International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.8
no.2
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pp.107-120
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2007
Coordination of multiple UAVs is an essential technology for various applications in robotics, automation, and artificial intelligence. In general, it includes 1) waypoints assignment and 2) trajectory generation. In this paper, we propose a new method for this problem. First, we modify the concept of the standard visibility graph to greatly improve the optimality of the generated trajectories and reduce the computational complexity. Second, we propose an efficient stochastic approach using simulated annealing that assigns waypoints to each UAV from the constructed visibility graph. Third, we describe a method to detect collision between two UAVs. FinallY, we suggest an efficient method of controlling the velocity of UAVs using A* algorithm in order to avoid inter-UAV collision. We present simulation results from various environments that verify the effectiveness of our approach.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.31
no.8
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pp.50-57
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2003
Controlling rotorcraft to fly precisely through multiple, irregularly, and closely spaced waypoints is a common and practical mission. However, finding an optimal trajectory for this kind of mission is quite challenging. Usability of traditional approaches such as inverse control or direct methods to this kind of problem is limited because of either limitation on the specification of the constraints or requirement of extensive computation time. This paper proposes a method that can easily compute the full trajectory and control history for rotorcraft to pass through waypoints while satisfying other general constraints of states such as velocities and attitudes on each waypoint. The proposed method is applied to rotorcraft guidance problems of slalom and linear trajectory in the middle of general curved trajectory. The algorithm is test for various situations and demonstrates its usability.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.19
no.6
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pp.779-788
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2016
In this paper, a global path replanning method is proposed in order to plan a global path minimizing the risk of the unmanned vehicle on the battlefield. We first introduce 4D environmental information consisting of mobility, visibility, kill, and hit attributes, and a unified threat map and a mobility map are defined by the four attributes. Using the mobility map, the unmanned vehicle can find the shortest path on the traversable area. And then taking into account the deterrent according to the type of the unmanned vehicle on the integrated threat map, the vehicle can generate a route to suppress or avoid the threat of enemy as well. Moreover, we present a waypoints bypassing method to exclude unnecessary waypoints rather than the mission point when planning paths for the multiple waypoints.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.2
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pp.211-217
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2014
This paper addresses an algorithm of path planning for autonomous driving of a ground vehicle in waypoint navigation. The proposed algorithm is flexible in utilization under a large GPS positioning error and generates collision-free multiple paths while pursuing minimum traveling time. An optimal path reduces inefficient steering by minimizing lateral changes in generated waypoints along a path. Simulation results compare the proposed algorithm with the A* algorithm by manipulation of the steering wheel and traveling time, and show that the proposed algorithm realizes real-time obstacle avoidance by quick processing of path generation, and minimum time traveling by producing paths with small lateral changes while overcoming the very irregular positioning error from the GPS.
Kim, Min-Jae;Yang, Chang-Deok;Hong, Ji-Seung;Kim, Chang-Joo
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.33
no.9
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pp.922-929
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2009
This paper deals with the State-Dependent Riccati Equation (SDRE) Technique for the design of helicopter nonlinear waypoint guidance controller. To generate the flight guidance through multiple waypoints, we use the trigonometric spline. The controller design and its validation is based upon a level 2 simulation helicopter model and the designed SDRE controller is applied to the trajectory tracking problems. To validate the designed SDRE controller, the simulation environment of high fidelity helicopter model is developed using three independent computers. This paper focuses on the validation the present SDRE controller through the helicopter waypoint guidance simulation.
Kim, Hee-Seob;Kim, Gyu-Sun;Chung, Dae-Won;Kim, Eung-Hyun
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.8
no.2
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pp.37-43
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2007
Coordination of multiple UAVs is an essential technology for various applications in robotics, automation, and artificial intelligence. In general, it includes 1) waypoints assignment and 2) trajectory generation. In this paper, we propose a new method for this problem. First, we modify the concept of the standard visibility graph to greatly improve the optimality of the generated trajectories and reduce the computational complexity. Second, we propose an efficient stochastic approach using simulated annealing that assigns waypoints to each UAV from the constructed visibility graph. Third, we describe a method to detect collision between two UAVs. FinallY, we suggest an efficient method of controlling the velocity of UAVs using A* algorithm in order to avoid inter-UAV collision. We present simulation results from various environments that verify the effectiveness of our approach.
Forestry crane work in a forest harvester or forwarder is regarded as one of most hard work requiring a very high level of operation skill. The operator must handle two or more multi-axes joysticks simultaneously to control the multiple manipulators for maneuvering the crane-tip to its intended location. This study has been carried out to develop a crane-tip controller which can intuitively maneuver the crane-tip, resulting in improving the productivity by decreasing the technical difficulty of control as well as reducing the workload. The crane-tip controller consists of a single 2-axis joystick and a control algorithm run on microcontroller. Lab-scale forestry crane was constructed using electric cylinders. The crane-tip control algorithm has the crane-tip follow the waypoints generated on the given path considering the dead band region using LBO (Lateral Boundary Offset). A speed control gain to change the speed of relevant cylinders relatively is applied as well. By the P (Proportional) control within the control interval of 20 msec, the average error of crane-tip control on the predefined straight path turned out to be 14.5 mm in all directions. When the joystick is used the waypoints are generated in real time by the direction signal from the joystick. In this case, the average error of path control was 12.4 mm for straight up, straight forward and straight down movements successively at a certain constant speed setting. In the slant movement of crane-tip by controlling two axes of joystick simultaneously, the movement of crane-tip was controlled in the average error of 15.9 mm when the crane-tip is moved up and down while moving toward forward direction. It concluded that the crane-tip control was possible using the control algorithm developed in this study.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.10
no.1
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pp.58-66
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2009
Formation controller for multiple spacecrafts is designed based on a decentralized approach. The objective of the proposed controller is to make each spacecraft fly to the desired waypoints, while keeping the formation shape of multiple spacecrafts. To design the decentralized formation controller, the output feedback linearization technique using error functions for goal convergence and formation keeping is utilized for spacecraft dynamics. The primary contribution of this paper is to proposed optimal controller for formation flying based on the decentralized approach. To design the optimal controller, eigenvalue assignment technique is used. To verify the effectiveness of the proposed controller, numerical simulations are performed for three-dimensional waypoint-passing missions of multiple spacecrafts.
In this study, we developed a robot operating system (ROS)-based autonomous driving robot that estimates the robot's position in underground mines and drives and returns through multiple waypoints. Autonomous driving robots utilize SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) technology to generate global maps of driving routes in advance. Thereafter, the shape of the wall measured through the LiDAR sensor and the global map are matched, and the data are fused through the AMCL (Adaptive Monte Carlo Localization) technique to correct the robot's position. In addition, it recognizes and avoids obstacles ahead through the LiDAR sensor. Using the developed autonomous driving robot, experiments were conducted on indoor experimental sites that simulated the underground mine site. As a result, it was confirmed that the autonomous driving robot sequentially drives through the multiple waypoints, avoids obstacles, and returns stably.
This paper presents the design and implementation of a Mission Planning System(MPS) for multiple ballistic missiles. MPSs are also a kind of M&S systems in defense domain, and these provide important computations on the ground before flights of flying objects. The proposed MPS in this paper has a new concept which is far from generating a set of waypoints of a flying object and proving the set. In this paper, we firstly discuss the research motivation of our own MPS; then, we introduce the design of our MPS and its functionalities. In order to prove the practicality of our MPS, we have conducted a case study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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