פרויקט סוף מצגת

• : הפרוייקט שם" מים כטב באמצעות ניידת מטרה אחיזת

• : המגישים שמותמושקוביץ – עמיתשיבר – מאור

• : המנחה שםרבינוביץ שרון

• : מעבדה אחראיכוחאי קובי

תוכן

הבעיה • הגדרתרציונאל•ספרות • סקירתעקרונית • הצעהמפורט • פתרוןביצועים•עתידיות • הרחבות

רקע

ניטור • מערכותחירום – במצבי אזרחיותמבצעים – צבאיות

פריסה • אופני–. אווירית מערכת–. קרקעית מערכת

קרקעיות • מערכות של מגבלות–.) , קיצוניות ) והצפות שרפות כגון קשים בתנאים נוכחות–. מוגבל שטח בתוואי תנועה–. גבוהה חשיפה

אויריות • מערכות של יתרונות–. מוגבל בלתי במרחב תנועה–. נמוך סיכון– . גבוהה הבחנה רמת

עניין • מטרתנייחת/– ניידת

הגדרות

•( - " עם( – Surveillanceאחיזה" קשר המבטיחה פעולה. עניין נקודת

•. " עניין" נקודת עם רציף קשר רציפה אחיזה•FOV – Field Of View - זוויתי ראייה שדה לקביעת מאפיין

. חיישן שלקרקע – • השטח – Foot Printעקבת תוואי על אופקי היטל

. הראייה שדה מפתח שלאווירי – • כלי של קינמטי מאפיין מינימאלי תמרון רדיוס

. תמרון ממגבלת הנובעהתחשבות – Dubinsמסלולי • עם למיסלול גיאומטרי פתרון

. פנייה במגבלות

מטרה

ניידת • מטרה של רציפה לאחיזה פתרון גיבוש . מוטסים כלים שני באמצעות

באילוצים • התחשבות עם פתרוןהמוטסים – הכלים מהירותהניידת – המטרה מהירותעקיבה – זוויות מגבלות

עקרון

בתנאים מרחבי לכיסוי מסלולים קביעת . משתנים קינמטיים

הכיסוי • תכנון–. החיישן אילוצי עם המתמודד מירבי כיסוי

הזמנים • תכנוןלבין – המוטסים הכלים בין המהירויות הפרש תיאום

הניידת המטרה

רציף • עדכון–. מטרה במסלול כתלות מסלולים בין מיתוג

ספרות סקר

מאמר:• Strategies of Path-Planning for a UAV to Track a

Ground Vehicle מאת:

Jusuk Lee, Rosemary Huang, Andrew Vaughn, Xiao Xiao and J. Karl Hedrick

בין • המהירויות הפרש בעיית את מתאר זה מאמרלפצות ניתן כיצד ומפרט ניידת למטרה מוטס כלי

" סינוסי מסלול בחירת י ע המהירויות פער על . המוטס לכלי מתאים

ספרות סקר

:מאמר•Persistent Surveillance Using Multiple Unmanned Air

vehicles מאת:•

Nikhil Nigam and Ilan Kroo• , שתי של מנוונים מצבים של ניתוח לאחר זה במאמר

, מוצג מימדי והדו החד במישור מטרות ומספר מטרות ' ' , לנק מנק המינימלי המרחק פיו על דובינס של הפתרון

. וקשתות ישרים מקווים ורק אך מורכב מוטס כלי עבורישירות נגזרות המסלול את מרכיבות אשר אלו קשתות

. הכלי של הכללי ההתקדמות וכיוון הפנייה מרדיוס

הפיתוח שלבי

הכלי • של העקיבה יכולת את מתאר אשר מודל פיתוח : גובה כגון שלו האילוצים בכלל התחשבות תוך המוטס

. , סיבוב, ורדיוס מהירות הראייה קו של הגבהה זווית טיסה•. קרקעית עקבה ניתוח•. נגזרים פנייה ורדיוסי מהירויות תחומי ניתוח•. מיסלול אלגוריתם בחירת•. מסלולים מיתוג לוגיקות בניית•. ייחוס תרחישי בניית•. ביצועים ניתוח

Rmax

Rmin

קרקע עקבת

והגבלות האחיזה שטח משוואותהמוטס הכלי

: המוטסים הכלים של האחיזה מגבלות עבור שקיבלנו הנתונים

R. האחיזה- נקודת לבין המוטס הכלי בין הקווי המרחק הינו

α. לקרקע- המוטס הכלי של הראיה קו בין הזווית הינה

H. מהקרקע- המוטס הכלי של הגובה זהו

הכלי והגבלות האחיזה שטח משוואותהמוטס

•: , הבעיה על צידי מבט

RminRmax70°

10KM h

הכלי והגבלות האחיזה שטח משוואותהמוטס

•: המשוואות את נפתח :Rmaxעבור •

:Rminעבור •: הפשוט פיתגורס משפט באמצעות

המשוואה בעזרת האחיזה מגבלות את נייצגהבאה:

• . התנועה מעגל מרכז כאשר

: שיתקבל הטווח ולכן

נוספות נוסחאות

•1.

•2.

•3 .

. ישר בקו הנעה ניידת מטרה

של • לאורכו תתקדם הניידת המטרה כאשראחיזה לקיים המוטסים הכלים על ישר מסלוללבין בינם שונות מהירויות למרות וזאת רציפה

. הניידת המטרה

ישר בקו הנעה ניידת מטרה

הפרשי: • על לפצות מנת על הפיתרוןהמטרה לבין המוטסים הכלים בין המהירויות

, כל עבור חישבנו במאמר האמור פי על הניידתבעל סינוסיאלי מסלול מהירויות יחס

גל - Aאמפליטודה - שוויון Lואורך יקיימו אשר . הניידת המטרה של התנועה ציר על מהירויות

ישר בקו הנעה ניידת מטרה

הגל • אורך את עבורנו המחשבת המשוואההמוטסים הכלים של הסינוס מסלול של והאמפליטודה

הכלים של המותרת בעקמומיות מתחשבת אינהעקום של העקמומיות במשוואת נעזרנו לכן המוטסיםהכלים של הפיסיקליות ההגבלות את לקיים מנת על

המוטסים.את • לחשב מנת בין A,Lעל מהיריות שוויון המקיימים

ההתקדמות בציר הניידת המטרה לבין המוטסים הכליםובסביבת המתלב בתוכנת נעזרנו הניידת המטרה של

Muped. נעלמים שני עם משוואות שתי לפתור מנת על

ישר בקו הנעה ניידת מטרה

המטרה • מאחורי המוטסים הכלים את מיקמנומכיוון וזאת של במרחק הניידת

הכלי אחיזת עבור האידיאלי המיקום שזהומוטס.

ישר בקו הנעה ניידת מטרה

• , יחיד מוטס כלי ישר בקו הנעה מטרה עבור. בזמן רציפה אחיזה מקיים

לשמר • בחרנו מוטסים כלים שני שישנם מכיווןשל פאזה . 180ביניהם ניתן מסימטריה מעלות

ובאמצעותה האידיאלית הבחירה זוהי כי להביןתרחיש לכל ביותר טוב מענה לספק יהיה ניתן

ידי על שיתבצע ההתקדמות כיוון שינוי של. הניידת המטרה

ישר בקו הנעה ניידת מטרה

-5000 -4000 -3000 -2000 -1000 0 1000 2000-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

L

A

לצומת המגיעה ניידת Tמטרה

בצומת • תיתקל הניידת המטרה יהיה Tכאשר . חדש התקדמות נתיב לבחור עליה

אך • הכבישים מפת את מכירים המוטסים הכליםהניידת המטרה להיכן לנבא יכולים אינם

תפנה.דינמיים • מסלול שינויי יספקו המוטסים הכלים

כך הניידת המטרה לבחירת בהתאםתוך זאת כל מלאה אחיזה שתתאפשר

. תנועתם של הפיסיקליים במגבלות התחשבות

לצומת המגיעה ניידת Tמטרה

הצומת • אל מגיעה הניידת המטרה כאשרהעקיבה במסלול ממשיכים המוטסים הכלים

. ישר קו שלאת • בחרה הניידת שהמטרה לאחר אחד כצעד

, יבצעו המוטסים הכלים בצומת הפנייה כיוון. בצומת טיפול אלגוריתם את

בצומת טיפול Tאלגוריתם

מורכב • הניידת המטרה שמסלול מכיווןומצמתי ישרים לנתיב Tמנתיבים להתייחס ניתן

, בצומת הטיפול לאחר לכן מתמיד כמצב ישרלמצב המוטסים הכלים את להחזיר נרצה

הסינוס למסלול כלומר ישר נתיב של המתמידלפאזה וכמובן מהמטרה תואם ולמרחק הרצוי

. הכלים שני בין הרצויה

בצומת טיפול Tאלגוריתם

שהמטרה ) • לאחר רגע התנועה כיוון ידוע כאשרהמיקום( על בדיקה יבצע האלגוריתם פנתה

הכלי את ויבחר הכלים שני של הנוכחיכלי יקרא זה כלי בפנייה לטיפול האידיאלי

" " ." הגיבוי" כלי שיקרא השני הכלי הטיפולמנת על הנוכחי הנתיב על להתקדם ימשיך

" חזר " הטיפול שכלי לרגע עד אחיזה לספק " " , יבצע הגיבוי כלי מכן לאחר במטרה לאחוז

לנתיב ) כלומר הבא המתמיד המצב אל מעבר .) הצומת שלאחר הישר

בצומת טיפול Tאלגוריתם

יציאה • מנקודה המוטסים הכלים של המעבריםהמסלול אל כניסה נקודת אל נוכחי מסלול שלהמוכר האלגוריתם באמצעות מתבצעת החדש

. דובינס שלהכלים • שני של הזמנים בתקציב לעמוד מנת על

לחשב עלינו היה הניידת והמטרה המוטסים ' ' הכניסה ונק ממסלול היציאה נק את במדויקשאלגוריתם המרחקים את ולחשב מסלול אל. תיקני זמנים תקציב קיום ולבדוק חישב דובינס

בצומת טיפול Tאלגוריתם

• " החדש " למסלול יצא הטיפול שכלי לאחר " במסלולו " ימשיך הגיבוי כלי לו שחושב

: לאפשר מנת על וזאת סינוסים מספר המקורי– " אינו " הטיפול שכלי בזמן הניידת במטרה אחיזה

. בה אוחזלהאריך – עלינו היה זמנים תקציב לאפשר מנת על

" ובאמצעות " הגיבוי כלי של מסלולו את במקצת. זאת נאפשר שיקבע סינוסים מספר

בצומת טיפול המחשה Tאלגוריתם

הפעלת לפני רגע מתמיד מצב זהו . הכלים זה במצב בצומת טיפול אלגוריתם

. קבוע סינוס במסלול המטרה מאחורי נעים

בצומת טיפול המחשה Tאלגוריתם

כיוון את בחרה לא עדיין המטרה כי לראות ניתן זה במצבבתנועה ימשיכו המוטסים הכלים כן על בצומת הפנייה

. מתמיד מצב של

בצומת טיפול המחשה Tאלגוריתם

ההתקדמות כיוון את בחרה הניידת המטרה כי לראות ניתןבצומת לפגישה עד המתמיד המצב את יהווה זה כיוון החדש

הכלים, על פעולות מספר יבצע האלגוריתם כעת נוספתמצב של להתכנסות עד החדש מסלולם את ויבנה המוטסים

מתמיד.

בצומת טיפול המחשה Tאלגוריתם

" הטיפול " כלי את יהווה מי בחירה יבצע האלגוריתם תחילה." הגיבוי " כלי יהיה מי ובהתאמה

ההתכנסות נקודת תהיה מה יחשב האלגוריתם מכן לאחר . של חישוב יבצע האלגוריתם כלומר החדש המתמיד מצב של

להתחשב מנת על המוטסים והכלים הניידת המטרה עבור זמנים. המיהרויות "בהפרש הטיפול " כלי

" הגיבוי " כלי

בצומת טיפול המחשה Tאלגוריתם

" הטיפול " כלי

" הגיבוי " כלי " המקורי " הסינוס במסלול ממשיך הגיבוי כלי כי לראות ניתן

" שאלגוריתם, " המסלול את מבצע הטיפול כלי זה בזמן שלואל הכניסה נקודת אל בדרכו והוא עבורו חישב דובינס

. החדש המתמיד המצב

בצומת טיפול המחשה Tאלגוריתם

" הטיפול " כלי

" הגיבוי " כלי " המקורי " הסינוס במסלול ממשיך הגיבוי כלי כי לראות ניתן

" שאלגוריתם, " המסלול את מבצע הטיפול כלי זה בזמן שלואל הכניסה נקודת אל בדרכו והוא עבורו חישב דובינס

. החדש המתמיד המצב

חדש מתמיד למצב כניסה נקודת

בצומת טיפול המחשה Tאלגוריתם

" הטיפול " כלי

" הגיבוי " כלי

" " , " הגיבוי " כלי זה בשלב במטרה אחיזה ישנה הטיפול לכלי כעתשינוי יבצע הוא ולכן המטרה על אחיזה בעל להיות עוד צריך אינו

. החדש מתמיד המצב של הכניסה נקודת אל ויצא מסלול " " אלגוריתם " י ע כן גם מחושב יעבור הגיבוי שכלי המסלול

. המתאים הזמנים בתקציב והתחשבות דובינס

בצומת טיפול המחשה Tאלגוריתם

המתמיד המצב לתחילת הגיעו המוטסים הכלים כעת. הניידת המטרה של החדש התנועה בכיוון

על שמפצה הסינוס מסלול אל חזרו המוטסים הכלים. הניידת המטרה לבין בינם המהירויות הפרש

הינו הניידת המטרה לבין בינם המרחקכנדרש!

תוצאות הצגת

•: הדרכים מפת

תוצאות הצגת

•: הראשונה לצומת הגעה עד מתמיד מצבשל מרחק על שומרים הכלים כי לראות מהמטרה LEGניתן

הניידת.

תוצאות הצגת

•: הראשון הצומת אל בהגעה מסלול גרף

תוצאות הצגת

בצומת :• טיפול גרף

X (m)

Y (m

)

UAV cover vs Trail

-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5

x 104

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5x 10

4

תוצאות הצגת

•: השני לצומת בהגעה מסלול גרף

תוצאות הצגת

בקירוב:•

תוצאות הצגת

•: סופי מסלול גרף

X (m)

Y (

m)

UAV cover vs Trail

-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5

x 104

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5x 10

4

car

UAV1

UAV2

תוצאות הצגת

המחשה:•

הפרוייקט הסתמך עליהם מאמרים

Persistent Surveillance Using Multiple :מאמר•Unmanned Air vehicles by Nikhil Nigam and

Ilan Kroo Strategies of Path-Planning for a UAVמאמר: •

to Track a Ground Vehicle מאתJusuk Lee, Rosemary Huang, Andrew Vaughn, Xiao Xiao

and J. Karl Hedrickבפונקצית • ל DUBINS Curve Mexשימוש

MATLAB " י ע Scott Teuscherשנכתבה

סיכום

רציפה • אחיזה מתן הייתה זה בפרויקט מטרתנו. מוטסים כלים שני של מערך באמצעות ניידת למטרה

צומת • ועבור ישר מקטע שבנינו Tעבור האלגוריתם - ל השואפת אחיזה ..99.999%מספק מהזמן

להפרש • בהקשר דינמיות מאפשר שסיפקנו הפיתרון. הניידת והמטרה המוטסים הכלים בין המהירויות

המטרה • עבור אמת בזמן מענה מספק הפיתרוןיעד ) את מראש לחזות צורך לו אין כלומר הניידת

.) הניידת המטרה

מסקנות

• , הטייס כלי של המסלול אורך על משפיע המהירויות יחס , קרי, ביותר הקטן מהירויות יחס עבור הפתרון , 2וכצפוי

. הטייס כלי עבור ביותר הקצר הכולל המסלול את מקנה• , מסלול בבניית טיפול בעת נתון מהירויות יחס כל עבור

," כיסוי " לקבל מנת על הגיבוי כלי עבור צומת סביב , שעל הנוסף המחזורים מספר המטרה של בזמן מיטבי " " " הינו " הטיפול לכלי חבירה בטרם לבצע הגיבוי . 1כלי

• , , נתון מהירויות יחס כל עבור ישר קו לאורך בתנועההאילוצים כל את מקיים אשר סינוסי מסלול קיים תמיד

" שני י ע הנעה המטרה של בזמן ורציף מלא כיסוי ומבטיח . זמנית בו הטייס כלי

תודות!!!