論文の概要: Planar-Sector LOS Guidance for Interception of Agile Targets with Lifting-Wing Quadcopters
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.10639v2
- Date: Wed, 10 Jun 2026 10:57:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-11 16:42:38.016913
- Title: Planar-Sector LOS Guidance for Interception of Agile Targets with Lifting-Wing Quadcopters
- Title（参考訳）: リフティング翼クアッドコプターによるアジャイルターゲットの知覚のための平面セクタLOS誘導
- Authors: Linkai Liu, Kun Yang, Han Zou, Chen Min, Shuli Lv, Shuai Wang, Quan Quan,
- Abstract要約: 本稿では,昇降翼クアッドコプターを用いた自律インターセプションのためのPlanar-Sector Line-of-Sight(PS-LOS)ガイダンスフレームワークを提案する。
PS-LOSは、視野の安全な領域内で縦方向の画像誤差を緩和しながら、横方向の画像誤差を厳しく制限する。
昇降翼クアッドコプターモデルでは、PS-LOSは従来の円錐の制約よりもLOS方向に近い推力の50%近い。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 21.50239371292155
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Autonomous visual interception of agile aerial targets is challenging due to unpredictable target motion, limited sensing, and the strong coupling between target visibility and interceptor maneuverability. Most existing strapdown-camera interception methods preserve visibility using conic line-of-sight (LOS) constraints that keep the target near the image center. While safe, such symmetric constraints unnecessarily restrict maneuverability and can significantly reduce the usable thrust for pursuit. Motivated by the observation that aggressive FPV pilots do not maintain equal visibility margins in all image directions, this paper proposes a Planar-Sector Line-of-Sight (PS-LOS) guidance framework for autonomous interception using a lifting-wing quadcopter equipped with only a strapdown monocular camera. PS-LOS tightly constrains lateral image error while relaxing longitudinal image error within a safe field-of-view margin, preserving visibility while releasing maneuverability for acceleration-intensive pursuit. Under the lifting-wing quadcopter model, PS-LOS provides nearly 50% more available thrust near the LOS direction than conventional conic LOS constraints. To realize LOS-only interception without direct depth measurements, a delay-compensated state-estimation framework and a nonlinear guidance-and-control architecture are developed for lifting-wing quadcopters. Extensive outdoor flight experiments demonstrate autonomous interception of agile targets exhibiting large-amplitude, high-frequency, and unpredictable motion under real wind disturbances. The proposed system achieves successful interceptions at ranges up to 138 m while maintaining continuous visual tracking throughout the engagement. The results validate PS-LOS as a visibility-preserving, maneuverability-aware guidance framework for long-range visual interception of agile aerial targets.
- Abstract（参考訳）: アジャイルの航空目標の自律的な視覚的インターセプションは、予測不可能な目標運動、限定されたセンシング、ターゲットの可視性とインターセプターの操作性の間の強い結合によって困難である。
既存のストラップダウン・カメラ・インターセプション手法は、画像中心付近にターゲットを保持する円錐線(LOS)制約を用いて可視性を保つ。
安全であるにもかかわらず、そのような対称的な制約は操作性を不必要に制限し、追跡に使用可能な推力を大幅に削減することができる。
そこで本研究では, 単眼カメラのみを搭載した昇降翼クアッドコプターを用いた自律的迎撃のためのPlanar-Sector Line-of-Sight(PS-LOS)ガイダンスフレームワークを提案する。
PS-LOSは、横方向の画像誤差を厳しく制限し、安全視野内における縦方向の画像誤差を緩和し、アクセラレーション集約追尾のための操作性を確保しながら視認性を維持する。
昇降翼クアッドコプターモデルでは、PS-LOSは従来の円錐型LOSの制約よりもLOS方向に近い推力の50%近い。
直接深度測定をせずにLOSのみのインターセプションを実現するため、昇降翼クアッドコプターのための遅延補償状態推定フレームワークと非線形誘導制御アーキテクチャを開発した。
大規模な屋外飛行実験は、実際の風乱下での大振幅、高周波、予測不可能な動きを示すアジャイルターゲットの自律的な迎撃を実証している。
提案システムでは,エンゲージメントを通して連続的な視覚的追跡を維持しながら,最大138mの範囲でのインターセプションを成功させる。
その結果,PS-LOSは視認性を維持し,操作性に配慮したアジャイル航空機の長距離視界遮断のためのガイダンスフレームワークとして評価された。
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