Planification en temps réel de la trajectoire de véhicules sous-marins dans des vagues progressives planes avec garantie de sécurité

Résumé :

La planification de la trajectoire est une tâche centrale pour le fonctionnement des véhicules sous-marins autonomes. Cependant, de fortes perturbations dans les environnements sous-marins, telles que les courants et les vagues, peuvent provoquer de grandes déviations entre une trajectoire planifiée et le véhicule, ce qui entraîne une collision avec des obstacles. Dans cet article, nous abordons ce problème en modélisant les perturbations dues aux vagues d'abord comme une fonction variant dans le temps et indépendante de la position, puis comme une fonction variant dans le temps et dépendante de la position. Une formulation de jeu différentiel de Hamilton-Jacobi est ensuite utilisée pour calculer une fonction de valeur et un ensemble de niveaux. Les obstacles dans un environnement sont ensuite augmentés par cet ensemble, et la commande prédictive par modèle est alors utilisée pour la planification de la trajectoire tout en garantissant la sécurité. Nous constatons que la modélisation des perturbations de cette manière entraîne une planification de la trajectoire moins conservatrice et garantie par la sécurité que dans le cas de perturbations invariantes dans le temps.