Dronový vzdušný displej

Abstract

Tato práce se zabývá vytvořením algoritmických podkladů pro tzv. dronový displej, kde jednotlivé pixely jsou tvořeny světélkujícími drony. Tyto drony mohou měnit jak barvu, tak polohu v prostoru. Cílem této práce je plánování pohybu dronů s ohledem na uživatelsky zvolená kritéria a požadovaný vizuální efekt. K řešení problému byl přizpůsoben známý algoritmus CBS (Conflict Based Search) problému multi-agentního hledání cest. Část algoritmu, která řeší nalezení konfliktů, využívá toho, že prostor displeje je rozdělen na stejně velké krychle. Díky tomu algoritmus může zkontrolovat, zda různé drony svým objemem nevstoupily do stejné části displeje ve stejný časový okamžik. K hledání cest se využívá velmi upravený algoritmus A*. Hustotu propojení pixelů předepisuje zobecněné 2^k sousedství do prostoru. Drony se pohybují mezi pixely buď přímo nebo po trajektori definované pomocí interpolačních křivek v prostoru. Algoritmus také bere v úvahu maximální rychlost a akceleraci dronů i jejich momentum. Výsledkem této práce je nový algoritmus zvaný CSPT_CBS (Continuous Spacetime Conflict Based Search) a simulační program, ve kterém je možné navolit umístění a barvy pixelů a následně shlédnout vizualizaci pohybu dronů.

This thesis deals with the creation of an algorithm for so called drone display where individual pixels are created by luminous drones. The drones can change their color as well as position in space. The goal of this thesis is a planning of the drones movement taking into account user defined criteria and required visual effect. A well known algorithm called CBS (Conflict Based Search) that solves a problem of multi-agent path finding was adjusted for this cause. The conflict search part of the algorithm utilizes the fact that the display is split into cubes. Thus the algorithm can check if various drones occupy the same cube area at the same time. An adapted A* algorithm is used for the path finding part of the CBS. Generalized 2^k neighborhood in space describes a connectivity of neighboring pixels. The drones move between pixels utilizing either straight paths or trajectories defined by spacial interpolating curves. The algorithm also takes into account drones maximum speed, their acceleration and their momentum. A new algorithm called CSPT_CBS (Continuous Spacetime Conflict Based Search) and a simulating program are conceived as the results of this thesis. In the simulating program one can choose placement and colors of individual pixels and then see a visualisation of the drones movement.