Fault-tolerant software architecture for the unmanned surface vehicle roboship
İnsansız suüstü aracı roboship için hata toleranslı yazılım mimarisi
- Tez No: 912485
- Danışmanlar: PROF. DR. PAUL PLÖGER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Yarı otonom sistemler, Semi-autonomous systems
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hochschule Bonn-Rheın-Sıeg
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Otonom Sistemler Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Robotik alanındaki araştırmaların en önemli hedeflerinden biri, özellikle insan hayatının tehdit altında olduğu tehlikeli ortamlarda insanlara yardımcı olmak için kullanılabilecek gerçek anlamda otonom araçlar geliştirmektir. Bu bağlamda, İnsansız Suüstü Araçları (USV'ler) insan hayatını potansiyel olarak riske atan askeri senaryolarla başa çıkmak için gözetleme ve geri bildirim yapmasının beklendiği liman güvenliği alanıdır. Roboship (USV), liman devriyesi ve kıyı gözetimi için tasarlanmış ve geliştirilmiştir. Böyle bir uygulama alanında güvenilirliğin önemli bir rol oynadığını söylemeye lüzum bulunmamaktadır. USV'ler görevi tehlikeye atmamalı, beklenmedik durumlarla karşılaşmamalı ve bir sorun durumunda insan müdahelesine izin vermemelidir. Bu noktada, otonom robotlar söz konusu olduğunda güvenilirliğin hata toleransı ile güçlü bir şekilde bağlantılı olduğu kabul edilmelidir. Ancak, USV'lerin karmaşık tasarım şemaları ve liman ortamlarının öngörülemeyen çevresel faktörleri nedeniyle USV'ler arızalanmaya meğillidir. USV'lerin arızalanacağı neredeyse kesin olduğundan, görevlerini tehlikeye atmamak için, USV'ler arızaların ortadan kaldırılmasının mümkün olduğu ve görev bütünlüğünün muhafaza edildiği bir şekilde arızalanmalıdır. Bu makale, USV Roboship için hata toleranslı bir yazılım mimarisini ele almaktadır. Bu makalede, kapsamlı bir güvenilirlik analizi yapmakta ve mevcut mimarinin hassas noktalarının tespit edildiği ve hata toleranslı tekniklerin dahil edildiği bir hata toleranslı şema önermekteyiz. Yaklaşım modelsiz olduğundan ve kararlar yüksek bir sıklıkta verildiğinden, sistem son derece dinamik senaryolarla başa çıkabilmektedir. USV'nin sensörlerini kullanarak güvenli bir şekilde seyretmesi gereken senaryoları simüle etmek için UWSim simulasyon ortamını kullandık. Saha testleri sistemin performansının ve güvenilirliğinin tatmin edici olduğunu kanıtladı ve hatalarda %53,57 oranında bir düşüş sağladı. Gelecekte şemayı test etmek için USV'yi Almanya'nın Eckernfoerde liman bölgesinde konuşlandırmayı planlıyoruz.
Özet (Çeviri)
One of the major goals of research in Robotics is to develop truly autonomous vehicles that can be utilized to assist humans in dangerous environments, especially where human life is under threat. In this regard, Unmanned Surface Vehicles (USVs) are developed and utilized to cope up with military scenarios which put human life at potential risk. One of the very common scenarios is harbor security, where USVs are expected to conduct surveillance and feedback to strengthen the harbor's security. The (USV) Roboship has been designed and developed for harbor patrolling and coastal surveillance. It goes without saying, in such an application domain, dependability plays a major role. USVs must not endanger the mission, face unexpected situations and allow no human intervention in case of a problem. At this point, it should be acknowledged that dependability is strongly coupled with fault tolerance when it comes to autonomous robots. However, due to complicated design schemes of USVs and unpredictable environmental factors of harbor environments, USVs are prone to fail. As it is almost certain that USV will fail, in order to not to endanger the mission, USVs should fail in a way that the recovery from the failures is possible, and mission integrity is protected. This paper highlights a fault tolerant software architecture for the USV Roboship. We conduct a comprehensive reliability analysis and propose a fault tolerant scheme, wherein the sensitive points of existing architecture are spotted, and the fault tolerant techniques are incorporated. Since the approach is model-free and its decisions are made at a high frequency, the system is able to deal with highly dynamic scenarios. We used the UWSim simulation environment to simulate the scenarios in which the USV was supposed to navigate safely using its sensors. Field tests have proven the performance and reliability of the system to be satisfactory, yielding 53.57% decrease in faults. We plan to deploy the USV in Eckernfoerde harbor region of Germany to test the scheme in the future.
Benzer Tezler
- İnsansız sualtı aracının matematiksel modelinin durum ölçümlerine dayalı olarak tanılanması ve hata toleranslı kontrol
Identification of the mathematical model of an unmanned underwater vehicle based on state measurements and fault tolerant control
EMRE ÜNEY
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİNGİZ HACIYEV
- A fault-tolerant deployment approach for microservices in the design phase of software development life cycle
Yazılım geliştirme yaşam döngüsünün tasarım aşamasında mikroservisler için hata toleranslı bir dağıtım yaklaşımı
MUSTAFA YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolHacettepe ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET BURAK CAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ IŞIL KARABEY AKSAKALLI
- Architecting fault-tolerant software systems
Başlık çevirisi yok
HASAN SÖZER
Doktora
İngilizce
2009
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolUnıversıty Of TwenteBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. AKŞİT
DR. BEDİR TEKİNERDOĞAN
- Hataya bağışıklı mikroişlemci tasarımı
Fault tolerant microprocessor design
BUSE USTAOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜŞTAK ERHAN YALÇIN
- RİSC-V based triple modular redundant CPU design for space applications
Uzay uygulamaları için RİSC-V tabanlı üçlü modüler yedekli CPU tasarımı
EMİR CAN YAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF LEBLEBİCİ