La tesi descrive la progettazione, lo sviluppo ed i test, fino alle prove in volo, per un Autonomous Collision Avoidance System per velivoli senza pilota. Questo sistema è stato sviluppato dal Centro Italiano Ricerche Aerospaziali (CIRA) in collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale dell'Università degli Studi di Napoli "Federico II", nell’ambito del progetto di ricerca finanziato a livello nazionale TECVOL (Tecnologie per il volo autonomo). Anche se il sistema di Sense & Avoid proposto è stato sviluppato principalmente per Unmanned Aerial Systems, dove sono richiesti elevati livelli di automazione, tale sistema può essere adoperato con successo anche per velivoli commerciali con equipaggio, come ausilio ai piloti. L’algoritmo di Collision Avoidance sviluppato si basa su una soluzione analitica di un problema di ottimizzazione vincolata nel caso di un velivolo intruder non cooperante, che opera in un ambiente 3D. È adottato un approccio geometrico, con una soluzione analitica per un problema di ottimizzazione cinematica, che prevede la possibilità di modificare simultaneamente tutte le variabili di controllo (True Air Speed, angoli di track e slope in ingresso all’autopilota), quest’approccio si presta ad applicazioni in real-time. L’algoritmo utilizzato prevede che il vettore velocità del velivolo sia modificato in modo continuo, in maniera da evitare la safety bubble che circonda il velivolo intruder e minimizzare l’accelerazione richiesta alla manovra di evasione. Può essere dimostrato, sotto opportune ipotesi, che la soluzione proposta è ottimale anche rispetto alla minimizzazione della deviazione del velivolo dalla sua traiettoria nominale. Il sistema di Sense & Avoid è installato a bordo di un velivolo di classe Very Light Aircraft chiamato FLARE (Flying Laboratory for Aeronautical REsearch), che è stato personalizzato in modo da consentire il volo autonomo. Al fine di validare i risultati ottenuti, sono stati definiti opportuni indici di prestazioni e scenari di conflitto. Negli scenari di conflitto che sono stati presi in considerazione, è stata dimostrata l'efficacia del sistema attraverso una campagna di prove in volo.
Progetto, Sviluppo e Test in Volo di un Sistema Automatico di Collision Avoidance: Applicazione al progetto TECVOL del Programma PRORA del CIRA / Moccia, Antonio. - (2011).
Progetto, Sviluppo e Test in Volo di un Sistema Automatico di Collision Avoidance: Applicazione al progetto TECVOL del Programma PRORA del CIRA
MOCCIA, ANTONIO
2011
Abstract
La tesi descrive la progettazione, lo sviluppo ed i test, fino alle prove in volo, per un Autonomous Collision Avoidance System per velivoli senza pilota. Questo sistema è stato sviluppato dal Centro Italiano Ricerche Aerospaziali (CIRA) in collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale dell'Università degli Studi di Napoli "Federico II", nell’ambito del progetto di ricerca finanziato a livello nazionale TECVOL (Tecnologie per il volo autonomo). Anche se il sistema di Sense & Avoid proposto è stato sviluppato principalmente per Unmanned Aerial Systems, dove sono richiesti elevati livelli di automazione, tale sistema può essere adoperato con successo anche per velivoli commerciali con equipaggio, come ausilio ai piloti. L’algoritmo di Collision Avoidance sviluppato si basa su una soluzione analitica di un problema di ottimizzazione vincolata nel caso di un velivolo intruder non cooperante, che opera in un ambiente 3D. È adottato un approccio geometrico, con una soluzione analitica per un problema di ottimizzazione cinematica, che prevede la possibilità di modificare simultaneamente tutte le variabili di controllo (True Air Speed, angoli di track e slope in ingresso all’autopilota), quest’approccio si presta ad applicazioni in real-time. L’algoritmo utilizzato prevede che il vettore velocità del velivolo sia modificato in modo continuo, in maniera da evitare la safety bubble che circonda il velivolo intruder e minimizzare l’accelerazione richiesta alla manovra di evasione. Può essere dimostrato, sotto opportune ipotesi, che la soluzione proposta è ottimale anche rispetto alla minimizzazione della deviazione del velivolo dalla sua traiettoria nominale. Il sistema di Sense & Avoid è installato a bordo di un velivolo di classe Very Light Aircraft chiamato FLARE (Flying Laboratory for Aeronautical REsearch), che è stato personalizzato in modo da consentire il volo autonomo. Al fine di validare i risultati ottenuti, sono stati definiti opportuni indici di prestazioni e scenari di conflitto. Negli scenari di conflitto che sono stati presi in considerazione, è stata dimostrata l'efficacia del sistema attraverso una campagna di prove in volo.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
