Tóm tắt
Bài báo trình bày FSM-SC, một lớp điều hành thực thi nhiệm vụ cho hệ xuồng không người lái bầy đàn trong thành lập bản đồ địa hình dưới nước vùng nội địa. Trong hệ Swarm-USV, sau khi nhiệm vụ đo đạc được lập kế hoạch, mỗi xuồng cần được nạp đúng tuyến đo, kiểm tra đúng trạng thái và được giám sát trong suốt quá trình làm việc. Nếu các bước này thực hiện thủ công, người vận hành dễ gặp các lỗi như nạp nhầm nhiệm vụ, cho xuồng chạy khi chưa đủ điều kiện, mất kiểm soát trạng thái thiết bị hoặc thiếu dữ liệu kiểm chứng sau đo. FSM-SC được đề xuất như một lớp trung gian giữa phần lập kế hoạch nhiệm vụ và các xuồng USV ngoài hiện trường. Lớp này thực hiện các chức năng chính gồm kết nối phương tiện, nạp nhiệm vụ, đọc lại và kiểm tra nhiệm vụ, đánh giá điều kiện sẵn sàng, cho phép hoặc chặn thực thi, giám sát trạng thái hoạt động và ghi nhật ký quá trình đo. Kết quả thực nghiệm với hệ 03 xuồng không người lái cho thấy FSM-SC hỗ trợ tổ chức đo đạc đồng thời, giảm thời gian hiện trường khoảng 46,5% so với phương án 01 xuồng, trong khi dữ liệu đầu ra vẫn đáp ứng yêu cầu thành lập bản đồ. Sai số độ cao trung phương tại các vị trí kiểm tra đạt khoảng 0,028 m.
Từ khóa: FSM-SC; xuồng không người lái bầy đàn; Swarm-USV; điều hành thực thi nhiệm vụ; bản đồ địa hình dưới nước; tự động hóa đo đạc.
Abstract
This paper presents FSM-SC, a mission execution layer for a swarm of unmanned surface vehicles in inland underwater topographic mapping. In a Swarm-USV system, after missions are planned, each vehicle must receive the correct mission, be checked for readiness, and be monitored during field execution. Manual operation may lead to wrong mission upload, premature start, poor status awareness, or a lack of traceable records. FSM-SC is proposed as an intermediate layer between mission planning and USV platforms. Its main functions include vehicle connection, mission uploading, mission readback and verification, readiness checking, execution permission or blocking, runtime monitoring, and event logging. Experimental results with three USVs show that FSM-SC supports parallel survey execution and reduces field operation time by approximately 46.5% compared with a single-USV configuration, while maintaining map-ready data quality. The root mean square height error at validation points was about 0.028 m.
Keywords: FSM-SC; Swarm-USV; unmanned surface vehicle; mission execution; underwater topographic mapping; survey automation.
Tài liệu tham khảo
[1] International Hydrographic Organization, IHO Standards for Hydrographic Surveys, S-44, Edition 6.2.0, October 2024.
[2] NOAA Office of Coast Survey, Hydrographic Surveys Specifications and Deliverables, Version 2025.0.00, 2025.
[3] H. Choset, “Coverage for robotics - A survey of recent results,” Annals of Mathematics and Artificial Intelligence, 2001.
[4] E. Galceran and M. Carreras, “A survey on coverage path planning for robotics,” Robotics and Autonomous Systems, 2013.
[5] B. P. Gerkey and M. J. Mataric, “A formal analysis and taxonomy of task allocation in multi-robot systems,” International Journal of Robotics Research, 2004.
[6] Nhóm nghiên cứu, Báo cáo kỹ thuật hệ Swarm-USV phục vụ thành lập bản đồ địa hình dưới nước, 2026.
