Soutenance de Master Recherche Navigation en meute de drones sous-marins. Thomas Le Mézo 26/08/2015

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Marie-Louise Barbeau
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1 Soutenance de Master Recherche Navigation en meute de drones sous-marins Thomas Le Mézo

2 Plan Présentation de RTsys Présentation du projet COMET fonctionnelle et physique Spécification des algorithmes Simulation, Intégration et Validation du système Thomas Le Mézo - RTsys 2

Défense, Pétrole Robotique Cible d entrainement APV s achevés APV-RT

3 de RTsys PME ( 15 personnes), Caudan (Lorient) Cœur métier : enregistreurs acoustiques sous-marins Secteurs : Scientifique, Défense, Pétrole Robotique Cible d entrainement APV s achevés APV-RT Futurs projets APV-RT2 Applications civiles COMET BAUDAM Thomas Le Mézo - RTsys 3

Présentation de COMET Preuve de Concept Financement Pôle Mer 2011 2.

4 Présentation de COMET Preuve de Concept Financement Pôle Mer M Navigation en meute d AUV AUVs low-cost & faible manutention Défis : Positionnement & Commande Communication (modem acoustique) Mécanique & Electronique Thomas Le Mézo - RTsys 4

80 m 3 10 kts 28 33 kg Propulsion 4 ailerons indépendants Pinger de

5 Deux versions d AUVs Avec & Sans DVL Capteurs Pression, DVL, INS, Modem Caractéristiques techniques < 1.80 m 3 10 kts kg Propulsion 4 ailerons indépendants Pinger de secours Batteries Wifi & Flasher Modem et Transducteur Ordinateur embarqué INS Thomas Le Mézo - RTsys 5

6 (1/2) Modélisation théorique Control Command Recorder Supervisor/Mission Frequency Observer Operational Plan Command & Control Environment Thomas Le Mézo - RTsys 6

7 (2/2) Modélisation COMET Logger Mission Manager Incident Manager Robot State Processing (Localization) Vector Field Waypoints Follower Tele-Op Pre-processing (Fusion) Regulator MODEM GPS Pressure DVL INS Servomotors Motor Environment Thomas Le Mézo - RTsys 7

8 Présentation des algorithmes Contraintes Fréquence des communications faible (3s, à tour de rôle) CPU embarqué Capteurs Localisation Commande y Actionneurs Position Algorithmes Base théorique à l ENSTA Bretagne Localisation : Calcul ensembliste Position de l AUV = boite (garanti) Commande : Champ de vecteur -1 1 x x Thomas Le Mézo - RTsys 8

9 Algorithme de Localisation (1/2) fonctionnelle Contrainte : capteurs low-cost 1 Suppliers Input Output Consumer(s) 1 2 INS Yaw Motion Estimation 2 DVL Speed (Vx) Contraction Localization (X, Y) Vector Field New range received MODEM Range Localization (X,Y) Waypoints Follower GPS Initialization Contract Motion Motion Motion Motion Time Period Thomas Le Mézo - RTsys 9

10 Algorithme de Localisation (1/2) Contraction Horloges synchronisées Boite englobante AUV Bateau (GPS) [B] C dist A, B, d + SIVIA [A] Thomas Le Mézo - RTsys 10

11 Améliorations (1/4) Problèmes rencontrés : 1. Représentation de l ensemble Meilleur conservation de l information 2. Synchronisation des horloges Communications asynchrones Thomas Le Mézo - RTsys 11

12 Améliorations (2/4) Idée Conserver un pavage au lieu d une boite englobante Overlapping N boites bissections k Nboites Motion function NEW PING NO YES R SIVIA Multi-SIVIA (Contraction) M Rearranging Merge Thomas Le Mézo - RTsys 12

13 Améliorations (3/4) Exemple de la fonction Rearranging Liste de travail diff diff Liste Résultat Augmentation de la cardinalité du sous-pavage Thomas Le Mézo - RTsys 13

14 Améliorations (4/4) Exemple de la fonction Merge A B C X X X X X X X A B C A C B Thomas Le Mézo - RTsys 14

15 Résultats Multi-SIVIA + Communication asynchrones Indicateur : Aire du pavage AUV1 150m (30s) (30s) (30s) AUV0 100m AUV2 Thomas Le Mézo - RTsys 15

16 Mission Manager Outils de simulation (1/2) Logger Incident Manager Intérêts Validation des algorithmes Réglages des coefficients Outils MORSE / ROS Robot State Processing (Localization) Pre-processing (Fusion) Vector Field Waypoints Follower Regulator Tele-Op Modèle dynamique simplifié de l AUV simplifié des capteurs Sensors MORSE Simulator Actuators Others Robots Environment Thomas Le Mézo - RTsys 16

17 Outils de simulation (2/2) Vérification en distribué, réglage du champ de vecteur, ordre des communications, etc. Vidéo Thomas Le Mézo - RTsys 17

18 Intégration et validation (1) Essais sur ponton (INS, capteur de pression, DVL) Thomas Le Mézo - RTsys 18

19 Intégration et validation (2) Essais en mer : vidéo Thomas Le Mézo - RTsys 19

20 Conclusion Réussite du projet COMET Amélioration des algorithmes de localisation Multi-SIVIA Horloges non synchrones 27/08/2015 RTsys - Thomas Le Mézo 20

21 Merci! 27/08/2015 RTsys - Thomas Le Mézo 21

22 Algorithme de Commande (1) fonctionnelle Suppliers Input Output Consumer(s) Localization Localization (X,Y) Compute Command Heading Speed Regulator MODEM Boat State Desired AUV positioning Thomas Le Mézo - RTsys 22

23 Algorithme de Commande (2) Commande Proportionnelle X auv = x y, X d = x d y d, X b = x b y b v auv = k(x d X auv ) Thomas Le Mézo - RTsys 23

24 Algorithme de Commande (3) Vitesse du bateau v auv = k X d X auv + v b Problèmes : Fréquence des communications Evitement d obstacle Thomas Le Mézo - RTsys 24

25 Algorithme de Commande (4) Evitement d obstacle v auv = k X d X auv + v b + f r X auv, X b f r X auv = v rep e (x auv x b ) 2 + y auv y b 2σ 2 cos(θ) sin(θ) θ = atan2(y auv y b, x auv x b ) 2 θ Thomas Le Mézo - RTsys 25

26 SIVIA Thomas Le Mézo - RTsys 26

27 Communications asynchrones Thomas Le Mézo - RTsys 27

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