Soutenance de Master Recherche Navigation en meute de drones sous-marins Thomas Le Mézo
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
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 2.8M Navigation en meute d AUV AUVs low-cost & faible manutention Défis : Positionnement & Commande Communication (modem acoustique) Mécanique & Electronique Thomas Le Mézo - RTsys 4
Deux versions d AUVs Avec & Sans DVL Capteurs Pression, DVL, INS, Modem Caractéristiques techniques < 1.80 m 3 10 kts 28 33 kg Propulsion 4 ailerons indépendants Pinger de secours Batteries Wifi & Flasher Modem et Transducteur Ordinateur embarqué INS Thomas Le Mézo - RTsys 5
(1/2) Modélisation théorique Control Command Recorder Supervisor/Mission Frequency Observer Operational Plan Command & Control Environment Thomas Le Mézo - RTsys 6
(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
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
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
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
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
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
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
Améliorations (4/4) Exemple de la fonction Merge 1 2 4 3 5 4 3 5 6 A B C 2 3 4 2 3 4 5 1 0 5 10 1 X X X X 2 4 8 3 1 2 X X X 3 1 7 4 10 A B C A C B Thomas Le Mézo - RTsys 14
Résultats Multi-SIVIA + Communication asynchrones Indicateur : Aire du pavage AUV1 150m (30s) (30s) (30s) AUV0 100m AUV2 Thomas Le Mézo - RTsys 15
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
Outils de simulation (2/2) Vérification en distribué, réglage du champ de vecteur, ordre des communications, etc. Vidéo Thomas Le Mézo - RTsys 17
Intégration et validation (1) Essais sur ponton (INS, capteur de pression, DVL) Thomas Le Mézo - RTsys 18
Intégration et validation (2) Essais en mer : vidéo Thomas Le Mézo - RTsys 19
Conclusion Réussite du projet COMET Amélioration des algorithmes de localisation Multi-SIVIA Horloges non synchrones 27/08/2015 RTsys - Thomas Le Mézo 20
Merci! 27/08/2015 RTsys - Thomas Le Mézo 21
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
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
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
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
SIVIA Thomas Le Mézo - RTsys 26
Communications asynchrones Thomas Le Mézo - RTsys 27