Modèles multi-agents réactifs pour la navigation multi-véhicules : spécification formelle et vérification

par Jean-Michel Contet

Thèse de doctorat en Sciences de l'ingénieur

Sous la direction de Juan Pablo Gruer.

Soutenue en 2009

à Belfort-Montbéliard .


  • Résumé

    Cette thèse propose des modèles multi-agents réactifs fondés sur un cadre formel pour la vérification de propriétés et les valider par la simulation et l'expérimentation en considérant la navigation multi-véhicules comme domaine d'application. La navigation multi-véhicules soulève plusieurs problématiques : perception de l'environnement, communication inter-véhicule, évitement d'obstacle,. . . Dans ce contexte, nous avons abordé plus particulièrement les aspects suivants : - Concernant la navigation multi-véhicules nous avons abordé deux problèmes spécifiques : la conduite en convoi ou platooning et la navigation autonome. En ce qui concerne la navigation autonome, nous avons mis l'accent sur l'évitement d'obstacles. - Concernant l'approche proposée : nous adoptons les systèmes multi-agents réactifs, dont les interac- tions sont inspirée de la physique. Pour la conduite en convoi, nous proposons un modèle d'interaction basé sur la physique classique. En ce qui concerne l'évitement d'obstacles, nous adoptant un modèle inspiré de la physique statistique. - Nous plaçons les systèmes multi-agents réactifs dans un cadre formel pour la vérification des pro- priétés, compte-tenu des contraintes de sécurité imposées par la classe d'applications cible. Pour faire face à la complexité des modèles, nous proposons une règle et une méthode de vérification compositionnelle. Cela nous a permis de vérifier la satisfaction d'une propriété de sûreté essentielle : la non-collision entre véhicules lors de la conduite en convoi. - Nous abordons également la question de la validation du système multi-agents par la simulation et l'expérimentation : nous avons contribué au développement d'un simulateur de la conduite en convoi et la navigation autonome. Le simulateur prend en compte les caractéristiques physiques des véhicules et est couplé à un outil de visualisation 3D. Nous avons aussi expérimenté nos modèles sur des véhicules tels que le Cycab et le GEM Car.


  • Résumé

    The work presented in this thesis is concerned with providing reactive multi-agent models for the multi-vehicle navigation problem. The approach bases on formal specification and allows verification of the specification models, validation by simulation and implementation. Multi-vehicle navigation addresses several issues: environment perception, inter-vehicle communications, obstacle avoidance,. . . In this thesis, we focus on the following aspects: - Concerning multi-vehicle navigation, we address two specific problems: platooning and autonomous navigation. As for autonomous navigation, we focused on obstacle avoidance. - We propose a reactive multi agent system approach, with physics-inspired interaction models. Concerning platooning, the interaction model bases on classical physics. Concerning obstacle avoidance, the physical model bases on statistical physics. - Multi vehicle navigation requires compliance with safety properties. We put the emphasis on compositional verification aspects, as a method to verify the validity of those safety properties. The verification method is iterative and bases on a compositional verification rule that applies to distributed reactive systems. - We also address the issue of the validation of multi-agent system using simulation and experimentation: we have contributed to the development of a simulator of driving in convoy and autonomous navigation. The simulator takes into account vehicle's physical characteristics and is coupled to a 3D visualization tool. We also tested our models on real vehicles such as Cycab and GEM Car.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (201 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.193-199.

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  • Bibliothèque : Université de technologie de Belfort-Montbéliard. Bibliothèque.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : THESE 09 CON
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