Abstract In this paper, we study Emergency Landing Aware Surveillance Planning (ELASP) to determine a cost-efficient trajectory to visit a given set of target locations such that a safe emergency landing is possible at any point of the multi-goal trajectory. The problem is motivated to guarantee a safe mission plan in a case of loss of thrust for which it is desirable to have a safe gliding trajectory to a nearby airport. The problem combines computational challenges of the combinatorial multi-goal planning with demanding motion planning to determine safe landing trajectories for the curvature-constrained aerial vehicle. The crucial property of safe landing is a minimum safe altitude of the vehicle that can be found by trajectory planning to nearby airports using sampling-based motion planning such as RRT*. A trajectory is considered safe if the vehicle is at least at the minimum safe altitude at any point of the trajectory. Thus, a huge number of samples have to be evaluated to guarantee the safety of the trajectory, and an evaluation of all possible multi-goal trajectories is quickly computationally intractable. Therefore, we propose to utilize a roadmap of safe altitudes combined with the estimation of the trajectory lengths to evaluate only the most promising candidate trajectories. Based on the reported results, the proposed approach significantly reduces the computational burden and enables a solution of ELASP instances with tens of locations in units of minutes using standard single-core computational resources.

中文翻译：

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具有安全应急着陆保障的固定翼飞机监视规划

摘要在本文中，我们研究了紧急着陆感知监视计划 (ELASP)，以确定访问一组给定目标位置的经济高效的轨迹，以便在多目标轨迹的任何点都可以安全紧急着陆。该问题的动机是在推力损失的情况下保证安全的任务计划，为此需要具有到附近机场的安全滑翔轨迹。该问题将组合多目标规划的计算挑战与苛刻的运动规划相结合，以确定曲率受限飞行器的安全着陆轨迹。安全着陆的关键特性是飞行器的最小安全高度，可以使用基于采样的运动规划（例如 RRT*）通过到附近机场的轨迹规划找到该高度。如果车辆在轨迹的任何点处至少处于最低安全高度，则该轨迹被认为是安全的。因此，必须评估大量样本以保证轨迹的安全性，并且对所有可能的多目标轨迹的评估在计算上很快就变得难以处理。因此，我们建议利用安全高度路线图结合轨迹长度的估计来仅评估最有希望的候选轨迹。根据报告的结果，所提出的方法显着降低了计算负担，并使用标准单核计算资源以分钟为单位解决了具有数十个位置的 ELASP 实例。必须评估大量样本以保证轨迹的安全性，并且对所有可能的多目标轨迹的评估在计算上很快就变得难以处理。因此，我们建议利用安全高度路线图结合轨迹长度的估计来仅评估最有希望的候选轨迹。根据报告的结果，所提出的方法显着降低了计算负担，并使用标准单核计算资源以分钟为单位解决了具有数十个位置的 ELASP 实例。必须评估大量样本以保证轨迹的安全性，并且对所有可能的多目标轨迹的评估在计算上很快就变得难以处理。因此，我们建议利用安全高度路线图结合轨迹长度的估计来仅评估最有希望的候选轨迹。根据报告的结果，所提出的方法显着降低了计算负担，并使用标准单核计算资源以分钟为单位解决了具有数十个位置的 ELASP 实例。我们建议利用安全高度路线图结合轨迹长度的估计来评估最有希望的候选轨迹。根据报告的结果，所提出的方法显着降低了计算负担，并使用标准单核计算资源以分钟为单位解决了具有数十个位置的 ELASP 实例。我们建议利用安全高度路线图结合轨迹长度的估计来评估最有希望的候选轨迹。根据报告的结果，所提出的方法显着降低了计算负担，并使用标准单核计算资源以分钟为单位解决了具有数十个位置的 ELASP 实例。