This thesis presents an approach to solve an optimal path planning problem for a swarm of drones. We optimize and improve information retrieval in area exploration within applications such a ‘Search and Rescue’-missions or reconnaissance missions. For this, dynamic programming has been used as a solving approach for a optimization problem. Different scenarios have been examined for two types of system, a single-agent system and a multi-agent system. First, there have been restrictions on the agents movement in a grid map and for that, optimal paths have been computed for both systems. Thereafter, two different solving approaches within dynamic programming have been tested and compared. The greedy approach which is a standard use where each agent computes the most optimal path from its own perspective and a simultaneous solving approach where the agents compute the most optimal paths according to all agents perspective. The simultaneous solving approach performed better than the greedy approach, which was expected since it is a more swarm optimal approach. However, it has a higher computational complexity which grows exponentially unlike to the greedy approach. Lastly, we discuss the case when the agents are allowed to move in all directions to optimize the information retrieval for the swarm. Here, dynamic programming turns out to have limitations for our use and purpose. For future work, a suggestion is to model the problem with multiple objective functions instead of one as has been done in this thesis. Also, it would be interesting trying another solving method for the problem. To this, I give example of two methods that would be interesting to compare, using model predictive control or a machine learning-based solution such as reinforcement learning. / Denna avhandling presenterar ett tillvägagångssätt för att lösa ett optimalt ruttplanerings problem för en drönarsvärm. Vi optimerar och förbättrar informationsinhämtningen i områdesutforskning inom applikationer som ’Search and Rescue’-uppdrag eller spaningsuppdrag. För detta har dynamisk programmering använts som en lösningsmetod till optimeringsproblem. Olika scenarier har undersökts för två typer av system, ett en-agent system och ett fler-agent system. Först har agenterna varit begränsade hur de har fått röra sig i en rutnätskarta och för det fallet har optimala vägar beräknats för båda systemen. Därefter har två olika lösningssätt inom dynamisk programmering testats och jämförts. Det giriga tillvägagångssättet som är en standardanvändning där varje agent beräknar den mest optimala vägen ur sitt eget perspektiv och en simultan lösningsmetod där agenterna beräknar de mest optimala vägarna enligt alla agenters perspektiv. Den simultana lösningsstrategin presterade bättre än den giriga, vilket var väntat eftersom det är ett mer svärmoptimalt tillvägagångssätt. Den har dock en högre beräkningskomplexitet som växer exponentiellt jämfört med den giriga metoden. Till sist diskuterar vi fallet då agenterna får röra sig i alla riktningar för att optimera informationssökningen för svärmen. Här visar sig dynamisk programmering ha begränsningar för våran användning och syfte. För framtida arbete är ett förslag att modellera problemet med flera mål funktioner istället för en som har gjorts i denna avhandling. Det skulle också vara intressant att prova ett annat lösningssätt för problemet. Till detta ger jag exempel på två metoder som skulle vara intressanta att jämföra, genom att använda modell prediktiv styrning eller en maskininlärningsbaserad lösning såsom förstärkande inlärning.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-323486 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Norén, Johanna |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2022:813 |
Page generated in 0.0027 seconds