Soutenance de thèse Martin STOLLE à l’ISAE-SUPAERO

Martin STOLLE soutiendra sa thèse de doctorat, préparée au sein de l’équipe d’accueil doctoral ISAE-ONERA CSDV et intitulée « Towards Vision-Based Autonomous Cross-Country Soaring for UAVs » /« Vers le vol à voile longue-distance autonome basé vision pour drones »

Le 03 Avril 2017 à 10h00, salle des thèses ISAE-SUPAERO

devant le jury composé de

• M. Yann LE GORREC, Professeur ENS2M Besançon, Examinateur
• Mme Isabelle FANTONI, Directeur de recherche Heudiasyc UTC, Rapporteur
• M. Robert LUCKNER, Professeur Université Technique de Berlin, Rapporteur
• Mme Caroline PONZONI CARVALHO CHANEL, Ingénieur-Chercheur ISAE-SUPAERO, Examinateur
• M. Carsten DÖLL, Ingénieur de Recherche ONERA, Co-directeur de thèse
• Mme Yoko WATANABE, Ingénieur de Recherche ONERA, Co-directeur de thèse

Résumé
Les petits drones à voilure fixe fournissent des services aux secteurs de la recherche, de l’armée et de l’industrie à des coûts raisonnables, mais souffrent toujours de plages opérationnelles et de charge utile limitées. Le vol thermique pour ces drones offre un potentiel important pour réduire la consommation d’énergie. Cependant, sans la télédétection des courants ascendants, un drone planeur ne peut bénéficier d’un courant ascendant qu’en le rencontrant par hasard. Dans cette thèse, un nouveau cadre pour le vol à voile longue distance autonome est élaboré, permettant à un drone planeur de localiser visuellement des ascendances thermiques sous-cumulus et d’en récolter l’énergie de manière efficace.

S’appuyant sur le filtre de Kalman non parfumé, une méthode de vision monoculaire est établie pour l’estimation à distance des paramètres d’ascendances sous-cumulus. Sa capacité de fournir des estimations d’état convergentes et cohérentes a été évaluée par des simulations de Monte Carlo. Les incertitudes du modèle, le bruit de traitement de l’image et le type des trajectoires de l’observateur peuvent dégrader ces estimés. Par conséquent, un deuxième axe de cette thèse est la conception d’un planificateur de trajectoire probabiliste et robuste pour le vol à voile longue-distance autonome basé sur de la cartographie. Le planificateur proposé fait le compromis entre le temps de vol et le risque d’un atterrissage forcé dans les champs tout en tenant compte des incertitudes d’estimation dans le processus de prise de décision. Il est illustré que la charge de calcul du planificateur de trajectoire proposé est réalisable sur une plate-forme informatique peu coûteuse. Les algorithmes proposés d’estimation ainsi que de planification sont évalués conjointement dans un simulateur de vol à 6 axes, mettant en évidence des améliorations significatives de la performance par rapport aux vols à voile longue-distance autonomes actuels.