Efficient Information Gathering with Dubins Vehicles in Persistent Monitoring and Surveillance Missions
Project goals
The proposed project aims to contribute to the field of robotic information gathering with non-holonomic (Dubins) vehicles by developing planning algorithms with theoretically established properties and their experimental validations. We plan to leverage on analysis of the paths with bounded curvature modeled as optimal maneuvers for Dubins vehicle to establish new approximation bounds for Dubins planning. We propose to develop novel discretization techniques to reduce the Dubins traveling salesman problem with neighborhoods to discrete combinatorial optimization problems that can be address by existing efficient combinatorial heuristics to enable a direct solution of the orienteering problem with Dubins vehicles. In particular we aim to : 1) establish approximation bounds for efficient solution of the Dubins traveling salesman problem with neighborhoods; 2) develop novel planning algorithms for persistent monitoring and surveillance missions; 3) establish complex analysis and empirical evaluation of the develop solutions in realistic experimental scenarios.
Keywords
mobile roboticsinformative path planningDubinsmotion planning
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 20 (SGA0201600001)
Main participants
České vysoké učení technické v Praze / Fakulta elektrotechnická
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
16-24206S
Alternative language
Project name in Czech
Metody informatického plánování cest pro neholonomní mobilní roboty v úlohách monitorování a dohledu
Annotation in Czech
Navrhovaný projekt si klade za cíl přispět k rozvoji oblasti robotického sběru dat s neholonomními (Dubinsovými) vozidly a to novými plánovacími algoritmy s teoreticky stanovenými vlastnostmi a jejich experimentálním ověřením. V projektu se zaměřujeme na analýzu vlastností cest s omezenou křivostí modelovaných jako optimální manévry Dubinsova vozidla. Cílem analýzy je stanovit nové aproximační meze algoritmů plánování optimálních cest pro Dubinsovo vozidlo. Dále navrhujeme vytvořit efektivní techniky diskretizace pro redukci problému obchodního cestujícího se sousedstvím s Dubinsovým vozidlem na diskrétní kombinatorické optimalizační úlohy řešitelné existujícími kombinatorickými heuristikami a umožnit tak přímé řešení orientačního problému s Dubinsovým vozidlem. V projektu se zaměřujeme zejména na: 1) stanovení aproximačních mezí pro efektivní řešení problému obchodního cestujícího s Dubinsovým vozidlem; 2) návrh plánovacích algoritmů pro persistentní monitorování a úlohy dohledu; 3) stanovení vlastností vyvinutých algoritmů a jejich empirické ověření v realistických experimentech.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
JD - Use of computers, robotics and its application
CEP - secondary branch
JC - Computer hardware and software
CEP - another secondary branch
IN - Informatics
10201 - Computer sciences, information science, bioinformathics (hardware development to be 2.2, social aspect to be 5.8)
20204 - Robotics and automatic control
20205 - Automation and control systems
20206 - Computer hardware and architecture
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The project brings a number of original results in theory and design of planning algorithms especially for robotics applications. Achieved results are evidenced by a number of quality publications in prestigious journals and conferences. No shortcomings were found either in the use of financial budget, or in following the rules of the grant project.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2016
Realization period - end
Jul 22, 2020
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 16, 2018
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP21-GA0-GA-U/01:1
Data delivery date
Apr 12, 2021
Finance
Total approved costs
5,419 thou. CZK
Public financial support
4,369 thou. CZK
Other public sources
916 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
5 419 CZK thou.
Public support
4 369 CZK thou.
80%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
JD - Use of computers, robotics and its application
Solution period
01. 01. 2016 - 22. 07. 2020