Distributed and collaborative multi-agent architecture for allocating tasks to sensors : application to naval systems
Architecture multi-agent distribuée et collaborative pour l’allocation de tâches à des senseurs : application aux systèmes navals
Résumé
The changing context of naval and aerial defense requires a major modification of current sensor system architectures to overcome future threats and to integrate next generation devices and sensors. These sensors, heterogeneous, complementary, and embedded on naval or aerial platforms, are essential for acquiring data from the environment in order to establish the tactical situation. In this context, platforms can collaborate and share their sensor resources to achieve new functionalities and set up a global overview of the situation. In this thesis, we have designed and developed a multi-agent system for allocating tasks to distributed resources on distinct platforms in order to accomplish collaborative capabilities. We present scenarios illustrating the operational needs that the architecture must meet, thus establishing a set of specifications. Then, we detail the steps involved in designing and implementing this new architecture, describing each type of agent and the possible interactions between them. We propose an auction algorithm requiring exchanges between agents, subject to bandwidth and latency constraints. Finally, we present a test bed integrating tools for capturing and display system metrics, allowing the evaluation of agent concepts and their communication mechanisms. The objective is to demonstrate that our architecture meets the specified operational requirements, in particular the scalability of the agents’ algorithms and communication interfaces, fault tolerance, and system performance.
L’évolution du contexte de défense aéronaval nécessite une modification majeure de l’architecture des systèmes de senseurs actuels afin de maitriser les futures menaces et d’intégrer les nouveaux dispositifs et senseurs à venir. Ces senseurs, hétérogènes, complémentaires et embarqués sur des plateformes navales ou aériennes, sont essentiels pour l’acquisition de données de l’environnement et l’établissement de la situation tactique. Dans ce contexte, les plateformes peuvent collaborer et partager leurs ressources senseurs pour accomplir de nouvelles fonctionnalités et établir un panorama global de la situation. Dans cette thèse, nous avons conçu et développé un système multi-agent pour l’allocation de tâches à des ressources distribuées sur des plateformes distinctes dans le but d’accomplir des capacités collaboratives. Nous présentons des scénarios illustrant les besoins opérationnels auxquels l’architecture doit répondre, établissant ainsi un cahier des charges. Ensuite, nous détaillons les étapes de la conception et de l’implémentation de cette nouvelle architecture, en décrivant chaque type d’agent et les interactions possibles entre eux. Nous proposons un algorithme d’enchère nécessitant des échanges entre les agents, soumis aux contraintes de bande passante et de latence. Enfin, nous présentons un banc d’essai intégrant des outils de capture et de visualisation de métriques du système, permettant l’évaluation des concepts d’agents et de leurs mécanismes de communication. L’objectif est de démontrer que notre architecture répond aux besoins opérationnels spécifiés, notamment le passage à l’échelle des algorithmes et des interfaces de communications des agents, la résistance aux pannes et la performance du système.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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