Guiado, navegación y control de una flota de barcos autónomos

Abstract

Los sistemas que manejan distintos elementos autónomos tienen cada día mayor relevancia. En el caso de barcos autónomos, este tipo de sistemas pueden ser utilizados en tareas como persecución, rescate, vigilancia, limpieza de vertidos, defensa y desminado. Uno de los problemas de los sistemas multi robot es la inicialización y mantenimiento de formaciones rígidas a la vez que el grupo es guiado a lo largo de una trayectoria. Este Trabajo Fin de Máster presenta un sistema capaz de guiar a una flota de barcos robot a lo largo de una trayectoria; la flota mantiene una formación geométrica rígida. Las trayectorias a lo largo de las que se guía la flota se describen utilizando splines generados a partir de curvas de Bézier cúbicas. Para la inicialización y cambios de formación, se utiliza un sistema de subastas y una metáfora económica que permite resolver ambos problemas sin ningún tipo de casuística especial. Se hace un estudio en simulación, utilizando simulaciones realistas, del sistema completo. Adicionalmente, el sistema de navegación, basado en Unscented Kalman Filter (UKF), es validado de forma experimental. Todos resultados son satisfactorios y muestran la viabilidad del sistema propuesto [ABSTRACT] The relevance of autonomous systems that handle several entities is raising every day. In the case of autonomous vessels, this kind of systemas can be used in tasks such as target tracking, security, safety, rescue, surveillance, spill confinement, defense and demining. One of the main problems of multi-robot systems is the initialization and maintenance of a rigid formation while the fleet is guided through a geometric path. This Master Thesis proposes a system able to guide a fleet of autonomous vessels along a geometric path; the fleet maintains a rigid formation. The trayectories are described using splines built from cubic Bézier curves. Both the initialization and the change of geometric formations are handled by an auction system and an economic metaphor; this methodology solves both problems without any special case handling. The system is studied through simulations, using realistic simulations of the experimental platform. Additionally, the navigation system, based upon Unscented Kalman Filter (UKF), is assessed through field experiments. The results are satisfactory and show the viability of the proposed system.