Path Planning and Flight Control of Unmanned Aerial Vehicles: A Review of Algorithms and Future Directions

Amirhossein Arefimehr¹

Abstract :
Unmanned aerial vehicles (UAVs) have become widely adopted platforms for surveillance, precision agriculture, remote sensing, logistics, and disaster response, and the safety and efficiency of these missions depend heavily on the underlying path planning and flight control strategies. Rather than simply listing algorithms, this review is organized around a single practical question: which of these methods can actually run, in real time, on the resource-constrained companion computers and flight controllers carried onboard a real UAV, and how does each one interface with the control loop that ultimately flies the vehicle. The paper covers classical graph-based and sampling-based methods, minimum-snap and kinodynamic trajectory generation, artificial potential field approaches, bio-inspired and metaheuristic optimization, and learning-based methods built on reinforcement learning and other artificial intelligence tools, including current state-of-the-art real-time planners such as Fast-Planner and EGO-Planner. Each family is assessed for computational cost, optimality, adaptability to dynamic obstacles, and robustness, and its typical coupling with the flight control stack is made explicit, including the split between a companion computer running perception and planning at roughly 10-30 Hz and a flight controller unit running the attitude and rate control loop at roughly 100-400 Hz. The paper further shows how trajectory planners are integrated with low-level PID or model-predictive controllers to produce flyable, dynamically feasible paths, summarizes reported quantitative outcomes from the recent literature, and outlines recurring challenges such as real-time computation under limited onboard resources, energy-aware planning, coordination among multiple UAVs, and operation in GPS-denied or highly dynamic environments. Based on this review, directions for future research are proposed, including hybrid planning architectures, learning-based approaches with stronger safety guarantees, and standardized benchmarks for comparing planning algorithms across UAV platforms and mission types.

Keywords : uav path planning flight control obstacle avoidance trajectory optimization autonomous navigation

---

زبان مقاله : انگلیسی
محور مقاله : مهندسی برق
محل انتشار : دهمین کنفرانس بین المللی پژوهش های کاربردی در علوم و مهندسی
آدرس وب سایت کنفرانس : carseconf.com
کد IOI مقاله : ACCD-ACZZBD
لینک مستقیم مقاله : https://isnac.ir/ACCD-ACZZBD
نمایش چکیده فارسی : https://isnac.ir/SA/ACCD-ACZZBD

سایر مقالات ارائه دهنده

1. A Unified Event-Triggered Switching Framework for Leader-Follower and Consensus-Based Multi-UAV Formation, with Numerical Validation Under Leader Loss
2. Path Planning and Flight Control of Unmanned Aerial Vehicles: A Review of Algorithms and Future Directions

سایر مقالات محل انتشار

1. «طراحی الگوی هوشمند مدیریت بحران شهری مبتنی بر هوش مصنوعی با تأکید بر پیش‌بینی مخاطرات، تحلیل بلادرنگ داده‌ها و پشتیبانی از تصمیم‌گیری»
2. ارائه مدل یکپارچه مدیریت زنجیره تأمین، موجودی و لجستیک قطعات یدکی با هدف کاهش هزینه و توقف تولید در صنعت فولاد
3. بهینه‌سازی مبتنی بر داده مدارهای خردایش و آسیاب‌کنی با بهره‌وری انرژی بالا: یکپارچه‌سازی شرایط عملیاتی HPGR، محیط آسیاب‌کنی، ویژگی‌های کانسنگ و آزادسازی کانی‌ها
4. توسعه چارچوب یکپارچه مبتنی بر هوش مصنوعی برای مدیریت پیش‌بینانه ریسک در پروژه‌های پیچیده: رویکردی کاربردی برای بهبود زمان، هزینه و کیفیت پروژه
5. Valuing AI-Related Intangible Assets: Challenges and Limitations of Conventional Approaches
6. فرآورده‌های بیولوژیک (Biological Products): اصول بیوتکنولوژی دارویی، چالش‌های بالینی، چشم‌اندازهای تولید و افق‌های تنظیمی
7. Path Planning and Flight Control of Unmanned Aerial Vehicles: A Review of Algorithms and Future Directions
8. الگوی کالبدی بهینه بلوک‌های شهری، زیربنای الگوهای توسعه آینده؛ بهینه‌سازی چندهدفه انرژی خورشیدی و تاب‌آوری HSE
9. Smart Materials for Future Buildings
10. The role of CNC milling in the path of smart manufacturing
11. تنظیم رئولوژی دوغاب فایبر سمنت برای بهبود فرآیندپذیری در روش هاتچک: مروری بر افزودنی‌ها، مواد مکمل سیمانی و نانومواد
12. Quantum Materials for Next Generation Spintronic Devices: A Short Review
13. A Systematic Review of Deep Learning Applications in Breast Cancer Detection Using MRI, Mammography, and Ultrasound
14. Service Design and Minimal UI for Hospital Services: A Study in Shiraz
15. Analytical Assessment of Microplastic Pollution in Water Resources and Challenges for Sustainable Management