Koooperative Kontrolle von mehreren unbemannten Luftfahrzeugen zur Überwachung und Bekämpfung von Waldbränden

Unbemannte Luftfahrzeuge bieten zahlreiche Vorteile bei der Bekämpfung von Wildbränden, darunter anhaltende Betriebszeiten und die Eliminierung von Menschen bei Aufgaben, die langweilig, gefährlich und schmutzig sein können. Mehrere kooperierende unbemannte Luftfahrzeuge können potenziell einen Paradigmenwechsel in der Art und Weise herbeiführen, wie wir komplexe Wildbrände bekämpfen. Dieses Papier untersucht die algorithmische Entwicklung für die kooperative Kontrolle einer Reihe von unbemannten Luftfahrzeugen, die an der Bekämpfung eines Wildbrandes beteiligt sind. Das Papier betrachtet zwei Aufgaben, die von einer Gruppe unbemannter Luftfahrzeuge durchgeführt werden müssen: 1) Kooperative Verfolgung einer Feuerfront für genaue Situationswahrnehmung und 2) kooperative, autonome Brandbekämpfung unter Verwendung von Löschflüssigkeit. Das in diesem Papier betrachtete Szenario macht folgende Annahmen: Informationen über den Standort des Feuers und die Position aller unbemannten Luftfahrzeuge werden jedem unbemannten Luftfahrzeug zur Verfügung gestellt; und jedes unbemannte Luftfahrzeug ist mit unbegrenzter Löschflüssigkeit ausgestattet, die Feuer in einem bestimmten Gebiet direkt darunter löscht. Dieses Papier formuliert diese beiden Aufgaben der Brandbekämpfung basierend auf der Optimierung der jeweiligen Nutzenfunktionen, entwickelt eine dezentrale Steuerungsmethode für die kooperativen unbemannten Luftfahrzeuge und analysiert das System auf seine Stabilität und Fähigkeit, die Aufgaben zu erfüllen. Die vorgeschlagenen Strategien wurden mithilfe umfassender Simulationen überprüft. Obwohl vereinfachende Annahmen getroffen wurden, stellt diese vorläufige Studie einen Rahmen für die Routenplanung und die kooperative Kontrolle mehrerer unbemannter Luftfahrzeuge dar, die an der Datensammlung und der aktiven Bekämpfung von Waldbränden beteiligt sind.