规划算法实现高性能飞行

尾座式飞机是一种垂直起飞和降落的固定翼飞机(它的尾部位于着陆场上)，然后水平倾斜以向前飞行。这些多功能飞机比四轴飞行器更快、更高效，可以像飞机一样飞越大片区域，也可以像直升机一样盘旋，非常适合执行搜索救援或包裹投递等任务。

麻省理工学院的研究人员开发了用于轨迹规划和尾翼控制的新算法，该算法利用了此类飞机的机动性和多功能性。他们的算法可以执行具有挑战性的动作，例如侧向或倒置飞行，并且计算效率极高，可以实时规划复杂的轨迹。

通常，其他方法要么简化轨迹规划算法中的系统动力学，要么使用两种不同的模型，一种用于直升机模式，一种用于飞机模式。这两种方法都无法规划和执行像麻省理工学院团队所展示的那样积极的轨迹。

“我们希望真正利用系统拥有的所有功能。这些飞机虽然很小，但威力却相当强大，能够进行令人兴奋的杂技动作。通过我们的方法，使用一个模型，我们可以覆盖整个飞行包线——飞行器可以飞行的所有条件。”信息与决策系统实验室 (LIDS) 的研究科学家、论文的主要作者埃兹拉·塔尔 (Ezra Tal) 说道。 描述这项工作的新论文。

塔尔和他的合作者使用他们的轨迹生成和控制算法来演示尾座执行复杂的动作，如循环、滚动和爬升转弯，他们甚至展示了一场无人机比赛，其中三名尾座快速穿过空中大门，并执行了几次同步的杂技动作。

这些算法可能使尾随者能够在动态环境中自主执行复杂的动作，例如飞入倒塌的建筑物并在快速搜索幸存者时避开障碍物。

与 Tal 一起撰写论文的还有电气工程与计算机科学系 (EECS) 的研究生 Gilhyun Ryou;资深作者、航空航天副教授兼 LIDS 主任 Sertac Karaman。 该研究 发表在 IEEE Transactions on Robotics上。

解决尾随轨迹

尾翼的设计由尼古拉·特斯拉 (Nikolai Tesla) 于 1928 年发明，但直到他申请专利近 20 年后，才有人尝试认真建造尾翼。即使在今天，由于尾座运动的复杂性，研究和商业应用仍然倾向于关注更容易控制的飞机，例如四轴飞行器无人机。

尾座确实存在的轨迹生成和控制算法主要关注平静的轨迹和缓慢的过渡，而不是这些飞机能够进行的快速和杂技机动。

在如此具有挑战性的飞行条件下，塔尔和他的合作者知道他们需要专门针对具有快速变化加速度的敏捷轨迹设计轨迹规划和控制算法，以使这些独特的飞机达到峰值性能。

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