Navigation Functionalities for an Autonomous UAV Helicopter

Contents
1 Introduction 1
2 Overview 5
2.1 UAV software architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 The UAV helicopter platform . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3 Simulation 13
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.2 Hardware-in-the-loop simulation . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.3 Reference frames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.4 The augmented RMAX dynamic model . . . . . . . . . . . 19
3.4.1 Augmented helicopter attitude dynamics . . . . . . . 19
3.4.2 Helicopter equations of motion . . . . . . . . . . . . 20
3.5 Simulation results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4 Path Following Control Mode 29
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2 Trajectory generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.2.1 Calculation of the path geometry . . . . . . . . . . . 32
4.2.2 Feedback method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.2.3 Outer loop reference inputs . . . . . . . . . . . . . . 37
PFCM kinematic constraints . . . . . . . . . . . . . 37
Calculation of the outer loop inputs . . . . . . . . . 41
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