A carregar...
Publicação
Estratégias para Evitar Obstáculos na Navegação Autónoma de Veleiro
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 19.62 MB | Adobe PDF |
Orientador(es)
Resumo(s)
Esta dissertação tem como principal objetivo a capacitação de um veleiro do tipo Micro-
Magic para a navegação autónoma. Como tal, são explorados os diferentes mecanismos
envolvidos no âmbito de um sistema de planeamento de rotas e de prevenção de colisões,
considerando-se as limitações impostas pelas características de navegação do veleiro.
A dissertação é introduzida com a explicitação dos requisitos fundamentais de um
sistema com as características referidas, assim como as limitações presentes. Seguidamente,
com base nos requisitos delineados, são brevemente apresentados alguns dos algoritmos
mais aplicados a cenários semelhantes ao desta dissertação. São ainda analisadas e
comparadas diferentes opções para unidades de processamento e sensores visuais. Por
fim, com base na análise e recolha da informação relevante, é apresentada uma proposta
de arquitetura do sistema. Para este sistema, a arquitetura selecionada é de pequenas
dimensões e sustentável de um ponto de vista energético.
Posteriormente, é apresentada a estratégia de navegação que ditará o comportamento
que o veleiro adota para os diferentes cenários. Esta elaboração é acompanhada de uma
introdução a diferentes conceitos fundamentais, como os Campos Potenciais Artificiais, os
Histogramas de Campo Vetorial, a Navegação na Zona Não Navegável, a Diferenciação da
Natureza dos Obstáculos com consequente Atuação Distinta e Constituição de diferentes
Zonas de Atuação. Nesta fase, utiliza-se um conjunto de simulações, com o objetivo de se
concluir sobre a robustez da estratégia criada para diferentes cenários.
Por fim, são ainda considerados mecanismos para a deteção e localização dos obstáculos
com o auxílio do sensor visual selecionado para o efeito.
The main aim of this thesis is to enable a Micro-Magic sailboat for autonomous navigation. As such, the different mechanisms involved in a route planning and collision avoidance sys- tem are explored, taking into account the limitations imposed by the sailboat’s navigation characteristics. The thesis is introduced by explaining the fundamental requirements of a system with these characteristics, as well as the limitations involved. Next, based on the requirements outlined, some of the algorithms most commonly applied to scenarios similar to this dissertation are briefly presented. Different options for processing units and visual sensors are also analysed and compared. Finally, based on the analysis and collection of relevant information, a proposed system architecture is presented. For this system, the architecture selected is small and sustainable from an energy point of view. Subsequently, the navigation strategy that will dictate the behaviour that the sailboat adopts for the different scenarios is outlined. This is accompanied by an introduction to different fundamental concepts, such as Artificial Potential Fields, Vector Field Histograms, Navigation in the No-Go Zone, Differentiation of the Nature of Obstacles with consequent Different Performance and Constitution of Different Performance Zones. At this stage, a set of simulations is carried out in order to conclude on the robustness of the strategy created for different scenarios. Finally, with the help of the visual sensor selected, mechanisms for detecting and localising obstacles are also considered.
The main aim of this thesis is to enable a Micro-Magic sailboat for autonomous navigation. As such, the different mechanisms involved in a route planning and collision avoidance sys- tem are explored, taking into account the limitations imposed by the sailboat’s navigation characteristics. The thesis is introduced by explaining the fundamental requirements of a system with these characteristics, as well as the limitations involved. Next, based on the requirements outlined, some of the algorithms most commonly applied to scenarios similar to this dissertation are briefly presented. Different options for processing units and visual sensors are also analysed and compared. Finally, based on the analysis and collection of relevant information, a proposed system architecture is presented. For this system, the architecture selected is small and sustainable from an energy point of view. Subsequently, the navigation strategy that will dictate the behaviour that the sailboat adopts for the different scenarios is outlined. This is accompanied by an introduction to different fundamental concepts, such as Artificial Potential Fields, Vector Field Histograms, Navigation in the No-Go Zone, Differentiation of the Nature of Obstacles with consequent Different Performance and Constitution of Different Performance Zones. At this stage, a set of simulations is carried out in order to conclude on the robustness of the strategy created for different scenarios. Finally, with the help of the visual sensor selected, mechanisms for detecting and localising obstacles are also considered.
Descrição
Palavras-chave
Navegação Autónoma Campos Potenciais Artificiais Histogramas de Campo Vetorial Deteção e Localização de Obstáculos Micro-Magic Pixy2