-23 |
JP4852688B2 (ja) | 2012-01-11 |
IL173327A0 (en) | 2006-06-11 |
EP1693649A3 (en) | 2012-06-06 |
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