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Design, implementation, and verification of a low‐cost terminal guidance system for small fixed‐wing UAVs
Journal of Field Robotics ( IF 3.581 ) Pub Date : 2021-01-12 , DOI: 10.1002/rob.22012
Yachao Yang; Chang Liu; Jie Li; Yu Yang; Juan Li; Zhidong Zhang; Bobo Ye

A terminal guidance control system for small fixed‐wing unmanned aerial vehicles (SUAV, with a wingspan of around 1.5 m) is proposed in this paper based on a visible light strap‐down seeker. The system is implemented using low‐cost, open‐source components with a cost less than $2000 and proved to be feasible, transplantable and effective for different types of SUAVs, achieving a good terminal guidance accuracy (circular error probable = 1.5 m) against a nonmaneuvering target on the ground. Impacts of low‐cost and low‐precision electrical modules mainly include influence on terminal guidance information, measurement of SUAV state values and the presented system's time‐delay. We examine the practical median flow algorithm for target tracking, the attitude pursuit guidance law for terminal guidance control and the pursuit image frame method for large delay interception to eliminate adverse effects. Furthermore, the performance and robustness are evaluated by laboratory tests as well as field flight trials on two different SUAV platforms. This paper provides a robust, effective and proven reference for the development of the aggressive SUAV for SUAV swarms.

中文翻译:

小型固定翼无人机的低成本终端制导系统的设计,实施和验证

本文提出了一种基于可见光捷联式导引头的小型固定翼无人机(SUAV,翼展约1.5 m)的终端制导控制系统。该系统使用低成本的开源组件实施,成本不到2000美元,并且被证明对于各种类型的SUAV都是可行的,可移植的且有效的,从而实现了良好的终端制导精度(可能的圆形误差= 1.5 m)。地面上的非机动目标。低成本和低精度电气模块的影响主要包括对终端制导信息,SUAV状态值的测量以及所提供系统的时延的影响。我们研究了用于目标跟踪的实用中值流算法,用于终端制导控制的姿态跟踪制导律和用于大延迟拦截以消除不利影响的跟踪图像帧方法。此外,通过实验室测试以及在两种不同的SUAV平台上的野外飞行试验来评估性能和鲁棒性。本文为针对SUAV机群的激进型SUAV的开发提供了可靠,有效且经过验证的参考。
更新日期:2021-01-13
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