Research on the Rotorcraft UAV Swarm Flight Possibilities

Abstract

This Master's thesis presents a study of UAV swarm possibilities. Different tools such as Robot Operating System framework, GAZEBO and Rviz simulator has been used in order to test and analyze different UAV swarm topologies in simulated environment. Mapping technique used to map the environment simultaneously during flight. Two different approaches implemented for navigation purpose such as global and local path planner and social proximity layer technique used for collision avoidance. Four different topologies has been implemented in order to compare behavior of UAV swarm possibilities such as individual decision making, leader follower, predecessor and two nearest predecessor topologies. All of these topologies' performance has advantages and disadvantages according to results extracted from log files by plotting graphs. UAV swarm flight performance has been improved by giving different input parameters such as velocity, acceleration, cost map and searching radius. Different input parameters contributed to improve flight performance in terms of execution time, blocking time etc. Structure: introduction, applications of UAV swarm, classification of UAVs, sensors, UAV swarm communication architecture, path planning, collision avoidance, obstacle avoidance, conclusions and references. Thesis consist of: 78 p. 53 figures, 8 tables and 32 bibliographical entries.

Šiame magistro darbe pristatoma UAV spiečių galimybių studija. Įvairūs įrankiai, tokie kaip robotų operacinės sistemos karkasas, GAZEBO ir Rviz simuliatorius, buvo naudojami siekiant išbandyti ir analizuoti skirtingas UAV spiečių topologijas modeliuotoje aplinkoje. Žemėlapių sudarymo technika, naudojama aplinkos žemėlapiams sudaryti vienu metu skrydžio metu. Du skirtingi navigacijos metodai, tokie kaip pasaulinio ir vietinio kelio planavimo priemonė ir socialinio artumo sluoksnio technika, naudojama siekiant išvengti susidūrimų. Buvo įdiegtos keturios skirtingos topologijos, kad būtų galima palyginti UAV spiečio galimybių elgseną, pvz., individualų sprendimų priėmimą, lyderio sekimą, pirmtaką ir dvi artimiausias pirmtakų topologijas. Visų šių topologijų veikimas turi privalumų ir trūkumų, atsižvelgiant į rezultatus, išgautus iš žurnalo failų braižant grafikus. UAV spiečiaus skrydžio našumas buvo pagerintas suteikiant skirtingus įvesties parametrus, tokius kaip greitis, pagreitis, sąnaudų žemėlapis ir paieškos spindulys. Skirtingi įvesties parametrai prisidėjo prie skrydžio našumo gerinimo, atsižvelgiant į vykdymo laiką, blokavimo laiką ir kt. Darbą sudaro 5 dalys: įvadas, UAV spiečiaus pritaikymas, UAV klasifikacija, jutikliai, UAV spiečiaus komunikacijos architektūra, kelio planavimas, susidūrimų išvengimas, kliūčių išvengimas, išvados ir literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 78 p. 53 paveikslai, 8 lentelės ir 32 bibliografiniai šaltiniai.