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

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.