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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Composição de mapas planares e planejamento de rotas aplicados à navegação de robôs móveis e linhas de transmissão
Authors: Alexandre Ramos Fonseca
First Advisor: Renato Cardoso Mesquita
First Co-advisor: Guilherme Augusto Silva Pereira
First Referee: Luiz Chaimowicz
Second Referee: Joao Antonio de Vasconcelos
Abstract: Encontrar o caminho de menor custo entre dois pontos em um mapa temático é um problema comum. Entretanto, esse planejamento pode se tornar complexo levando-se em conta o elevado número de variáveis e restrições do problema. Essa dissertação propõe o uso de técnicas de sobreposição de mapas e de otimização para encontrar uma aproximação da rota ótima, considerando todas as informações topológicas e restrições necessárias. Além disso, uma técnica de pós-processamento para refinar a solução é apresentada. O problema pode ser modelado, sem perda de generalidade, por um conjunto de mapas temáticos aos quais funções de custo são associadas a cada região, com o objetivo de estimar sua dificuldade de transposição. A técnica de sobreposição de mapas é usada para combinar as informações dos mapas temáticos. Essa técnica produz um mapa combinado contendo as informações de cada mapa e o mapa resultante é então decomposto em regiões convexas utilizando uma triangulação. Após a discretização, os vértices dos triângulos correspondem aos nós do grafo. O grafo é construído levando em conta o custo de transposição entre os nós e a distância topológica entre eles. Esta distância é definida como o número mínimo de arestas entre os nós. Pode-se assegurar a melhor solução somente quando o grafo completo é considerado. Entretanto, o custo computacional para este caso é proibitivo. Uma técnica de pós-processamento é proposta para encontrar boas soluções sem considerar um número elevado de conexões. O algoritmo de Dijkstra é utilizado para calcular o caminho inicial. Como aplicação, dois problemas de planejamento de rotas são considerados: navegação de robôs em ambientes externos e o projeto de rotas de linhas de transmissão. Em ambos os casos, exemplos práticos foram usados para a validação do método desenvolvido.
Abstract: Finding the shortest path between two points in thematic maps is a common problem. However, this planning can be slightly complex, taking into account the large number of variables and constraints of the problem. This thesis proposes the use of map overlay and optimization techniques to find the optimal route approximation, considering all necessary topological information and constraints. Furthermore, a post-processing technique to refine the solution is shown. The problem can be modeled by a set of thematic maps without loss of generality. Cost functions are assigned to each region in order to estimate the difficulty to transpose that region. The map overlay technique is used to couple all the thematic map information. This technique produces a combined map which contains all the information of each map. A triangle discretization has been used to decompose the map in convex regions. After the discretization, the vertices of the triangles are the nodes of the search graph. The graph is constructed taking into account the distance between nodes. This distance is defined as the minimal number of edges between the nodes. One can assure the best solution only considering all possible connections. However, this addresses the worst case and the computational cost is prohibitive in most cases. A post-processing technique has been proposed to find good solutions without a significative increasing of considered connections. To achieve the initial solution path, the Dijkstra algorithm has been used. Two route planning problems are addressed in this work, the robot motion planning in outdoor environments and the design of routes for transmission lines. In both cases, practical systems have been used to test the developed method.
Subject: Engenharia elétrica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/GASP-6NQP2X
Issue Date: 17-Feb-2006
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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