Rapidly generating an optimal chasing motion of a drone to follow a dynamic target among obstacles is challenging due to numerical issues rising from multiple conflicting objectives and non-convex constraints. This study proposes to resolve the difficulties with a fast and reliable pipeline that incorporates 1) a target movement forecaster and 2) a chasing planner. They are based on a sample-and-check approach that consists of the generation of high-quality candidate primitives and the feasibility tests with a light computation load. We forecast the movement of the target by selecting an optimal prediction among a set of candidates built from past observations. Based on the prediction, we construct a set of prospective chasing trajectories which reduce the high-order derivatives, while maintaining the desired relative distance from the predicted target movement. Then, the candidate trajectories are tested on safety of the chaser and visibility toward the target without loose approximation of the constraints. The proposed algorithm is thoroughly evaluated in challenging scenarios involving dynamic obstacles. Also, the overall process from the target recognition to the chasing motion planning is implemented fully onboard on a drone, demonstrating real-world applicability.


翻译:快速产生无人机最佳追逐运动以追赶动态目标的障碍,具有挑战性,因为来自多重相互冲突的目标和非曲线限制的数值问题正在上升。本研究报告提议用一个快速可靠的管道解决困难,该管道包括:(1) 目标移动预报器和(2) 追赶式规划器。它们基于一个抽样和检查方法,包括产生高质量的候选原始物和轻计算负荷的可行性测试。我们通过从以往观测得出的一组候选人中选择最佳预测来预测目标的动向。根据预测,我们建造了一套潜在的追踪轨迹,以减少高排序衍生物,同时保持预期目标移动的预期相对距离。然后,对候选轨迹进行测试,测试的对象是追赶者的安全性和对目标的可见度,而没有松动的制约。提议的算法是在充满挑战的情景中进行彻底评估,涉及动态障碍。此外,从目标识别到追赶运动规划的整个过程,在无人机机上完全实施,显示真实世界的适用性。

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