Jag accepterar att kakor lagras på min dator

Läs mer

Information-theoretic approach for concurrent path and sensor planning for a UAV with EO/IR sensors.

Information-theoretic approach for concurrent path and sensor planning for a UAV with EO/IR sensors. Beställ tryckt exemplar Lägg i kundvagnen Ladda ned som PDF
Författare: Skoglar Per, Björström Rickard, Nygårds Jonas, Ulvklo Morgan
Ort: Linköping
Sidor: 72
Utgivningsår: 2005
Publiceringsdatum: 2005-01-01
Rapportnummer: (FOI-R--1685--SE)
Nyckelord ruttplanering, sensorplanering, informationsteori, optimal styrning, lokalisering, yttäckning, UAV-spaning, path planning, sensor planning, information theory, optimal control, localization, area coverage, exploration, UAV surveillance
Sammanfattning Denna rapport presenterar en informationsteoretisk ansats för samtidig sensor- och ruttplanering för en UAV med EO/IR-sensorer. Det övergripande målet är autonom UAV-spaning, d.v.s. spaning efter mål längs en väg eller i ett särskilt område och positionsinmätning av upptäckta mål. Ruttplaneringsproblemet är först formulerat och löst som ett optimalt styrningsproblem. En andra metod baserad på interpolation, med t.ex. splinefunktioner, används sedan för att lösa det kombinerade rutt- och sensorplaneringsproblemet. I den första metoden är optimeringsparametrarna styrsignaler för UAV:n och i den andra metoden är optimeringsparametrarna punkter längs UAV:ns flygbana samt sensorns stirr-riktning. För båda metoderna finns en informationsmatris baserad på tillstånd som representerar eventuella objektet och ytpunkter. Optimeringsproblemet är att bestämma värden på optimeringsparametrar som maximerar en målfunktion, baserad på informationsmatrisen, givet en viss tidshorisont. Olika parameterval och aspekter hos metoderna diskuteras, t.ex. påverkan av olika målfunktioner, tidshorisonter och initial information. Metoderna är testade på lokalisering av ett mål, lokalisering av n mål, samt yttäckning. Splinemetoden är även utökad med en sensormodell med begränsat synfält och även ocklusionsproblemet berörs. Rapporten avslutas med simuleringsresultat från ett spaningsscenario där en väg och en byggnad ska övervakas och eventuella mål mätas in med en UAV.
Abstract This report presents an information-theoretic approach to concurrent path and sensor planning for a UAV equipped with gimballed EO/IR sensors. The goal is autonomuos UAV surveillance, i.e., search for objects along a road or in a certain area and localization of discovered targets. The work is inspired by research in optimal observer trajectory computations for bearings-only tracking. The path planning problem is first formulated and solved as an optimal control problem. A second method uses an interpolation method, e.g. splines, to solve the combined path and sensor planning problem. In the first method the optimization parameters are control signals for the UAV and in the second method the optimization parameters are waypoints of the UAV flight path and the sensor gazing directions. For both methods, an information matrix is constructed from the states representing targets and area points. A utility function is defined based on the information matrix and the planning process is to determine optimization parameters that maximize a utility function at the planning horizon. Different parameters and aspects of the methods are discussed, e.g. different utility functions, length of time horizon and prior information. The methods are applied to single target localization, n target localization, and area exploration. The spline method is also extended to handle a limited field-of-view sensor, as well as scene occlusion. Finally, simulation results of a road surveillance scenario are presented.

Kundvagn

Inga rapporter i kundvagnen

FOI, Totalförsvarets forskningsinstitut

FOI
Totalförsvarets forskningsinstitut
164 90 Stockholm

Tel: 08-555 030 00
Fax: 08-555 031 00

Orgnr: 202100-5182