Estrategia de enrutamiento para la maniobra del enlace a un convoy de vehículos en entornos urbanos, robusta a la incertidumbre en los tiempos de recorrido

Esta tesis propone una estrategia de enrutamiento optima para unidades de transporte inteligente que se mueven de manera autonoma por un entorno urbano conocido. El entorno esta definido por un conjunto de calles y cruces (nodos), y en su interior un grupo de unidades moviles independientes se encuentran realizando tareas especificas. Dicho entorno esta rodeado por una ruta periferica por la que se mueve continuamente un convoy compuesto por un lider y un numero determinado de unidades seguidoras, sin enlace mecanico entre ellos. La mision del convoy es concentrar las unidades independientes antes y despues de que hayan realizado, de forma independiente, su tarea. Basicamente, el trabajo se centra en dar solucion a la maniobra de enlace consistente en lograr que la unidad independiente (perseguidora), partiendo de su ubicacion actual en el interior del mapa, logre alcanzar el nodo periferico idoneo para unirse al convoy. Considerando que este ultimo esta limitado a circular por la ruta externa y por tanto no tiene acceso al interior del entorno, el enlace se realizara en uno de los nodos perifericos. El convoy sigue indefinidamente su trayectoria, por lo que la maniobra se considera exitosa siempre que la unidad independiente alcance el nodo de enlace antes que el convoy. El primer objetivo es resolver la maniobra de enlace considerando conocidos los tiempos de recorrido entre los nodos del mapa. Objetivo que incluye dos fases: calculo del nodo optimo de enlace y de la ruta que lleve a la unidad perseguidora hasta el mismo. Se entiende por nodo optimo de enlace aquel que garantiza un tiempo minimo de maniobra. Ademas, se ha disenado un algoritmo de enrutamiento que explora el menor numero de nodos posibles lo que garantiza su eficiencia computacional y su idoneidad para su ejecucion en tiempo real, de especial interes en entornos complejos. El segundo objetivo es extender estos algoritmos a un entorno donde los tiempos de recorrido entre nodos no son conocidos. Esta incertidumbre, inherente a los tiempos de recorrido de todas las unidades, es propia de escenarios de transporte reales y tiene su origen en diversas fuentes como densidad variable de trafico, condiciones meteorologicas, momento del dia, etc. Para caracterizarla se ha propuesto un modelo gaussiano, donde los tiempos de recorrido son tratados como variables aleatorias parametrizadas por su valor medio y varianza. Por otra parte, este comportamiento no determinista impide garantizar de forma absoluta el exito seguridad la maniobra de enlace. Por ello, se introduce el parametro de diseno "Factor de Riesgo", que limita la probabilidad de fallo de la maniobra de enlace. Este factor condiciona ademas el tiempo de maniobra y el numero de re-planificaciones intermedias hasta llegar al nodo final. En la solucion propuesta se incluye un centro remoto al que estan conectadas de forma inalambrica todas las unidades de transporte. En el centro remoto se registran los tiempos de recorrido entre nodos consecutivos proporcionados por las unidades de transporte y se estiman los parametros estadisticos temporales entre nodos no consecutivos mediante tecnicas recursivas de Programacion Dinamica. Finalmente, se ha procedido a la validacion experimental de la propuesta global. En una primera fase se ha recurrido a la herramienta Player/Stage para validar mediante simulacion los calculos desarrollados a partir de un mapa disenado al efecto. Superada esta, se ha utilizado un demostrador real donde la funcion de unidad lider y unidad perseguidora ha sido desarrollada por robots Pioneer P3-DX.