ASTRID - Accompagnement Spécifique de Travaux de Recherches et d'Innovation Défense

VIabilité et AuTonomie des systèmes en environnement Incertain et Contraint – VIATIC

Résumé de soumission

Le projet VIATIC a pour objectif de réaliser une maquette d’un système de coordination d’un groupe de robots autonomes ayant pour mission d’atteindre un ensemble de cibles faiblement mobiles et dont les positions ne sont pas précisément connues. Il s’agit d’un problème multi-robots - multi-cibles ré allouables qui a un caractère fortement dual. Le problème est donc à la fois de relocaliser des cibles pré renseignées dans le passé et d’allouer le robot le plus adapté pour une mission d’interception, de secours ou autre en fonction du scénario envisagé. L’aspect connaissance imparfaite (carte de l’environnement incomplète) et imprécise (erreurs de localisation) est un élément essentiel de ces scénarios.

Dans le domaine militaire, les algorithmes développés pourront être appliqués à des problématiques d’interception de cibles faiblement mobiles ré-allouables. Il s’agit de scénarios multi-missiles - multi-cibles demandant le développement de nouvelles stratégies de guidage (formage de trajectoires mi-course) et d’allocation d’objectifs coopératifs qui pourront être appliqués à des attaques au sol en milieu urbain.

Dans le domaine civil, le scénario envisagé est celui de la redistribution des véhicules électriques dotés de fonctions de pilotage autonome et devant rejoindre une borne de recharge et/ou une place de stationnement. Il s’agit également de scénarios multi-véhicule – multi-cible pour lesquels il faut déterminer les trajectoires viables en environnement contraint avec évitement de conflit et, comme pour le problème d’interception de cible, d’allocation d’objectif coopératifs.

La coordination des robots est faite en utilisant des algorithmes d’optimisation, si possible embarqués, qui intègrent d’une part la prise en compte de contraintes et d'obstacles et d’autre part une certaine incertitude sur l’environnement et sur la position des cibles à atteindre. La réalisation de cette maquette s’appuie sur les développements récents de la Théorie de la Viabilité et de la Théorie des Jeux dynamiques, mettant en œuvre de nouveaux algorithmes, dont les performances de calcul, renforcées par un choix optimal d’architecture, seront compatibles avec les exigences de temps de réponse de l’application.

Cette application est une suite naturelle aux nombreux travaux qui ont déjà été réalisés, tant sur le plan théorique que pratique, concernant la capture d'un objectif statique par un robot terrestre, maritime ou aérien. L'introduction de contraintes et d'obstacles et l'élargissement au contexte multi-cibles - multi-robots génèrent une complexité. Les différentes approches existantes, à notre connaissance, rencontrent de grandes difficultés à traiter un tel problème. Le présent projet vise à explorer une solution nouvelle, pouvant aboutir à des résultats probants malgré la grande complexité du problème.

C'est donc l'analyse et la solution de ce type de problématique qui est au cœur de ce projet. Il a pour ambition d'aller des fondements mathématiques jusqu'au banc d'essai expérimental en passant par l'outil informatique numérique, sans oublier les vraisemblables chemins inverses…

Pour réaliser ce projet, quatre partenaires :

• L’IRSEEM aura, dans la réalisation du démonstrateur, le rôle-clé d’intégrateur et assurera la coordination du projet. Les trois autres partenaires dont les membres ont déjà collaboré ensemble à des degrés divers, sont parmi les leaders dans leurs domaines respectifs :
• Le CREA comme centre de recherche fondamentale en particulier en Théorie de la Viabilité et de la Complexité,
• Le LASTRE pour son expertise en mathématique, algorithmique et conseil,
• MBDA France (leader mondial dans le développement et la fabrication des missiles et systèmes de missiles).

Coordinateur du projet

Institut de Recherche en Systèmes Electroniques Embarqués (Divers privé)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Institut Marcel Mauss
Institut de Recherche en Systèmes Electroniques Embarqués
MBDA

Aide de l'ANR 294 400 euros
Début et durée du projet scientifique : octobre 2011 - 36 Mois

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