UAV flight safety system based on fuzzy logic

• Autorzy: Shcherban Anastasiia , Ieremenko Volodymyr

Identyfikatory

DOI

10.2478/tar-2020-0022

Warianty tytułu

PL

System bezpieczeństwa lotów UAV oparty na metodach logiki rozmytej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article proposes a method of deciding on the continuation or termination of the UAV flight on the basis of fuzzy logic to ensure its trouble-free flight, which will be used in the future to build an onboard monitoring system of the power supply of the unmanned aerial vehicle. The developed method of decision-making allows to determine the residual battery life on the basis of data on current voltage, battery temperature, temperature on board the UAV and the direction and strength of the wind, using which the computer system will make recommendations for continuing or terminating the UAV flight task. The method of decision-making using fuzzy logic involves the formation of linguistic variables, which are the input information parameters and the output decision, their linguistic terms and membership functions, as well as a system of rules for decision-making. The voltage at the output of the battery, its surface temperature and the wind direction on board the UAV were used as input variables, and the residual battery life was used as the output linguistic variable.

PL

W artykule zaproponowano sposób podejmowania decyzji o kontynuacji lub zakończeniu lotu UAV w oparciu o logikę rozmytą zapewniający jego bezproblemowy lot, który posłuży w przyszłości do budowy pokładowego systemu monitoringu zasilania bezzałogowego pojazdu powietrznego. Opracowana metoda podejmowania decyzji pozwala określić resztkową żywotność baterii na podstawie danych o aktualnym napięciu, temperaturze baterii, temperaturze na pokładzie UAV oraz kierunku i sile wiatru, na podstawie których system komputerowy będzie zalecał kontynuację lub zakończenie zadania UAV. Metoda podejmowania decyzji z wykorzystaniem logiki rozmytej polega na tworzeniu zmiennych lingwistycznych, którymi są parametry informacji wejściowej i decyzja wyjściowa, ich terminy językowe i funkcje przynależności, a także system reguł podejmowania decyzji. Napięcie na wyjściu akumulatora, jego temperatura powierzchni i kierunek wiatru zostały wykorzystane jako zmienne wejściowe, a pozostała żywotność akumulatora została wykorzystana jako wyjściowa zmienna językowa.

Słowa kluczowe

EN

LPAB; unmanned aircraft; fuzzy logic system; method of decision-making

PL

UAV; bezzałogowy statek powietrzny; metody logiki rozmytej; podejmowanie decyzji

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Transactions on Aerospace Research
• Rocznik: 2020
• Tom: Nr 4 (261)
• Strony: 71--80
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., wyk., wzoy

Twórcy

autor

Shcherban Anastasiia

• Department of Information and Measurement Technologies, Faculty of Instrumentation Engineering, National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, 37, Prosp. Peremohy, Kyiv, Ukraine, 03056

autor

Ieremenko Volodymyr

• Department of Information and Measurement Technologies, Faculty of Instrumentation Engineering, National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, 37, Prosp. Peremohy, Kyiv, Ukraine, 03056

Bibliografia

• [1] Stockwell, W. and Schulman, B., 2016, “Defining a Lowest-Risk UAS Category”, DJI Research, LLC, p. 27. 10.13140/Rg.2.2.35319.21921.
• [2] Nitta, N., Wu, F., Lee, J. T. and Yushin, G., 2015, “Li-ion battery materials: present and future”, Materials Today, Vol. 18, 6, pp. 252-264.
• [3] Shcherban, A. P., Larin, V. J., Maslov, V. P., Kachur, N. V., Ryzhykh, V. M. and Markina, O. M., 2019, “Use of the infrared thermography method to develop discharging rules for lithium polymer batteries”, Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics, Vol. 22, No. 2, pp. 252-256. ISSN: 1560-8034 (Print); ISSN: 1605-6582 (Online).
• [4] Liu, Y., Zhang, X., Guan, X. and Delahaye, D., 2016, “Adaptive sensitivity decision based path planning algorithm for unmanned aerial vehicle with improved particle swarm optimization”, Aerospace Science and Technology, Vol. 58, pp. 92-102.
• [5] Stolzer, A. J., 2017, Safety Management Systems in Aviation, Routledge, 2017.
• [6] Xiang, Jinwu, Liu, Yang, Luo, Zhangping, 2016, “Flight safety measurements of UAVs in congested airspace”, Chinese Journal of Aeronautics, Vol. 29, Issue 5, pp. 1355-1366. 10.1016/j.cja.2016.08.017.
• [7] Oman, H., 2000, “Battery Developments that will make Electric Vehicles Practical”, IEEE Aerospace & Electronics Systems Magazine, Vol. 1, Issue 8, pp.11-21.
• [8] Clothier, R. A. and Walker, R. A., 2015, Safety risk management of unmanned aircraft systems. In: Valavanis K., Vachtsevanos g. (eds) Handbook of Unmanned Aerial Vehicles. Springer, Dordrecht. 10.1007/978-90-481-9707-1_39.
• [9] Shcherban, A. P. and Larin, V. Yu., 2015, Principles of operation and peculiarities of using the lithium-polymer accumulators. International scientific journal “Technological audit and reserves of production”. No 3, pp. 83-88 (in Ukrainian).
• [10] Scherban, A., Larin,V., Maslov, V. and Kachur, N., 2019, Sensory information technologies for the safety of flight of unmanned aerial vehicles / Optoelectron. Semicond. Tech. Vol. 54, pp. 96-111. 10.15407/iopt.2019.54.096.
• [11] Shcherban A. P., Larin V. J., Maslov V. P., Kachur N. V., 2018, “Criterion for Determining the Period of Energetically Safe Flight of Unmanned Aerial Vehicles”, Journal of Multidisciplinary Engineering Science Studies, Vol. 4, No. 11. pp. 2281-228. ISSN: 2458-925X. From: http://www.jmess.org/wpcontent/uploads/2018/11/JMESSP13420453.pdf.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).