Planification de la mission des drones basée sur le pronostic et la gestion de la santé

Actuellement, les vehicules aeriens telepilotes ou autonomes (UAV) multirotors, avec la capacite de decollage et d'atterrissage vertical, se sont averes etre une solution efficace et peu couteuse dans les applications de vol civil grâce aux progres significatifs dans le developpement de methodes plus efficaces de controle, planification de trajectoire et prise de decision. Pour de telles applications, les multirotors developpent differentes tâches comme l'exploration, la photogrammetrie, la video, la cartographie et plus recemment toutes celles dediees a l'agriculture de precision comme l'irrigation et le suivi des cultures. Durant sa mission, le multirotor parcourt un ensemble de trajectoires reliees par emph{n} points de reference (ou $way-points$) dans une zone connue ou inconnue. Cependant, pendant l'accomplissement de la mission, differents facteurs negatifs affectent la performance du vehicule comme les conditions environnementales, l'apparition de defauts ou de pannes et les limitations energetiques dues aux contraintes de l'alimentation en energie. Le probleme de limitation energetique dans un multirotor est du aux capacites de puissance que la batterie embarquee peut fournir. Les drones multirotors sont propulses par des batteries Lithium Polymere (Li-Po) qui sont des batteries rechargeables de technologie Lithium-Ion. Ils possedent un electrolyte polymere au lieu d'un electrolyte liquide et fournissent une puissance et une densite d'energie elevees. Cependant, en fonction de l'utilisation, c'est-a-dire le nombre de cycles de charge/decharge et d'autres facteurs tels que les dommages provoques par des decharges excessives, les performances de la batterie ont tendance a diminuer. Une telle diminution ou un tel vieillissement entraine une reduction de l'efficacite de la batterie et donc du vol du multirotor en diminuant le temps de mission total ou l'endurance du vol, et conduit a un probleme de manœuvrabilite, ce qui augmente le risque d'accident et de crash. Le travail presente dans cette these aborde les questions relatives aux performances des batteries Li-Po et leur influence sur les tâches de planification et de suivi de trajectoire dans le cadre de vol de multirotors. En considerant les techniques de pronostic basees sur des modeles et les methodes de planification de trajectoire, une strategie de planification de mission hierarchique basee sur la consommation d'energie est proposee et validee au niveau de la simulation en considerant differentes situations de vol. Les performances du drone, ainsi que sa capacite a effectuer et a remplir une mission, sont ponderees en determinant l'etat de sante de la batterie ($SoH$) qui est un indice permettant de mesurer le niveau de degradation de la batterie. Le $SoH$ aide a estimer la duree de vie utile restante de la batterie ($RUL$) et etablit la limitation d'energie par le calcul de l'endurance maximale de vol ($FE_{max}$). De telles informations sont necessaires a la generation de la planification des trajectoires qui ne prennent pas seulement en compte les contraintes liees a l'utilisation mais aussi la portee et les limites de la mission a executer.