SMD MAR - Systèmes Multi-Drones multi-milieux appliqués au domaine MARitime

SMD MAR - Systèmes Multi-Drones multi-milieux appliqués au domaine MARitime

Les cofinancements

Contexte du projet

L’objectif global de ce projet est d’augmenter significativement les moyens robotiques pour le domaine maritime en considérant une approche globale (multi-milieux) et coopérative. Le système multi-drones se compose d’une meute de robots sous-marins, des drones de surface et aériens et d’un segment de contrôle/commande déployable depuis la terre pour les opérations littorales ou depuis un navire.

L’implication de l’UBS repose sur l’équipe MOCS du Lab-STICC qui mène un travail original sur les calculateurs embarqués intelligents. L’objectif est d’accroître significativement le niveau d’autonomie des drones en répondant conjointement aux trois défis suivants :
1) Embarquer sur le drone, une puissance de calcul à ce jour disponible principalement au sol, sans augmenter la consommation, le volume et le poids embarqués.
Cette importante puissance de calcul est nécessaire pour exécuter les tâches exigeantes de type mission (ex. détecter, identifier par l’image une cible et la suivre), sécurité (ex. éviter à grande vitesse des obstacles fixes ou mobiles par l’image et d’autres capteurs) et navigation (ex. calculer le meilleur chemin en fonctions de la météo, des obstacles et des zones à éviter)
2) Embarquer l’intelligence (ex. Réseaux de neurones, Markov Decision Process, Réseaux Bayesiens Dynamiques) nécessaire aux prises de décision autonomes pour remplir une mission complexe, pour effectuer un diagnostic et pour choisir la configuration matérielle optimale du calculateur.

MOCS a conduit sur le sujet un projet international CNRS PICS (2012-15) en collaboration avec le laboratoire ARCAA de l’Université QUT (Brisbane, Australie)  sur le thème des calculateurs embarqués reconfigurables et a la responsabilité du projet ANR HPeC (High Perf. embedded Computing, 2015-19) dédié à une approche originale de systèmes adaptatifs pour le contrôle de drones autonomes (2 thèses en cours UBS/UBO, UBS/Univ. Clermont Auvergne). MOCS est aussi un important contributeur du projet régional en émergence SAMM : 2017 : 1 thèse en cours à l’UBS, 1 thèse à l’UBO ; 2018 3 thèses UBO ou en collaboration avec l’UBO). MOCS est également impliqué dans le laboratoire commun Thales/Lab-STICC LATERAL qui financera une thèse CIFRE UBS/UBO dans le domaine des calculateurs embarqués reconfigurable pour drones.

Objectif du projet

L’équipe MOCS a choisi de réaliser des démonstrateurs réels afin de démontrer ses approches originales en matière de conception de systèmes embarqués pour systèmes autonomes.

Ces démonstrateurs prendront la forme de drones aériens devant exécuter en autonomie des scénarios. Un exemple de scénario consiste à chercher un objet ou une cible, tout en suivant un parcours pouvant évoluer en fonction d’obstacles rencontrés et d’autres événements aléatoires tels que la panne de capteurs, la consommation énergétique accrue en raison des conditions météorologiques, les décisions à prendre en fonctions du nombre et de la nature des cibles ou encore la stratégie guidée par un niveau de risque variable.

Un autre scénario consiste au pilotage d’une meute de drones marins devant surveiller une zone géographique (ex. un port) et effectuer des mesures (ex. bathymétrie) et observations (ex. identification de bateaux) et réagir en faisant varier sa stratégie en fonction des obstacles, de l’état de la mer, du vent, du type de données accumulées puis analysées et de l’énergie disponible ou collectée. Ces drones embarquent chacun un calculateur mais constituent un réseau sur lequel sont distribués les calculs. Ce réseau est potentiellement connecté au cloud et permet une stratégie de déploiement sur l’ensemble Drone / Edge (ex. serveur local port)/ Cloud.

Enfin le scénario ultime consistera à mettre en œuvre un essaim de drones aériens et marins afin de remplir une mission malgré les aléas rencontrés.

La conception de systèmes embarqués (logiciel / matériel) au sein de drones nécessitent un équipement qui inclut : capteurs, drones ariens et marins, stations de travail et ordinateurs portables puissances, dispositifs de radio communications.

• Ces équipements vont permettent de réaliser des expériences et de démontrer les approches originales proposées dans le domaine des systèmes adaptatifs embarqués sur drones et sur meute de drones.
• Ces méthodes d’auto-adaptation feront l’objet de publications, des conférences et journaux de premier plan seront visés.
• Les méthodes développées peuvent potentiellement intéresser l’industrie des drones en pleine essor en visant un volet peu exploré, celui des systèmes embarqués efficaces pour ce type d’applications.