This paper addresses efficient feasibility evaluation of possible emergency landing sites, online navigation, and path following for automatic landing under engine-out failure subject to turbulent weather. The proposed Multi-level Adaptive Safety Control framework enables unmanned aerial vehicles (UAVs) under large uncertainties to perform safety maneuvers traditionally reserved for human pilots with sufficient experience. In this framework, a simplified flight model is first used for time-efficient feasibility evaluation of a set of landing sites and trajectory generation. Then, an online path following controller is employed to track the selected landing trajectory. We used a high-fidelity simulation environment for a fixed-wing aircraft to test and validate the proposed approach under various weather uncertainties. For the case of emergency landing due to engine failure under severe weather conditions, the simulation results show that the proposed automatic landing framework is robust to uncertainties and adaptable at different landing stages while being computationally inexpensive for planning and tracking tasks.


翻译:本文论述对可能的紧急着陆点、在线导航和在受到动荡天气影响的发动机失灵下自动着陆的路径的有效可行性评估。拟议的多级适应性安全控制框架使高度不确定的无人驾驶飞行器(无人驾驶飞行器)能够进行传统上为具有足够经验的人类飞行员保留的安全演习。在这一框架内,首先使用简化飞行模式对一组着陆点和轨迹生成进行具有时间效率的可行性研究。随后,使用控制器跟踪选定着陆轨迹的在线路径。我们利用了固定翼飞机的高度虚弱模拟环境来测试和验证各种天气不确定性下的拟议方法。对于在恶劣天气条件下引擎失灵造成的紧急着陆,模拟结果显示,拟议的自动着陆框架对不确定因素是健全的,在不同着陆阶段进行调整,同时对规划和跟踪任务计算成本低廉。

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《工程》是中国工程院(CAE)于2015年推出的国际开放存取期刊。其目的是提供一个高水平的平台,传播和分享工程研发的前沿进展、当前主要研究成果和关键成果;报告工程科学的进展,讨论工程发展的热点、兴趣领域、挑战和前景,在工程中考虑人与环境的福祉和伦理道德,鼓励具有深远经济和社会意义的工程突破和创新,使之达到国际先进水平,成为新的生产力,从而改变世界,造福人类,创造新的未来。 期刊链接:https://www.sciencedirect.com/journal/engineering
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