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http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9NBGXR| Tipo: | Dissertação de Mestrado |
| Título: | Navegação de veículos aéreos não tripulados para cobertura de áreas com minimização de tempo |
| Autor(es): | Gustavo Silva Castilho de Avellar |
| Primeiro Orientador: | Guilherme Augusto Silva Pereira |
| Primeiro membro da banca : | Luciano Cunha de Araujo Pimenta |
| Segundo membro da banca: | Eduardo Gontijo Carrano |
| Terceiro membro da banca: | Paulo Henriques Iscold Andrade de Oliveira |
| Quarto membro da banca: | Douglas Guimaraes Macharet |
| Resumo: | Este texto aborda o desenvolvimento, implementacao e teste de metodologias para planejamento de caminhos e cooperacao entre Veículos Aereos Nao Tripulados (VANTs) na tarefa de cobertura de fronteiras e areas. Foram escolhidas e avaliadas duas abordagens diferentes para o problema da navegacao. Na primeira, cada VANT e guiado atraves de curvas implcitas em um campo vetorial de nido em seu espaco de trabalho. A avaliacao do valor do campo na posicao de cada VANT resulta em um vetor cuja direcao e utilizada como referencia para o seu angulo de guinada e a magnitude e utilizada para referencia de velocidade. A segunda estrategia e baseada em uma distribuicao inteligente de waypoints em uma area designada para cobertura. De posse da localizacao das fronteiras da area a ser coberta e das informacoes de altura de voo e angulo de abertura da camera, primeiramente sao calculadas as posicoes das linhas por onde os VANTs irao voar. Esse calculo leva em consideracao que o VANT ira cobrir a area com movimentos de ida e volta, fazendo curvas na parte externa da area. A lista contendo as coordenadas da base e dos waypoints que delimitam cada linha sao utilizadas na segunda etapa, em conjunto informacoes do numero de VANTs disponiveis, tempo de setup, velocidade de voo e tempo maximo de voo. O conjunto de pontos e modelado como os vertices em um problema de multiplos caixeiros viajantes modi cado. A solucao deste problema de programacao linear inteira sera o numero de VANTs que sao necessarios para completar a missao no menor tempo possivel e a sequencia de waypoints que devera ser percorrida por cada um deles, para que a area seja completamente coberta. A contribuicao deste trabalho e a constatacao de que a utilizacao de todos os VANTs disponiveis para a missao nem sempre resultara na sua realizacao em tempo minimo. Isto e devido ao fato de que cada VANT possui um tempo de setup, e em algumas situacoes, a utilizacao de mais agentes nem sempre compensara o tempo de setup adicional de cada um deles. Experimentos realizados com um e dois VANTs em uma mesma area de interesse validaram os resultados. |
| Abstract: | This thesis addresses the development, implementation and testing of different methodologies for path planning and cooperation between Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) in the area and border coverage tasks. Two di erent approaches were chosen and evaluated for this navigation problem. In the first one, each UAV is guided by implicit curves in a vector eld which is de ned in its workspace. The evaluation of the vector eld in each UAV position gives a vector which its direction is used as a reference for heading and its magnitude is used as a reference for speed. The second tested strategy is based on a intelligent waypoint distribution on a designated coverage area. With the location of the borders of the covered area and knowledge of the ight altitude and camera eld of view, the positions of the lines where the UAVs will y are calculated. This takes into consideration that the UAVs will cover the area with sweep like movements, doing turns outside the coverage region. The list containing the coordinates for the base and the waypoints that limit each sweep line, is used as an input to the second stage, as well as the number of available UAVs, their setup time, ight speed and maximum ight time. The set of points is modeled as vertexes in modi ed multiple salesmen traveling problem. The solution to this linear integer programming problem will be the number of UAVs that are needed to accomplish the mission in the minimum possible time and the sequence of waypoints that must be visited by each one of them, so that the area is completely covered. The contribution from this work is the realization that using all UAVs available for the mission will not always result in the minimum time to accomplish it. This is due to the fact that each UAV has a setup time, and in some situations, the usage of a bigger number of agents will not always make up for the additional setup time added by each one of them. Experiments were made with one and two UAVs covering the same region and validated these ndings. |
| Assunto: | Engenharia elétrica |
| Idioma: | Português |
| Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Sigla da Instituição: | UFMG |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9NBGXR |
| Data do documento: | 9-Jun-2014 |
| Aparece nas coleções: | Dissertações de Mestrado |
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