Vol en formation sans formation: contrôle et planification pour le vol en formation des avions sans pilote - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2008

Vol en formation sans formation: contrôle et planification pour le vol en formation des avions sans pilote

Résumé

This thesis presents the study and the implementation of a system that manages autonomously the configuration of a formation of unmanned aerial vehicles, or UAVs. The purposes are to improve the safety and the efficiency of a group of military UAVs, and to fill the gap between mission planning layers and formation control layers. Formation flight is particularly suited for military applications in hostile environments, that require synchronizations on target arrivals or mutual support for jamming. One of the difficulties raised is the autonomous choice of the configuration. Our approach is to develop an intermediate layer, dedicated to the formation and to the management of its configuration, between the deliberative and functionnal layers. Once a configuration is specified, it has to be allocated to the UAVs according to the tactical constraints and the available ressources. As the safety of the flight is a prime issue, reconfiguration maneuvers are planned to switch between two configurations, with respect to a security distance. Solutions have been developed based on the Branch & Bound algorithm to solve the assigment problems, and on the A* algorithm for reconfiguration trajectories planning. Moreover, a formation control has been implemented, allowing to validate our approach, both with simulations and real experimentations.
L'objet de cette thèse est l'étude et la mise en oeuvre d'un système de gestion automatique de la configuration d'une formation d'avions sans pilote, ou drones. Les objectifs sont, d'une part, d'améliorer la sécurité et l'efficacité d'un groupe de drones de combat, et, d'autre part, de faire le lien entre les niveaux de planification de missions et les niveaux fonctionnels de contrôle de la formation. Le vol en formation est particulièrement bien adapté pour des applications militaires en milieux hostiles, qui requièrent des synchronisations pour l'arrivée sur les cibles ou du support mutuel pour le brouillage. L'une des difficultés soulevées est le choix autonome de la configuration. Notre approche est de mettre en oeuvre, entre les niveaux décisionnels et les niveaux fonctionnels, une couche intermédiaire dédiée à la formation et à la gestion autonome de sa configuration. La configuration ainsi déterminée doit être affectée aux avions de la formation en tenant compte des contraintes tactiques et des ressources de chacun. Enfin, la sécurité du vol est un élément primordial. Il faut donc pouvoir planifier des manoeuvres de reconfiguration pour passer d'une configuration à une autre, en respectant les distances minimales entres avions. Des solutions ont été développées à partir de l'algorithme Branch & Bound pour résoudre les problèmes d'allocations, et de l'algorithme A* pour la planification de trajectoires dans la formation. De plus, un contrôle de vol de la formation a été implémenté. Ceci a permis de valider notre approche par des simulations et des expérimentations réelles.
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Dates et versions

tel-00353676 , version 1 (16-01-2009)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00353676 , version 1

Citer

Gautier Hattenberger. Vol en formation sans formation: contrôle et planification pour le vol en formation des avions sans pilote. Automatique / Robotique. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00353676⟩
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