Správa světa a plánování cest s maximálním pokrytím v MRS UAV System

Abstract

Tato práce navrhuje a implementuje uživatelské rozhraní pro MRS UAV Systém, které nabízí pohodlnější způsob interakce se systémem. Uživatelské rozhraní umožňuje spravovat (načítat, měnit, ukládat) světové hranice s přilehlými zónami nebezpečí a bezpečnosti bez restartování systému, ovládat bezpilotní prostředky na dálku, nastavovat více navigačních cílů, vizualizovat telemetrii a letová data bezpilotních prostředků, zobrazovat satelitní mapy a také plánovát cesty pokrytí v nastavených zónách definovaných jako konvexní i konkávní polygony s dírami. Vedle toho práce studuje a porovnává čtyři algoritmy plánování cest pokrytí, dále implementuje tři z nich nejrelevantnější pro bezpilotní prostředky a vyhodnocuje je na několika problémech různorodé komplexity. Vyhodnocení odhaluje případy užití každého algoritmu a pomáhá lépe pochopit jejich výhody a nevýhody. Plánování trasy pokrytí je integrováno do vyvinutého uživatelského rozhraní a využíváno při experimentálním nasazení na skutečném bezpilotním prostředku.

This thesis designs and implements a user interface for the MRS UAV System to offer a more convenient way of interacting with the system. The user interface allows managing (loading, changing, saving) world boundaries with inlying zones of danger and safety without rebooting the system, controlling the Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) remotely, setting multiple navigation goals, visualizing UAV telemetry and flight data, displaying satellite maps, and finally planning coverage paths in the set-up zones defined as both convex and concave polygons with holes. In addition, the thesis studies and compares four coverage path planning algorithms, further implementing the three most suitable for UAVs and evaluating them on several problems of varying complexity. The evaluation reveals the use cases of each algorithm and helps better understand their advantages and drawbacks. The coverage path planning is integrated into the developed user interface and utilized in an experimental deployment using a real UAV.