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The growing importance of research and industrialization of the oceans
leads to new technical tasks in this challenging area. First of all, the
extreme underwater conditions require the use of heterogeneous robotic
systems which are capable to fulfill predefined missions in an autonomous
manner. This work presents a novel and comprehensive concept to manage
teams of heterogeneous unmanned marine vehicles which includes a novel
concept of mission planning in order to allow the realization of complex
mission scenarios.The main part of this work is the novel two-stage
management system which can be added to existing single autonomous systems
to allow a cooperation between them. Based on a flexible and expandable
portfolio of mission elements, it facilitates the coordination of multiple
unmanned marine vehicles. Thereby, the complexity of the mission task must
only be handled by the developed team management. Furthermore, it uses the
single autonomous capabilities of each vehicle based on a constant command
library. Hence, a modification of the vehicles' existing hard- and software
is not necessary.In addition, this work presents a newly developed concept
of mission planning for multiple unmanned marine vehicles which allows the
planning of complex team missions by an end user without a profound
knowledge of the mission language. In this context a novel concept of
formation oriented avoidance of known objects is presented which can be
realized in an additional planning step.A novel configurable vehicle model
based on a controlled vehicle behavior makes up the main part of the
developed simulation environment which allows an easy test of the
management system presented. Compared to previous concepts with physical
vehicle models, a realistic simulation is possible which needs just a few
standard parameters of the vehicles.The developed concept was validated in
simulation as well as in real sea trials.Das stetig wachsende Interesse an der Erforschung und Industrialisierung
der Ozeane führt zu immer neuen technischen Aufgaben und Herausforderungen
in diesem Bereich. Vor allem die unter Wasser herrschenden extremen
Bedingungen begünstigen den Einsatz heterogener autonomer Robotersysteme,
welche selbstständig Missionen ausführen können. Diese Arbeit stellt ein
neuartiges und umfassendes Konzept zur Missionsplanung und zum Management
von Verbänden heterogener autonomer maritimer Fahrzeuge vor, welches die
Umsetzung komplexer Missionsszenarios ermöglicht.Den Schwerpunkt dieser
Arbeit bildet ein neuartiges zweistufiges Managementsystem, mit dem sich
bestehende einzelautonome Systeme erweitern lassen, um diese kooperiert
einsetzen zu können. Auf der Grundlage eines flexibel erweiterbaren
Portfolios an Missionselementen ermöglicht es die Koordination von
Fahrzeugverbänden, wobei sich die Komplexität einer Manöveraufgabe
lediglich auf das entwickelte Teammanagement beschränkt. Weiterhin werden
auf Basis eines festen Befehlssatzes die bestehenden einzelautonomen
Fähigkeiten der Systeme genutzt, wodurch keine Änderung der fahrzeugeigenen
Hard- und Software notwendig ist.Des Weiteren stellt diese Arbeit ein neu
entwickeltes Konzept der Missionsplanung für Fahrzeugverbände vor, welches
dem Anwender die Möglichkeit bietet ohne tiefgreifende Vorkenntnisse
komplexe Teammissionen planen zu können. In diesem Zusammenhang wird ein
neuartiges Konzept zum formationstreuen Ausweichen bekannter Hindernisse
vorgestellt, welches in einem zusätzlichen Planungsschritt durchgeführt
werden kann.Ein neuartiges parametrisierbares Fahrzeugmodell, welches auf
einem geregelten Fahrzeugverhalten basiert, bildet den Kernpunkt der
entwickelten Simulationsumgebung, die einen einfachen Test des
vorgestellten Managementsystems gestattet. Somit lassen sich im Gegensatz
zu bisherigen Ansätzen mit physikalischen Fahrzeugmodellen realitätsnahe
Simulationen auf der Grundlage weniger Parameter durchführen.Das
entwickelte Gesamtkonzept wurde sowohl in simulativen Tests als auch in
realen Seeversuchen validiert und bestätigt
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