Hardware-in-the-loop simulation with dynamic partial FPGA reconfiguration applied to computer vision in ROS-based UAV
| Autor: | Dominique Heller, Jean-Philippe Diguet, François Berry, El Mehdi Abdali, Erwan Moreac |
|---|---|
| Přispěvatelé: | Lab-STICC_UBS_CACS_MOCS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Pascal (IP), SIGMA Clermont (SIGMA Clermont)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), FrenCh austRalian labOratory for humanS/autonomouS agents teamING (CROSSING), University of South Australia [Adelaide]-University of Adelaide-Flinders University [Adelaide, Australia]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Naval Group, École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), SIGMA Clermont (SIGMA Clermont)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020]), IRL_CROSSING_CNRS, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Diguet, Jean-Philippe |
| Rok vydání: | 2020 |
| Předmět: |
[INFO.INFO-AR]Computer Science [cs]/Hardware Architecture [cs.AR]
[INFO.INFO-AR] Computer Science [cs]/Hardware Architecture [cs.AR] 0209 industrial biotechnology business.industry Computer science Hardware-in-the-loop simulation Control reconfiguration Robotics 02 engineering and technology Supercomputer 020901 industrial engineering & automation Software Middleware Computer vision Artificial intelligence Dynamical simulation business Field-programmable gate array |
| Zdroj: | RSP 31st International Workshop on Rapid System Prototyping (RSP) 31st International Workshop on Rapid System Prototyping (RSP), Sep 2020, Virtual Conference (ESWEEK), France |
| DOI: | 10.1109/rsp51120.2020.9244863 |
| Popis: | International audience; Hardware in the loop simulation has become a fundamental tool for the safe and rapid development of embedded systems. Dynamically and partially reconfigurable FPGA provide an energy efficient solution for high performance computing in embedded systems, such as computer vision, with limited resources. Finally 3D simulation with realistic physics simulation is required by designers of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) and related missions. The combination of the three techniques are required to design UAV with reconfigurable HW/SW embedded systems that can self-adapt to different mission phases according to environment changes. But they require different complex and specific skills from separated communities and so are not considered simultaneously. In this paper we demonstrate a complete framework that we apply to a UAV case simulated with the well adopted Gazebo 3D simulation tool including the Ardupilot model. According to usual practices in Robotics, we use Robot Operating System (ROS) middleware over Linux that we implement on a separated Intel Cyclone V FPGA board including HW/SW interfaces. As a convincing case study we implement, besides software classical navigation tasks, a vision-based emergency-landing security task and a detect and tracking classic mission application (TLD) that can run in different HW and SW versions dynamically configured on the FPGA according to mission steps simulated with Gazebo. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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