Multi-UAS minimum time search in dynamic and uncertain environments

Abstract

Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) have experienced a huge development during the last decades and are nowadays used in many different applications such as defense, fire extinction or search and rescue missions. During the development of these missions, the operators monitor and control the UAVs from the Ground Control Station (GCS) with a level of control that depends of the autonomy of the Unmanned Aerial System (UAS), formed by the UAVs, the GCS and the communication between both. Although the use of multiple UAVs generally improves the performance of the missions, it also increases the operator workload, which may end up causing operator overload (specially in UAS with low autonomy level). Therefore, the operator overload can be avoided by the development of more autonomous UAS and tools that decrease the workload of operators during the mission planning and execution. Following this idea, Airbus proposed an innovation project in collaboration with several Spanish Universities entitled "Situational Awareness Virtual EnviRonment" (SAVIER). This thesis is framed in that project and focuses on Minimum Time Search (MTS) missions, where a target with unknown position and dynamics needs to be found as soon as possible...

Los vehículos aéreos no tripulados (Unmmaned Aerial Vehicle, UAV) han experimentado un gran desarrollo durante las últimas décadas y son utilizados en aplicaciones tan variadas como defensa, extinción de incendios o en misiones de búsqueda y rescate. Durante el desarrollo de estas misiones, los operadores monitorizan y controlan los UAVs desde la estación de control de tierra (Grond Control Station, GCS) con un nivel de control dependiente de la autonomía del sistema aéreo no tripulado (Unmanned Aerial System, UAS), formado por los UAVs, la GCS y el sistema de comunicación entre ambos. Aunque el uso de múltiples vehículos aéreos no tripulados generalmente mejora el rendimiento de las misiones, también aumenta la carga de trabajo del operador, lo que puede causar una sensación de sobrecarga de éste (especialmente en UAS con bajo nivel de autonomía). Esta situación puede evitarse mediante el desarrollo de UAS con mayor nivel de autonomía y herramientas que disminuyan la carga de trabajo de los operadores durante la planificación y ejecución delas misiones. Siguiendo esta idea, Airbus propuso un proyecto de innovación en colaboración con varias universidades españolas titulado "Situational Awareness Virtual EnviRonment" (SAVIER). Esta tesis, enmarcada dentro de ese proyecto, se centra en las misiones de búsqueda de tiempo mínimo (Minimum Time Search, MTS), donde es necesario encontrar lo antes posible un objetivo con una posición y dinámica desconocidas...