F. Settele, F. Mothes, M. Dehm, A. Knoll

Im vorliegenden Paper wird ein Trajektorienplanungsalgorithmus für Urban Air Vehicles mit Flügeln vorgestellt. Der Flugpfad wird approximiert durch eine endliche Zahl quasi-stationärer Kreis- und Geradensegmente im dreidimensionalen Raum. Das zugrunde liegende numerische Optimierungsproblem, für dessen Initialisierung ein zweidimensionaler Dubins-Pfad herangezogen wird, wird schließlich mittels NLP-Solver gelöst. Der Algorithmus wird anhand des Szenarios eines vollständigen Antriebsausfalls beschrieben und demonstriert. Dabei werden drei verschiedene Konstellationen aus Start- und Zielpunkten sowie drei verschiedene Kostenfunktionen betrachtet. Durch geschickte Annahmen, die im hinterlegten Modell getroffen werden, und dank der Initialisierung mit Dubins-Pfad, welche das nichtholonome Flugsystem annähernd abbilden, konvergiert der Algorithmus schnell und zuverlässig.

This paper presents a trajectory planning algorithm for urban air vehicles with wings. The flight path is approximated by a finite number of quasi-stationary circular and straight line segments in three-dimensional space. The underlying numerical optimization problem, for which a two-dimensional Dubins path is used for initialization, is then solved using an NLP solver. The algorithm is described and demonstrated using the scenario of a complete propulsion failure. Three different configurations of start and destination points, as well as three different cost functions, are considered. Through clever assumptions made in the underlying model and thanks to the Dubins path initialization, which approximates the nonholonomic flight system, the algorithm converges quickly and reliably.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2025, Augsburg

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2026

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 8 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2602061228022.160647539636

10.25967/650404

Geometrische Pfadplanung, Urban Air Mobility, Notlandeassistent, Nichtlineare Optimierung, rechen-effiziente Trajektorienplanung

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Settele, F.; Mothes, F.; et al. (2026): Notlandeassistent für Urban Air Mobility Luftfahrzeuge. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/650404. urn:nbn:de:101:1-2602061228022.160647539636.

06.02.2026