Research on the accuracy of algorithms for autonomous aircraft navigation

Disertacijoje nagrinėjamos nedidelių autonominių orlaivių navigacijos algoritmų įtakos skrydžio tikslumui bei orlaivio deviacijos nuo užduotos skrydžio trajektorijos vertinimo problemos. Pagrindinis tyrimų objektas yra autonominės navigacijos algoritmai. Autonominio skrydžio tikslumas yra tiesiogiai susijęs su skrydžio sauga. Dėl šios priežasties pagrindinis disertacijos tikslas yra ištirti naudojamus ar siūlomus naudoti navigacijos algoritmus bei pateikti autonominio skrydžio saugos gerinimo metodus per navigacijos prizmę. Darbe sprendžiami trys pagrindiniai uždaviniai: autonominio orlaivio navigacijos matematinio modelio parinkimas bei matematinis aprašymas, navigacijos algoritmų įtakos skrydžio tikslumui vertinimas, mažesnę įtaką skrydžio nuokrypiams turinčio algoritmo sukūrimas, kurio paskirtis – saugiai apskristi ir išvengti antžeminių kliūčių. Pirmasis uždavinys skirtas įvertinti didelės imties navigacijos duomenų statistinę aibę. Antrasis bei trečiasis skirti pačių algoritmų analizei. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, bendrosios išvados, literatūros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai ir šeši priedai. Įvadiniame skyriuje aptariama tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašomas tyrimų objektas, formuluojamas darbo tikslas bei uždaviniai, aprašoma tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė, ginamieji teiginiai. Įvade pateiktos disertacijos tema autoriaus paskelbtos publikacijos ir pranešimai konferencijose bei disertacijos struktūra. Pirmasis skyrius skirtas literatūros analizei. Jame pateikta autonominių orlaivių klasifikacija. Pateikta autonominių orlaivių navigacijos, kontrolės bei valdymo algoritmų analizė. Skyriaus pabaigoje formuluojamos išvados ir tikslinami disertacijos uždaviniai. Antrajame skyriuje pateiktas tyrimuose taikomas matematinis autonominio orlaivio navigacijos modelis. Pateikta šiuo modeliu gautų navigacijos duomenų analizė bei vertinimas. Trečiajame skyriuje teoriniai rezultatai lyginami su gautais praktinių skrydžių metu bei naudojant SITL (angl. Software In The Loop) skrydžio imitaciją. Pasiūlyta metodika bei autonominių orlaivių navigacijos algoritmas automatizuotam antžeminių kliūčių apskridimui. Disertacijos tema paskelbti 6 straipsniai: du – straipsniai žurnaluose, įtrauktuose į Thomson ISI duomenų bazę, du – recenzuojamuose žurnaluose kitose duomenų bazėse, bei du – kitų tarptautinių bei respublikinių konferencijų medžiagoje. Disertacijos tema perskaityti 6 pranešimai Lietuvos bei kitų šalių konferencijose

Quantization, Calibration and Planning for Euclidean Motions in Robotic Systems

The properties of Euclidean motions are fundamental in all areas of robotics research. Throughout the past several decades, investigations on some low-level tasks like parameterizing specific movements and generating effective motion plans have fostered high-level operations in an autonomous robotic system. In typical applications, before executing robot motions, a proper quantization of basic motion primitives could simplify online computations; a precise calibration of sensor readings could elevate the accuracy of the system controls. Of particular importance in the whole autonomous robotic task, a safe and efficient motion planning framework would make the whole system operate in a well-organized and effective way. All these modules encourage huge amounts of efforts in solving various fundamental problems, such as the uniformity of quantization in non-Euclidean manifolds, the calibration errors on unknown rigid transformations due to the lack of data correspondence and noise, the narrow passage and the curse of dimensionality bottlenecks in developing motion planning algorithms, etc. Therefore, the goal of this dissertation is to tackle these challenges in the topics of quantization, calibration and planning for Euclidean motions