Análise da escalabilidade de método bioinspirado de exploração e mapeamento de ambientes internos desconhecidos usando times de VANTS

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Gomes, Bruno de Campos Monteiro
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34655
Resumo: This work analyzes the scalability of a bio-inspired method for exploring and mapping unknown indoor environments using multiple Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) that act in a coordinated manner to complete an exploration mission in the shortest possible time. To achieve this, this work uses NetLogo as a simulation tool, which enables the creation of scenarios and the implementation of the method proposed by (ROSA, 2020). This method uses a topological structure to represent the map inspired by the hexagonal shape of bee hives, só that each hexagon is a new space to be mapped and explored. The scalability analysis uses three different strategies for allocating hexagons to be explored: First In First Out (FIFO), Euclidean Distance (DE) and Relative Euclidean Distance (DER). The proposed scalability consists of adding multiple UAVs to the exploration team, following the Fibonacci sequence, reaching up to eighty-nine UAVs. The work by (ROSA, 2020) has used only three UAVs. As in the original work, the Relative Euclidean Distance (DER) strategy presented more satisfactory results in terms of traffic intensity and total time spent exploring and mapping the environment. However, it can be seen that in scenarios that correspond to the same size as the original, the performance improvement with the increase in the number of UAVs occurred up to a certain maximum number of UAVs in the exploration team, depending on the strategy used. Above a certain amount, the performance improvement is not significant (or even worsens) due to space limitations.
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This method uses a topological structure to represent the map inspired by the hexagonal shape of bee hives, só that each hexagon is a new space to be mapped and explored. The scalability analysis uses three different strategies for allocating hexagons to be explored: First In First Out (FIFO), Euclidean Distance (DE) and Relative Euclidean Distance (DER). The proposed scalability consists of adding multiple UAVs to the exploration team, following the Fibonacci sequence, reaching up to eighty-nine UAVs. The work by (ROSA, 2020) has used only three UAVs. As in the original work, the Relative Euclidean Distance (DER) strategy presented more satisfactory results in terms of traffic intensity and total time spent exploring and mapping the environment. However, it can be seen that in scenarios that correspond to the same size as the original, the performance improvement with the increase in the number of UAVs occurred up to a certain maximum number of UAVs in the exploration team, depending on the strategy used. Above a certain amount, the performance improvement is not significant (or even worsens) due to space limitations.Este trabalho analisa a escalabilidade de um método bioinspirado para a exploração e mapeamento de ambientes internos desconhecidos usando múltiplos múltiplos Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT) que atuam de forma coordenada para concluir uma missão de exploração no menor tempo possível. Para isso, este trabalho utiliza o NetLogo como ferramenta de simulação, o qual possibilita a criação dos cenários e a implementação do método proposto por Rosa (2020). Esse método utiliza uma estrutura topológica para representação do mapa inspirada no formato hexagonal das colmeias de abelhas, de modo que cada hexágono é um novo espaço a ser mapeado e explorado. A análise de escalabilidade utiliza as mesmas três estratégias diferentes para a alocação de hexágonos a serem explorados: First In First Out (FIFO), Distância Euclidiana (DE) e Distância Euclidiana Relativa (DER). A escalabilidade proposta consiste em adicionar múltiplos VANT ao time de exploração, seguindo a sequencia de Fibonacci, chegando até a oitenta e nove VANTs. O trabalho de Rosa (2020) utilizou apenas três VANTs. Assim como no trabalho original, a estratégia de Distância Euclidiana Relativa (DER) apresentou resultados mais satisfatórios em termos de intensidade do tráfego e tempo total de exploração e mapeamento do ambiente. Contudo, pode-se verificar que nos cenários que correspondem ao mesmo tamanho que original, a melhora de desempenho com o aumento do número de VANT ocorreu até um determinado número máximo de VANT no time de exploração, dependendo da estratégia utilizada. A partir de uma certa quantidade a melhora de desempenho não é significativa (ou até piora) devido a limitação do espaço.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática IndustrialUTFPRWehrmeister, Marco Auréliohttps://orcid.org/0000-0002-1415-5527http://lattes.cnpq.br/5548205054206839Pereira, Ana Isabel Pinheiro Nuneshttps://orcid.org/0000-0003-3803-2043.Tacla, Cesar Augustohttps://orcid.org/0000-0002-8244-8970http://lattes.cnpq.br/2860342167270413Wehrmeister, Marco Auréliohttps://orcid.org/0000-0002-1415-5527http://lattes.cnpq.br/5548205054206839Gomes, Bruno de Campos Monteiro2024-09-03T17:42:42Z2024-09-03T17:42:42Z2024-02-16info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfGOMES, Bruno de Campos Monteiro. Análise da escalabilidade de método bioinspirado de exploração e mapeamento de ambientes internos desconhecidos usando times de VANTS. 2024. 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