IXTET-EXEC: planning, plan repair and execution control with time and resource management
Résumé
Improving the autonomy of space systems, such as satellites or rovers, requires to supply decisional capabilities on-board, including: the choice of the activities to perform in order to achieve the mission goals, the control of the execution of these activities and the diagnostic and monitoring of the state of the system. Our work focused on the processes of planning a mission and controlling its execution in the context of applications requiring the enforcement of temporal constraints (visibility windows, etc.) and the management of limited resources (energy, propellant, etc.). This thesis proposes a general framework to combine deliberative planning, execution control and reactive adaptation of a plan, that takes advantage of the temporal flexibility and parallelism of the plans produced by a Partial Order Causal Link planning system based on CSP managers (particularly, the temporal constraints are handled through a Simple Temporal Network). This approach has been implemented in the IxTeT-eXeC system. It is composed of a temporal executive and the IxTeT planning system, modified to improve the flexibility of its representation of resources, and to take into account the execution context and the search duration during the planning process. The executive controls the mechanisms of plan adaptation (in case of failures or new goals): (1) a plan repair concurrent with the execution of its valid part, (2) replanning from scratch. IxTeT-eXeC has been integrated in the decisional level of the LAAS architecture, in interaction with the procedural executive OpenPRS, to control an outdoor mobile robot with an exploration mission.
Augmenter l'autonomie décisionnelle des systèmes spatiaux (satellites, sondes et rovers) soulève de nouveaux problèmes tels que la planification des activités pour accomplir un but, le contrôle de l'exécution du plan, et la surveillance et le diagnostic du système. Nous nous intéressons plus particulièrement à la planification d'une mission et au contrôle de son exécution dans le cadre d'une application avec des contraintes temporelles (rendez-vous avec des fenêtres de visibilité&) et la gestion de ressources limitées (énergie, carburant&). Cette thèse propose un cadre général pour intégrer la planification, l'exécution et l'adaptation réactive d'un plan en exploitant la flexibilité temporelle et le parallélisme des plans produits par un planificateur non linéaire causal basé sur des techniques de satisfaction de contraintes (notamment la représentation des contraintes temporelles est faite sous la forme d'un Simple Temporal Network). Cette approche a été mise en Suvre dans le système IxTeT-eXeC qui se compose d'un exécutif temporel et du planificateur IxTeT, modifié pour améliorer la flexibilité de la représentation des ressources et prendre en compte le contexte d'exécution et la durée de la recherche lors de la planification. L'exécutif contrôle les deux mécanismes d'adaptation du plan (en cas d'échecs ou de nouveaux buts) : (1) une réparation en parallèle de l'exécution de ses parties valides, (2) une replanification complète. IxTeT-eXeC a été intégré dans le niveau décisionnel de l'architecture LAAS, en interaction avec l'exécutif procédural OpenPRS, pour contrôler un robot mobile autonome avec une mission d'exploration.
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