Resumen de Propuesta de sistema multi-UAV para aplicaciones de cobertura de área /
Esta tesis doctoral presenta el desarrollo de la arquitectura completa de un sistema que permite la planificación, monitorización y control de sistemas multi-UAV orientado a aplicaciones que implican la cobertura total de una determinada área a inspeccionar.
Las principales aportaciones del presente trabajo de investigación son las siguientes:
- Se ha desarrollado un entorno de simulación multi-UAV Software in the Loop bastante versátil, ya que admite una gran variedad de configuraciones, pudiendo ser utilizado como un entorno de prueba enteramente virtual, hasta poder realizar pruebas mixtas, en la que interactúen UAVs reales con aeronaves simuladas. Dicha plataforma de simulación ha resultado de vital importancia en la realización de la presente tesis, ya que ha permitido desarrollar e implementar cada uno de los algoritmos aquí presentados.
- Se ha desarrollado un nuevo algoritmo de planificación de rutas para la cobertura de un área en tiempo mínimo con sistemas multi-UAV. Este algoritmo, a diferencia de los encontrados en la bibliografía, garantiza la cobertura de un área determinada con varios UAVs lanzados desde una única zona de lanzamientos y sin existir posibilidad de interferencia física entre las aeronaves, ya que ninguna de las rutas asignadas se cruzan entre sí. Para conseguirlo, se ha creado una novedosa estrategia de construcción de caminos de ingreso y salida para los casos en los que el UAV no puede acceder directamente a la subregión que le fue asignada. Para garantizar la minimización del tiempo de vuelo se ha utilizado el patrón de movimiento back and forth en la dirección de barrido óptimo. A partir de los tiempos de vuelo observados en los resultados en la simulación, se puede concluir que el algoritmo de planificación propuesto realiza asignaciones de carga de trabajo bastante equilibradas, lo cual permite minimizar el tiempo de ejecución global de la misión.
- También se ha desarrollado una estrategia de cooperación basada en el mecanismo de subasta de un solo item (SSA) capaz de realizar procesos de reasignación de waypoints y replanificación de rutas de forma totalmente descentralizada. Para ello se ha creado toda una estrategia de interacción entre todos los elementos del sistema basada en el intercambio de mensajes periódicos. Cada UAV es capaz de estimar su tiempo restante de vuelo mediante la implementación de una función basada en los perfiles de velocidad. Los resultados de las simulaciones demuestran que dicha estrategia consigue atenuar el efecto negativo que producen la ocurrencia de fallos técnicos e imprevistos en el tiempo global de la misión.
