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Präsentation Autonomous Underwater Vehicles Präsentation Autonomous Underwater Vehicles Presentation Transcript

  • Pfadplanung mit AutonomenUnterwasser-Fahrzeugen (AUVs) Titel: Marc Simon Referent: Ulf Windpfennig Ort: Datum
  • Gliederung1. Einleitung2. Was ist ein AUV?3. Problem: Pfadfindung 1. Evolutionäre Pfadplanung 2. Echtzeitpfadplanung4. Zusammenfassung HT2009 - Marc Simon & Ulf Windpfennig 2
  • Was ist ein AUV? (Autonomous Underwater Vehicle)• „Ein AUV ist ein Uboot, das in der Lage ist, eine vorgegebene Mission ohne Eingriffe von außen zu erledigen“ (Prof. Dr. Slomka, Universität Ulm)• „AUVs gehören zur Kategorie der unbemannten Unterwasserfahrzeuge und führen autonom Aufgaben im Meer aus“ (Wikipedia 2009) HT2009 - Marc Simon & Ulf Windpfennig 3
  • Was ist ein AUV?(Beispiel: DeepC-Projekt) 4
  • Was ist ein AUV?(Beispiel: DepthX-Projekt) 5
  • Was ist ein AUV? (technische Herausforderung)• Gesamte benötigte Energie muss mitgeführt werden• Anspruchsvolle Steuersoftware• Keine Kommunikation mit AUV während der Mission HT2009 - Marc Simon & Ulf Windpfennig 6
  • Was ist ein AUV?(Autonomous Underwater Vehicle)Verwendung:• Offshore Öl-/Gasindustrie• Kabel- und Pipelineinspektion• Ozeanographische Forschung• Militärisch: Seeminenerkennung/- bekämpfung HT2009 - Marc Simon & Ulf Windpfennig 7
  • Was ist ein AUV?• Für autonome Entscheidungen wird anspruchsvolle Software benötigt regelbasiertes Expertensystem HT2009 - Marc Simon & Ulf Windpfennig 8
  • Was ist ein AUV? (Autonomous Underwater Vehicle) Komponenten des regelbasierten ExpertensystemsAblauf der Inferenz 9
  • Problem: Pfadfindung Allgemeines• Einen Weg von Punkt A nach Punkt B finden• Hindernissen ausweichen• Mittels verschiedener Heuristiken oder Algorithmen• Ggf. zusätzliche Parameter als Kriterium HT2009 - Marc Simon & Ulf Windpfennig 10
  • Problem: Pfadfindung genetischer Algorithmus• Auf nicht analytisch lösbare Probleme anwendbar• Anlehnung an Evolution in der Biologie• Zufälliges Finden von Lösungen• Weiterentwickeln der besten Ansätze HT2009 - Marc Simon & Ulf Windpfennig 11
  • Problem: Pfadfindung Evolutionäre PfadplanungVerwendung von GenetischenAlgorithmen:• Startknoten S, Zielknoten D und dazwischenliegende benachbarte Knoten Xi, Xi+1 bilden einen Pfad Γ• Konstante Geschwindigkeit c, Hindernisse HT2009 - Marc Simon & Ulf Windpfennig 12
  • Problem: Pfadfindung Berechnung der Energiekosten 13
  • Problem: Pfadfindung Berücksichtigung Energiekosten Sparsamster Weg von Links nach Rechts (Quelle: IEEE 14 JOURNAL OF OCEANIC ENGINEERING, VOL. 29, NO. 2, APRIL 2004, PAGE 420)
  • Problem: Pfadfindung Echtzeit-PfadplanungAlgorithmen führen nicht immer in definierter Zeit zum ZielGroße Probleme, NGS (Navigation and Guidance System) in Echtzeit zu realisieren HT2009 - Marc Simon & Ulf Windpfennig 15
  • Problem: Pfadfindung Echtzeit-PfadplanungVoraussetzungen und Herausforderungen:• Passende, konstante Geschwindigkeit der Vehikels• Bewegung muss auf Durchführbarkeit geprüft werden• System muss mit wenigen bekannten Parameter auskommen (kennt z.B. Bodenbeschaffenheit nicht)• Meeresströmung muss gegengesteuert werden HT2009 - Marc Simon & Ulf Windpfennig 16
  • Problem: Pfadfindung Echtzeit-Pfadplanung: Hauptsystem HT2009 - Marc Simon & Ulf Windpfennig 17
  • Problem: Pfadfindung Steuerungsebenen HT2009 - Marc Simon & Ulf Windpfennig 18
  • Problem: Pfadfindung Hinderniserkennung und -umfahrung 19
  • Problem: Pfadfindung Hinderniserkennung und -umfahrung 20
  • Problem: Pfadfindung Simultan-parallele Steuerung 21
  • ZusammenfassungProbleme sind bekannt, theoretisch auch lösbar.ABER:• Umwelteinflüsse• Zeitfaktor• Ressourcen• Restrisiko Fehlverhalten HT2009 - Marc Simon & Ulf Windpfennig 22