Tesis:
Aerial Coverage Path Planning applied to Mapping.
- Autor: PEREIRA VALENTE, Joao Ricardo
- Título: Aerial Coverage Path Planning applied to Mapping.
- Fecha: 2014
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES
- Departamentos: AUTOMATICA, INGENIERIA ELECTRONICA E INFORMATICA INDUSTRIAL
- Acceso electrónico: http://oa.upm.es/33169/
- Director/a 1º: BARRIENTOS CRUZ, Antonio
- Director/a 2º: CERRO GINER,Jaime del
- Resumen: En la última década hemos visto como pequeñas y ligeras plataformas aéreas – en adelante, Mini Vehículos Aéreos No Tripulados (MVANT) - dotados con sensores heterogéneos se han convertido en una herramienta de tele-detección bastante accesible. La mayoría de los sistemas aéreos que se encuentran en el mercado proporcionan la navegación por puntos. Sin embargo, no disponen de herramientas para la planificación de determinadas misiones aéreas. En concreto, para calcular trayectorias de cubrimiento, teniendo en cuenta todos los aspectos que permitan optimizar este tipo de misiones aéreas. Una de las aplicaciones más demandadas con MVANT son las tareas de teledetección para obtener imágenes geo-referenciadas. Las imágenes adquiridas se utilizan normalmente para construir una imagen de alta resolución, es decir, un mosaico de una superficie, si bien esta aplicación se puede extender a cualquier otra tarea donde sea necesario obtener dados sensoriales para construir un mapa. Esta tesis propone un conjunto de soluciones y métodos para tratar este tipo de misión aérea mediante el uso de una flota de MVANT. En particular, se propone un conjunto de algoritmos para el muestreo de espacios de trabajo y planificación de trayectorias para cobertura de áreas con enfoque a misiones áreas para adquisición de parámetros bio-físicos de un determinado espacio de trabajo. Los algoritmos desarrollados para el muestreo del espacio de trabajo soportan superficies con diferentes formas y características. El muestreo se realiza teniendo en cuenta las características del sensor y de un conjunto de requisitos de la misión, así como el numero de MVANT considerados para la misión. Los algoritmos propuestos son una combinación de técnicas de geometría computacional e introducen una etapa de optimización previa a la planificación de las trayectorias. A continuación, se analiza el problema de planificación de trayectorias para cobertura de áreas desde un punto de vista teórico y se proponen un conjunto de algoritmos para calcular trayectorias para MVANT. En concreto, se aborda el problema de sobrevolar completamente, o sea, cubrir una amplia zona exterior utilizando MVANT con autonomía limitada. Por lo tanto, la misión debe llevarse a cabo en el menor tiempo posible y considerando una serie de restricciones. Así, el reconocimiento aéreo está generalmente sujeto a un conjunto de restricciones de espacio de trabajo, tales como las posiciones de despegue y aterrizaje, así como una distancia de seguridad entre los elementos de la flota. Por otra parte, hay que evitar las zonas prohibidas para volar. Tres algoritmos diferentes han sido desarrollados para abordar este problema. Los métodos estudiados se basan en técnicas de búsqueda en grafos, heurísticas y meta-heurísticas como algoritmos mímicos y evolutivos. Por último se presentan los resultados de un conjunto de pruebas reales con MVANT en escenarios exteriores, aplicando los algoritmos anteriores, así como los materiales y los métodos propuestos para misiones áreas. Los resultados presentados demuestran que los métodos propuestos en esta tesis mejoran las misiones para cobertura de áreas con MVANT para fines de mapeo de una manera eficiente y segura.