I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   R o b o t i c s   a n d   A u t o m a t i o n   ( I J R A )   V o l .   1 ,   N o .   2 ,   J u n e   2 0 1 2 ,   p p .   9 4 ~ 1 0 6   I S S N :   2 0 8 9 - 4 8 5 6             9 4       J o u r n a l   h o m e p a g e :   h t t p : / / i a e s j o u r n a l . c o m / o n l i n e / i n d e x . p h p / I J R A   G E M M P   -   A   G o o g l e   M a p s   E n a b l e d   M o b i l e   M i s s i o n   P l a n n i n g   T o o l   f o r   A u t o n o m o u s   U n d e r w a t e r   V e h i c l e s       S t e v e n   D .   S e e l e y   J r . ,   R a m p r a s a d   B a l a s u b r a m a n i a n   C o m p u t e r   a n d   I n f o r m a t i o n   S c i e n c e ,   U n i v e r s i t y   o f   M a s s a c h u s e t t s   D a r t m o u t h ,   N o r t h   D a r t m o u t h ,   M A ,   0 2 7 4 7       A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T   A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   A p r   1 0 ,   2 0 1 2   R e v i s e d   M a y   2 8 ,   2 0 1 2   A c c e p t e d   J u n   5 ,   2 0 1 2       M a n y   a p p l i c a t i o n s   f o r   m o b i l e   r o b o t i c s   i n v o l v e   o p e r a t i o n s   i n   r e m o t e ,   o u t d o o r   e n v i r o n m e n t s .   I n   t h e s e   e n v i r o n m e n t s ,   i t   c a n   b e   d i f f i c u l t   t o   p l a n   m i s s i o n s   d y n a m i c a l l y   d u e   t o   t h e   l a c k   o f   p o r t a b i l i t y   o f   e x i s t i n g   m i s s i o n   p l a n n i n g   s o f t w a r e .   M o b i l e   p l a t f o r m s   a l l o w   a c c e s s   t o   t h e   W e b   f r o m   n e a r l y   a n y w h e r e   w h i l e   o t h e r   f e a t u r e s ,   l i k e   t o u c h   i n t e r f a c e s ,   s i m p l i f y   u s e r   i n t e r a c t i o n ,   a n d   G P S   i n t e g r a t i o n   a l l o w s   d e v e l o p e r s   a n d   u s e r s   t o   t a k e   a d v a n t a g e   t o   l o c a t i o n - b a s e d   s e r v i c e s .   I n   t h i s   p a p e r ,   w e   d e s c r i b e   a   p r o t o t y p e   A U V   m i s s i o n p l a n n e r   d e v e l o p e d   o n   t h e   A n d r o i d   p l a t f o r m ,   c r e a t e d   t o   a i d   a n d   e n h a n c e   t h e   c a p a b i l i t y   o f   a n   e x i s t i n g   A U V   m i s s i o n   p l a n n e r ,   V e c t o r M a p ,   d e v e l o p e d   a n d   m a i n t a i n e d   b y   O c e a n S e r v e r   T e c h n o l o g y ,   b y   t a k i n g   a d v a n t a g e   o f   t h e   c a p a b i l i t i e s   o f   e x i s t i n g   m o b i l e   c o m p u t i n g   t e c h n o l o g y .         K e y w o r d :   A n d r o i d   A u t o n o m o u s   u n d e r w a t e r   v e h i c l e   G o o g l e   M a p s   M i s s i o n   p l a n n i n g   M o b i l e   d e v i c e s   T a b l e t   Co p y r i g h t   ©   2 0 1 2   I n s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e .     A l l   r i g h t s   r e s e r v e d .   C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   R a m p r a s a d   B a l a s u b r a m a n i a n   C o m p u t e r   a n d   I n f o r m a t i o n   S c i e n c e ,   U n i v e r s i t y   o f   M a s s a c h u s e t t s   D a r t m o u t h     N o r t h   D a r t m o u t h ,   M A ,   0 2 7 4 7   E m a i l :   r . b a l a @ u m a s s d . e d u       1 .   I N T R O D U C T I O N   B e i n g   a b l e   t o   r a p i d l y   d e p l o y   a n y   s o r t   o f   a u t o n o m o u s   a g e n t   s i g n i f i c a n t l y   a m p l i f i e s   i t s   c a p a b i l i t y   a n d   u s e f u l n e s s .   W h e n   i t   c o m e s   t o   a u t o n o m o u s   v e h i c l e s ,   b e   i t   g r o u n d ,   s u r f a c e ,   u n d e r w a t e r   o r   a e r i a l ,   t h e i r   p e r f o r m a n c e   i s   e n h a n c e d   b y   t h e   a m o u n t   o f   d o m a i n   i n f o r m a t i o n   t h a t   i s   p r o v i d e d   t o   i t   a   p r i o r i .   T h i s   a   p r i o r i   i n f o r m a t i o n   a l l o w s   t h e m   t o   i n t e r a c t   w i t h   t h e i r   e n v i r o n m e n t   e f f e c t i v e l y   a n d   p r o v i d e s   t h e   o p e r a t o r   o p p o r t u n i t i e s   t o   d e s i g n   t h e   m i s s i o n   a s   c a r e f u l l y   a s   p o s s i b l e .   M o s t   a u t o n o m o u s   v e h i c l e s   a r e   e q u i p p e d   w i t h s e n s o r s   a n d   c o n t r o l l e r s   ( f r o n t - s e a t   a n d / o r   b a c k - s e a t )   t h a t   a l l o w   t h e m   t o   d e a l   w i t h   u n e x p e c t e d   s i t u a t i o n s   i n   t h e   e n v i r o n m e n t .   W h i l e   d o m a i n   i n f o r m a t i o n   i s   r e m a r k a b l y   h e l p f u l   f o r   i m p r o v i n g   t h e   o d d s   o f   a   s u c c e s s f u l   m i s s i o n ,   t h e y   a l s o   t a k e   a   l o n g   t i m e   t o   p r e - p r o c e s s   a n d   i n t e g r a t e   i n t o   t h e   m i s s i o n   p l a n   f o r   t h e   v e h i c l e .   I n   m a n y   c a s e s   t h e   i n f o r m a t i o n   i s   s i m p l y   n o t   a v a i l a b l e .   I n   o t h e r   c a s e s   t h e   o p e r a t o r   m u s t   b e   w i l l i n g   t o   t a k e   a d v a n t a g e   o f   o p p o r t u n i s t i c   c o n d i t i o n s   t o   d e p l o y   t h e   v e h i c l e   r a p i d l y   i n   t h e   f i e l d .   M o s t   c u r r e n t   m i s s i o n   p l a n n i n g   s o f t w a r e   s u f f i c i e n t l y   p r o v i d e s   t h e   c a p a b i l i t y   t o   d e s i g n   a n d   e x e c u t e   d e t a i l e d   a n d   c o m p l e x   m i s s i o n s .   T h e   d o w n s i d e   i s   t h e   a m o u n t   o f   t i m e   i t   t a k e s   a n d   t h e   a   p r i o r i   i n f o r m a t i o n   t h a t   i s   r e q u i r e d .   W h i l e   t h e   e n s u i n g   d i s c u s s i o n   a n d   d e s c r i p t i o n   c a n   b e   a p p l i e d   t o   a n y   m o d a l i t y   w e   c o n f i n e   o u r   a t t e n t i o n   t o   A u t o n o m o u s   U n d e r w a t e r   V e h i c l e s   ( A U V s ) .     O n e   o f   t h e   k e y   i s s u e s   w e   w a n t e d   t o   a d d r e s s   w i t h   t h i s   s o f t w a r e   w a s   t h e   l a c k   o f   p o r t a b i l i t y   a s s o c i a t e d   w i t h   m a n y   e x i s t i n g   m i s s i o n   p l a n n i n g   t o o l s .   T h i s   i s   a n   i s s u e   b e c a u s e   i t   a l l o w s   n o   l i k e l i h o o d   o f   o n - s i t e   m i s s i o n   p l a n n i n g .   I n s t e a d ,   a   m i s s i o n   m u s t   b e   p l a n n e d   i n   s o m e   o f f - s i t e   l o c a t i o n .   I s s u e s   c a n   a r i s e   w h e r e   t h e   m i s s i o n   p l a n   n e e d s   t o   b e   m o d i f i e d   a f t e r   a r r i v i n g   a t   t h e   m i s s i o n   l o c a t i o n   d u e   t o   s o m e   u n e x p e c t e d   e n v i r o n m e n t a l   c o n d i t i o n s .   F o r   e x a m p l e ,   u n e x p e c t e d   d e b r i s   m i g h t   h a v e   f a l l e n   i n t o   t h e   b o d y   o f   w a t e r ,   o r   w a t e r   d e p t h   c o u l d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R A     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       G E M M P   -   A   G o o g l e   M a p s   E n a b l e d   M o b i l e   M i s s i o n   P l a n n i n g   T o o l   f o r   A u t o n o m o u s   ( S t e v e n   D .   S e e l e y   J r . )   9 5 h a v e   s i g n i f i c a n t l y   d r o p p e d   s i n c e   t h e   l a s t   s a t e l l i t e   i m a g e   w a s   t a k e n .   I n   t h e s e   c a s e s ,   t h e   p a t h   o f   t h e   v e h i c l e   w i l l   h a v e   t o   b e   a l t e r e d   t o   a v o i d   r u n n i n g   a g r o u n d   o r   a   m i s s i o n - f a t a l   c o l l i s i o n .     S i n c e   o u r   n o m i n a l   m i s s i o n   i n v o l v e d   h a v i n g   a n   A U V   t r a v e l   t h r o u g h   a   r i v e r ,   a n o t h e r   l i m i t a t i o n   r e v e a l e d   i t s e l f .   E x i s t i n g   A U V   m i s s i o n   p l a n n i n g   s o f t w a r e   i s   o f t e n   d e s i g n e d   e x c l u s i v e l y   f o r   m i s s i o n s   i n   d e e p   o p e n   w a t e r   b o d i e s   s u c h   a s   t h e   o c e a n   o r   l a k e s ,   b u t   m o r e   u n u s u a l   e n v i r o n m e n t s ,   l i k e   r i v e r s   a n d   s t r e a m s ,   a r e   l e s s   c o m m o n ,   a n d   t h e r e f o r e ,   s u p p o r t   f o r   t h e m   i s   l i m i t e d .   T h e   s t a n d a r d   i n p u t   d e v i c e s ,   s u c h   a s   a   k e y b o a r d   a n d   m o u s e   w o r k   f o r   p o i n t - b y - p o i n t   w a y p o i n t   p l a c e m e n t ,   b u t   p l a n n i n g   a   m i s s i o n   t h r o u g h   a   w i n d i n g   r i v e r   i s   d i f f i c u l t   w i t h o u t   t h e   a b i l i t y   t o   g e n e r a t e   w a y p o i n t s   a u t o m a t i c a l l y   t h r o u g h   s o m e   m e a n s ,   l i k e   f r e e h a n d   d r a w i n g .   T o d a y s   m o b i l e   d e v i c e s ,   e s p e c i a l l y   t a b l e t   d e v i c e s ,   w i t h   t h e i r   l a r g e   s c r e e n s   a n d   h a p t i c   t o u c h   s c r e e n   i n t e r f a c e s ,   a l l o w   t h e   o p e r a t o r   t o   d r a w   d i r e c t l y   o n   t h e   m a p   w h i c h   t h e   A U V   w i l l   o p e r a t e .       2 .   B A C K G R O U N D   I n   t h i s   s e c t i o n ,   w e   w i l l   p r e s e n t   a   b r i e f   b a c k g r o u n d   o n   s o m e   o f   t h e   t e c h n o l o g i e s   u s e d   t o   i m p l e m e n t   o u r   p r o t o t y p e   a p p l i c a t i o n .       2 . 1 .   A n d r o i d   P l a t f o r m   T h e   A n d r o i d   S D K   f o r   s m a r t p h o n e s   a n d   t a b l e t   d e v i c e s   i s   o p e n   s o u r c e ,   p l a t f o r m   i n d e p e n d e n t ,   a n d   s u p p o r t s   i n t e g r a t i o n   w i t h   G o o g l e   M a p s   t h r o u g h   t h e   A n d r o i d   G o o g l e   M a p s   A P I .   I t   p r o v i d e s   a b s t r a c t e d   a n d   s i m p l i f i e d   a c c e s s   t o   m o b i l e   d e v i c e s   h a r d w a r e   c o m p o n e n t s ,   s u c h   a s   t h e   a c c e l e r o m e t e r s ,   G P S ,   a n d   t o u c h   s c r e e n .     T h e   A n d r o i d   S D K   p r o v i d e s   a n   e a s y   t o   u s e   i n t e r f a c e   f o r   i n t e r a c t i n g   w i t h   t h e   G P S   i n   a   n u m b e r   o f   w a y s ,   i n c l u d i n g   r e t r i e v i n g   i n s t a n t a n e o u s   G P S   f i x e s   a s   w e l l   a s   s c h e d u l i n g   p e r i o d i c   u p d a t e s .   I t   a l s o   p r o v i d e s   a n   s i m p l e   i n t e r f a c e   f o r   h a n d l i n g   t o u c h   i n p u t   f r o m   a   u s e r   i n t e r a c t i n g   w i t h   t h e   t o u c h   s c r e e n .     2 . 2 .   G o o g l e   M a p s   G o o g l e   M a p s   i s   a   f r e e ,   n o n - c o m m e r c i a l   m a p p i n g   A P I   s e r v i c e   p r o v i d e d   b y   G o o g l e   f o r   d i s p l a y i n g   g e o - r e f e r e n c e d   s a t e l l i t e   m a p s   o n   w e b   p a g e s   a n d   m o b i l e   d e v i c e s .   T h i s   s e r v i c e   i s   p r o v i d e d   t o   m o b i l e   d e v i c e s   r u n n i n g   o n   t h e   A n d r o i d   p l a t f o r m   t h r o u g h   t h e   A n d r o i d   M a p s   A P I .   T h i s   A P I   c o m e s   p a c k e d   w i t h   t h e   A n d r o i d   S D K ,   a n d   p r o v i d e s   s e v e r a l   u s e f u l   t o o l s   f o r   c r e a t i n g   m a p - b a s e d   a p p l i c a t i o n s   f o r   A n d r o i d   d e v i c e s .     T h e   G o o g l e   M a p s   A P I   f o r   A n d r o i d   p r o v i d e s   a n   e x t e n s i o n   t o   t h e   A n d r o i d   S D K   w h i c h   a l l o w s   f o r   t h e   u s e   o f   G o o g l e s   m a p - b a s e d   s e r v i c e s   o n   m o b i l e   d e v i c e s .   T h e   m a i n   f e a t u r e   o f   t h e   A n d r o i d   G o o g l e   M a p s   A P I   t h a t   w e   w i l l   f o c u s   o n   i s   t h e   m a p .   T h e   m a p   i n t e r f a c e   p r o v i d e d   b y   t h e   G o o g l e   M a p s   A P I   h a s   t h e   c a p a b i l i t y   t o   d i s p l a y   a n d   i n t e r a c t   w i t h   a   d y n a m i c   G o o g l e - b a s e d   s a t e l l i t e   m a p .   T h e   m a p   i m a g e s   a r e   d o w n l o a d e d   a u t o m a t i c a l l y   a n d   d y n a m i c a l l y   f r o m   G o o g l e s   m a p   d a t a b a s e ,   w h i c h   r e q u i r e s   a n   a c t i v e   I n t e r n e t   c o n n e c t i o n .   T o   l o o k   a t   a   d i f f e r e n t   l o c a t i o n ,   t h e   u s e r   s i m p l y   n e e d s   t o   i n t e r a c t   w i t h   t h e   m a p ,   b y   t o u c h i n g   a n d   d r a g g i n g   t o   a   l o c a t i o n ,   o r   t h e y   c a n   p r o v i d e   a   G P S   l o c a t i o n   t h r o u g h   w h i c h   t h e   m a p   s e r v i c e   c a n   d i s p l a y   a   m a p   c e n t e r e d   a b o u t   t h a t   l o c a t i o n .     A d d i t i o n a l l y ,   e a c h   m a p   h a s   a   p r o j e c t i o n ,   w h i c h   d e t e r m i n e s   h o w   t h e   l a t i t u d e   a n d   l o n g i t u d e   c o o r d i n a t e s   m a p   t o   s c r e e n   c o o r d i n a t e s   w i t h i n   t h e   v i e w .   T h i s   m a p p i n g   i s   b a s e d   o n   t h e   z o o m   l e v e l   a s   w e l l   a s   t h e   p o s i t i o n i n g   o f   t h e   m a p .   T h e   p r o j e c t i o n   i s   u p d a t e d   a u t o m a t i c a l l y   a n y   t i m e   t h e   p o s i t i o n   o r   z o o m   l e v e l   o f   t h e   m a p   i s   c h a n g e d .   I t   c a n   b e   u s e d   t o   d r a w   o b j e c t s   o n t o   t h e   m a p   b y   c o n v e r t i n g   g e o - r e f e r e n c e d   p o i n t s   i n t o   s c r e e n   p o i n t s .   A l t e r n a t i v e l y ,   t h e   p r o j e c t i o n   c a n   b e   u s e d   t o   c o n v e r t   s c r e e n   p o i n t s   i n t o   g e o d e t i c   p o i n t s ,   w h i c h   i s   p a r t i c u l a r l y   u s e f u l   f o r   d e t e c t i n g   w h e r e   s c r e e n   t o u c h   e v e n t s   c o i n c i d e   o n   t h e   m a p .       2 . 3 .   O c e a n S e r v e r s   V e c t o r   M a p   a n d   U V C   V e c t o r M a p   i s   a   p r o p r i e t a r y   m i s s i o n   p l a n n i n g   a p p l i c a t i o n   d e v e l o p e d   f o r   W i n d o w s ,   b y   O c e a n S e r v e r   T e c h n o l o g i e s ,   s p e c i f i c a l l y   f o r   c r e a t i n g   m i s s i o n   f i l e s   d e s i g n e d   f o r   u s e   w i t h   t h e i r   U V C   c o n t r o l   s y s t e m .   U V C   i s   s o f t w a r e   d e s i g n e d   b y   O c e a n S e r v e r   T e c h n o l o g i e s   w h i c h   r u n s   o n   t h e   A U V   c o m p u t e r   a n d   i s   u s e d   t o   t r a n s l a t e   t h e   m i s s i o n   f i l e   i n t o   a c t i o n s   t h e   A U V   c a n   p e r f o r m   w h i c h   a l l o w s   t h e   A U V   t o   e x e c u t e   t h e   m i s s i o n .   V e c t o r M a p ,   i n   c o n j u n c t i o n   w i t h   U V C ,   p r o v i d e s   a   w e a l t h   o f   f e a t u r e s   w h i c h   a r e   r e l e v a n t   t o   t y p i c a l   m i s s i o n s   p e r f o r m e d   b y   t h e i r   A U V   v e h i c l e s ,   i n c l u d i n g :   d o w n l o a d a b l e   g e o - r e f e r e n c e d   m a p   i m a g e r y ,   w a y p o i n t   p l a c e m e n t   w i t h   v a r i o u s   c o n t r o l   s e t t i n g s ,   a n d   s a f e t y   s e t t i n g s   t o   p r e v e n t   d a m a g e   o r   l o s s   o f   t h e   v e h i c l e .   T h e   g o a l   o f   o u r   a p p l i c a t i o n ,   G E M M P ,   i s   t o   a l l o w   t h e   c a p a b i l i t y   o f   V e c t o r M a p   t o   b e   u s e d   o n   a   m o b i l e   d e v i c e ,   t o   e n h a n c e   t h e   m i s s i o n   p l a n n i n g   e x p e r i e n c e ,   b y   m a k i n g   i t   e a s i e r   a n d   m o r e   c o n v e n i e n t   t o   u s e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 9 - 4 8 5 6   I J R A   V o l .   1 ,   N o .   2 ,   J u n e   2 0 1 2   :     9 4     1 0 6   9 6   2 . 4 .   O t h e r   T e c h n o l o g y   U s e d   T h e   J a v a   T o p o l o g y   S u i t e   ( J T S )   A P I   ©   i s   a   c o m p u t a t i o n a l   g e o m e t r y   A P I   w h i c h   w e   u s e   t o   i m p l e m e n t   o u r   n o   f l y   z o n e   f e a t u r e .   I t   h a s   s u p p o r t   f o r   v a l i d a t i o n ,   c l e a n i n g ,   i n t e g r a t i o n ,   a n d   q u e r y i n g   o f   s p a c i a l   d a t a   s e t s ,   a n d   a l l o w s   u s   t o   c r e a t e   a n d   m a n i p u l a t e   g e o m e t r i e s   w i t h i n   o u r   a p p l i c a t i o n .       2 . 5 .   O t h e r   w o r k   W e   l o o k e d   a t   a   p r o j e c t   b y   I a n   K a t z   a t   t h e   M I T   S e a   G r a n t   A U V   l a b   u s i n g   G o o g l e   E a r t h   i n   a   w e b - b a s e d   m i s s i o n   p l a n n e r   u s i n g   A J A X .   T h e r e   w a s   v e r y   l i t t l e   d o c u m e n t a t i o n   o n   t h i s   p r o j e c t ,   b u t   t h e r e   w a s   a   v i d e o ,   l i n k e d   h e r e   [ 4 ] ,   w h i c h   p r o v i d e d   s o m e   o f   t h e   i n i t i a l   i n s p i r a t i o n   a n d   g u i d a n c e   f o r   u s i n g   G o o g l e   M a p s   f o r   a   M i s s i o n   P l a n n e r .       3 .   A P P L I C A T I O N   F E A T U R E S   O u r   m i s s i o n   p l a n n i n g   a p p l i c a t i o n   b u i l d s   o n   t h e   e x i s t i n g   t e c h n o l o g i e s   o u t l i n e d   i n   t h e   p r e v i o u s   s e c t i o n   t o   p r o v i d e   s i m i l a r   f u n c t i o n a l i t y   t o   t h a t   o f   O c e a n S e r v e r s   V e c t o r M a p   m i s s i o n   p l a n n i n g   s o f t w a r e .   I n   a d d i t i o n ,   o u r   g o a l   i s   t o   p r o v i d e   a   p o r t a b l e   a n d   q u i c k l y   a c c e s s i b l e   m i s s i o n   p l a n n i n g   e x p e r i e n c e   b y   a d d i n g   f e a t u r e s   w h i c h   t a k e   a d v a n t a g e   o f   e x i s t i n g   m o b i l e   d e v i c e   c a p a b i l i t i e s .   T w o   o f   t h e s e   m a i n   c a p a b i l i t i e s   o f   i n t e r e s t   i n   t h i s   a p p l i c a t i o n   w e r e   t h e   i n t e g r a t i o n   o f   G P S   a n d   t o u c h s c r e e n   s u p p o r t .   F o r   t h e   p u r p o s e   o f   m i s s i o n   p l a n n i n g ,   t h i s   m e a n t   w e   w e r e   t o   i n t e g r a t e   a u t o m a t i c   m a p - r e t r i e v a l   f r o m   G P S   p o s i t i o n   a n d   a u t o m a t i c   g e n e r a t i o n   o f   w a y p o i n t s   f r o m   h a n d - d r a w n   c u r v e s   u s i n g   t h e   t o u c h s c r e e n ,   i n   a d d i t i o n   t o   s u p p o r t i n g   m a n y   o f   t h e   f e a t u r e s   p r o v i d e d   b y   V e c t o r M a p .   A   d e m o   s h o w i n g   a   m a j o r i t y   o f   t h e   f e a t u r e s   c a n   b e   f o u n d   i n   t h i s   l i n k .       3 . 1 .   V e c t o r M a p   F e a t u r e s   W e   d e f i n e d   s e v e r a l   c l a s s e s   r e p r e s e n t i n g   d i f f e r e n t   p l a n n i n g   e l e m e n t s   i n   V e c t o r M a p .   3 . 1 . 1 .   V e c t o r M a p   W a y p o i n t s   F o r   c o m p a t i b i l i t y   w i t h   O c e a n S e r v e r s   p r o p r i e t a r y   V e c t o r M a p   m i s s i o n   f i l e   f o r m a t ,   G E M M P   c a n   p r o d u c e   w a y p o i n t s   w h i c h   a r e   i d e n t i c a l   t o   w a y p o i n t s   p r o d u c e d   b y   V e c t o r M a p .   E a c h   V e c t o r M a p   w a y p o i n t   h a s   a   n u m b e r   o f   s e t t i n g s   w h i c h   t e l l   t h e   v e h i c l e   h o w   t o   g e t   t o   t h a t   w a y p o i n t   a n d   w h a t   t o   d o   w h e n   t h a t   w a y p o i n t   i s   r e a c h e d ,   i n c l u d i n g :     ·   T h e   l a t i t u d e   a n d   l o n g i t u d e   o f   t h e   w a y p o i n t   i n   d e g r e e s .     ·   T h e   r a d i u s ,   i n   m e t e r s ,   o f   t h e   c i r c l e   s u r r o u n d i n g   w a y p o i n t   w h i c h   t h e   A U V   m u s t   c o m e   w i t h i n   f o r   t h e   A U V   t o   c o n s i d e r   t h a t   w a y p o i n t   r e a c h e d .     ·   T h e   s p e e d   a t   w h i c h   t h e   A U V   w i l l   t r a v e l   w h i l e   a p p r o a c h i n g   t h i s   w a y p o i n t   i n   m e t e r s   p e r   s e c o n d .     ·   T h e   l e n g t h   o f   t i m e ,   i n   s e c o n d s ,   t h a t   t h e   A U V   s h o u l d   p a r k   a t   t h a t   w a y p o i n t .     ·   T h e   h e a d i n g   f r o m   t h e   l a s t   w a y p o i n t   t o   t h e   c u r r e n t   w a y p o i n t   i n   d e g r e e s ,   r a n g i n g   f r o m   1 8 0   t o   - 1 8 0   w i t h   0   b e i n g   d u e   n o r t h .     ·   T h e   d i s t a n c e   f r o m   t h e   l a s t   w a y p o i n t   t o   t h e   c u r r e n t   w a y p o i n t   i n   m e t e r s .     ·   T h e   d e p t h   o f   t h e   n e x t   w a y p o i n t ,   a n d   w h e t h e r   t h i s   d e p t h   s h o u l d   b e   m e a s u r e d   a s   h e i g h t   f r o m   b o t t o m   o r   d e p t h   f r o m   s u r f a c e .     ·   V a r i o u s   s i d e s c a n   s o n a r ,   a n d   m u l i b e a m   s o n a r   c o n f i g u r a t i o n s   w h i c h   a r e   c u r r e n t l y   s u p p o r t e d   b y   V e c t o r M a p ,   i n c l u d i n g   d e v i c e   n a m e ,   r a n g e ,   f r e q u e n c y ,   g a i n ,   a n d   c h a n n e l   s e t t i n g s .     ·   A   g e o d e t i c   p o i n t   r e f e r r i n g   t o   t h e   p o i n t   d i s p l a y s   o n   t h e   G o o g l e   m a p .     3 . 1 . 2 .   L a w n m o w e r   P a t t e r n s   A   l a w n m o w e r   p a t t e r n   i s   a   s t a n d a r d   s w e e p i n g   s c a n n i n g   p a t t e r n   w h i c h   i s   c r e a t e d   f o r   t h e   p u r p o s e   o f   h a v i n g   t h e   A U V   s u r v e y   o f   s o m e   r e c t a n g u l a r   a r e a .   L a w n m o w e r   p a t t e r n s   i n   V e c t o r M a p   a n d   G E M M P   a r e   d e f i n e d   b y   t h e   f o l l o w i n g   s e t t i n g s :     ·   T h e   l a t i t u d e   a n d   l o n g i t u d e   o f   t h e   c o r n e r s   o f   t h e   s u r v e y   a r e a .     ·   T h e   d i s t a n c e   b e t w e e n   e a c h   l e g   o f   t h e   s c a n ,   w h i c h   c a n   b e   d e t e r m i n e d   b y   s e t t i n g   a   s t a t i c   d i s t a n c e ,   i n   m e t e r s ,   o r   a u t o m a t i c a l l y   b a s e d   o n   t h e   r a n g e   o f   t h e   s o n a r .     ·   T h e   d e p t h   o f   e a c h   l e g   o f   t h e   s w e e p ,   a n d   t h e   s u r f a c i n g   d e p t h   f o r   e n t e r i n g   t h e   n e x t   l e g .     ·   T h e   d i s t a n c e   t o   s u r f a c e   a n d   d e s c e n d   e a c h   s w e e p   a n d   t h e   d i s t a n c e   n e e d e d   t o   a d j u s t   t h e   p o s i t i o n   e n t e r i n g   t h e   n e x t   l e g .     ·   T h e   s e n s o r s   t o   a c t i v a t e   d u r i n g   e a c h   l e g ,   s u c h   a s   t h e   s i d e s c a n   s o n a r   o r   m u l t i b e a m .     ·   T h e   r o t a t i o n   o f   t h e   r e c t a n g u l a r   a r e a   t o   b e   c o v e r e d   b y   t h e   L a w n m o w e r   p a t t e r n .   A n   e x a m p l e   o f   a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R A     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       G E M M P   -   A   G o o g l e   M a p s   E n a b l e d   M o b i l e   M i s s i o n   P l a n n i n g   T o o l   f o r   A u t o n o m o u s   ( S t e v e n   D .   S e e l e y   J r . )   9 7 l a w n m o w e r   p a t t e r n   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 .               F i g u r e   1 .   A   L a w n m o w e r   p a t t e r n   i n   G E M M P     3 . 2 .   G E M M P   A d d i t i o n a l   F e a t u r e s   I n   a d d i t i o n   t o   t h e   f e a t u r e s   m e n t i o n e d   a b o v e ,   w e   h a v e   a d d e d   t w o   o t h e r   f e a t u r e s   t o   a i d   i n   t h e   p l a n n i n g   p r o c e s s .   H o w   t h e s e   f e a t u r e s   w o r k   i n   t h e   c o n t e x t   o f   t h e   a p p l i c a t i o n   w i l l   b e   d e s c r i b e d   l a t e r ,   b u t   t h e y   w i l l   b e   i n t r o d u c e d   b e l o w .       3 . 2 . 1 .   W a y p o i n t   T e m p l a t e s   A   w a y p o i n t   t e m p l a t e   i s   a   s e t   o f   w a y p o i n t s   w h i c h   c a n   b e   s a v e d   t o   a   f i l e   a n d   a r e   d e f i n e d   r e l a t i v e   t o   r e f e r e n c e   p o i n t .   I n   o t h e r   w o r d s ,   t h e   w a y p o i n t s   i n   a   t e m p l a t e   a r e   n o t   d e f i n e d   b y   a b s o l u t e   l a t i t u d e   a n d   l o n g i t u d e   c o o r d i n a t e s ,   b u t   r a t h e r   b y   t h e i r   r e l a t i v e   p o s i t i o n   i n   r e l a t i o n   t o   a   r e f e r e n c e   p o i n t   w h i c h   i s   s e t   u p o n   t h e   c r e a t i o n   o f   t h e   t e m p l a t e .   T h i s   i s   p a r t i c u l a r l y   u s e f u l   f o r   s p e c i a l   t y p e s   o f   m i s s i o n   p a t t e r n s ,   s u c h   a s   a   s t a r   p a t t e r n ,   w h i c h   h a s   a   s p e c i f i c   a n d   c o m p l e x   p a t h   t h e   A U V   m u s t   t a k e ,   b u t   w h o s e   p o s i t i o n   i s   n o t   s p e c i f i c   t o   o n e   a b s o l u t e   l o c a t i o n ,   a n d   s h o u l d   b e   a b l e   t o   b e   p e r f o r m e d   e a s i l y   i n   a n y   l o c a t i o n .   A n   e x a m p l e   o f   u s i n g   a   w a y p o i n t   t e m p l a t e   t o   c r e a t e   a   r e p e t i t i v e   p a t t e r n   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   2 .     3 . 2 . 2 .   N o - F l y   Z o n e s   D u e   t o   t i d a l   c h a n g e s ,   t h e   d e p t h   a t   c e r t a i n   a r e a s   o n   t h e   m a p   c a n   c h a n g e   d r a m a t i c a l l y .   T h e   d e p t h   c h a n g e s   m a y   c a u s e   s o m e   a r e a s   t o   b e   d a n g e r o u s   w h e r e   d a m a g e   o r   l o s s   o f   t h e   A U V   c o u l d   r e s u l t   i f   t h e y   a r e   e n t e r e d .   N o - F l y   Z o n e s   r e p r e s e n t   t h e s e   a r e a s   w h e r e   t h e   A U V   s h o u l d   n o t   g o ,   a n d   w h i c h   s h o u l d   b e   a v o i d e d .   N o - f l y   z o n e s   c o n s i s t   o f   a   s e t   o f   g e o d e t i c   p o i n t s   o n   t h e   m a p   w h i c h   d e f i n e   t h e   v e r t i c e s   o f   t h e   p o l y g o n a l   h a z a r d   a r e a .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 9 - 4 8 5 6   I J R A   V o l .   1 ,   N o .   2 ,   J u n e   2 0 1 2   :     9 4     1 0 6   9 8       F i g u r e   2 .   U s i n g   a   w a y p o i n t   t e m p l a t e   t o   i n s e r t   4   i d e n t i c a l   t r i a n g u l a r   w a y p o i n t   p a t t e r n s .       4 .   M I S S I O N   P L A N N I N G   O P E R A T I O N   I n   t h i s   s e c t i o n ,   w e   w i l l   a d d r e s s   s o m e   o f   t h e   d e s i g n   d e c i s i o n s   a n d   t h e   v a r i o u s   c a p a b i l i t i e s   o f   t h e   a p p l i c a t i o n ,   h o w   t h e y   a r e   p e r f o r m e d ,   a n d   t h e   v a r i o u s   a l g o r i t h m s   u s e d   t o   a c c o m p l i s h   t h e s e   a c t i o n s .               F i g u r e   3 .   T h e   o p t i o n s   m e n u .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R A     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       G E M M P   -   A   G o o g l e   M a p s   E n a b l e d   M o b i l e   M i s s i o n   P l a n n i n g   T o o l   f o r   A u t o n o m o u s   ( S t e v e n   D .   S e e l e y   J r . )   9 9 S i n c e   t h e   s c r e e n   r e a l - e s t a t e   a n d   p r o c e s s i n g   p o w e r   o f   m o b i l e   d e v i c e s   a r e   o f t e n   l i m i t e d ,   i n s t e a d   o f   h a v i n g   a   s i n g l e   G U I   m e n u   t o   s e r v e   a l l   o f   o u r   n e e d s ,   w e   h a d   t o   d i v i d e   t h e   a p p l i c a t i o n   i n t o   s e v e r a l   o p e r a t i n g   m o d e s .   T h e s e   i n t e r f a c e s   a r e   s e l e c t e d   f r o m   t h e   o p t i o n   m e n u   s h o w n   i n   F i g u r e   3   w h i c h   i s   a c c e s s e d   u s i n g   t h e   h a r d w a r e   s p e c i f i c   o p t i o n   b u t t o n .   A   m e n u   w i t h   t h e   d i f f e r e n t   i n t e r f a c e s   a v a i l a b l e   i s   d i s p l a y e d ,   w h i c h   i n c l u d e :   t h e   m a i n   m a p   i n t e r f a c e ,   w a y p o i n t   e n t r y   a n d   m i s s i o n   i n t e r f a c e ,   t h e   t e m p l a t e   l o a d / s a v e   i n t e r f a c e ,   n o - f l y   z o n e   i n t e r f a c e ,   a n d   d e f a u l t s   a n d   s a f e t y   s e t t i n g s   i n t e r f a c e .   A c r o s s   a l l   o f   t h e s e   i n t e r f a c e s ,   a   s i n g l e   m a p   i s   u s e d ,   b u t   h o w   t h e   u s e r   i n t e r a c t s   w i t h   t h i s   m a p   c h a n g e s   d e p e n d i n g   o n   t h e   s e l e c t e d   f e a t u r e .   T h e   s e l e c t e d   f e a t u r e   r e f l e c t s   t h e   u s e r s   d e s i r e d   a c t i o n s .   F o r   e a c h   i n t e r f a c e ,   a   d i f f e r e n t   h e a d s - u p   d i s p l a y   ( H U D )   m e n u   i s   s h o w n   t o   a l l o w   t h e   u s e r   t o   s e l e c t   f r o m   t h e   a c t i o n s   t a k e n   i n   t h i s   i n t e r f a c e .     T o   p r o v i d e   t h e s e   d i f f e r e n t   o p t i o n s   f o r   t h e   m a p ,   w e   i n t r o d u c e d   a n   e x t e n s i o n   o f   t h e   m a p   i n t e r f a c e   p r o v i d e d   i n   G o o g l e   M a p s   w h i c h   p r o v i d e s   d i f f e r e n t   m o d e s   t h r o u g h   w h i c h   a l l   i n t e r a c t i o n s   i n v o l v i n g   t h e   m a p   a r e   f a c i l i t a t e d .   E a c h   m o d e   p r o v i d e s   a   d i f f e r e n t   s e t   o f   a c t i o n s   w h i c h   c a n   b e   d o n e   t o   u p d a t e   t h e   m a p   o r   m o d i f y   t h e   m i s s i o n .   A   d e s c r i p t i o n   o f   e a c h   o f   t h e s e   m o d e s   i s   g i v e n   i n   t h i s   s e c t i o n .       4 . 1 .   M a i n   M a p   S e t t i n g s   T h i s   i s   t h e   i n t e r f a c e ,   s h o w n   i n   F i g u r e   4 ,   w h i c h   t h e   a p p l i c a t i o n   d i s p l a y s   i n i t i a l l y ,   a n d   p r o v i d e s   t h e   u s e r   w i t h   s e v e r a l   o p t i o n s   f o r   o v e r r i d i n g   h o w   t h e   m a p   i m a g e   i s   r e t r i e v e d ,   a s   w e l l   a s   o p t i o n s   f o r   s a v i n g   a n d   l o a d i n g   m i s s i o n   f i l e s .   I n   t h i s   m o d e ,   t h e   u s e r   c a n   c h o o s e   t o   e n t e r   a   G P S   l o c a t i o n   m a n u a l l y   v i a   t w o   t e x t   f i e l d s   f o r   t h e   l a t i t u d e   a n d   l o n g i t u d e ,   w h i c h   w i l l   u p d a t e   t h e   a r e a   v i e w e d   o n   t h e   m a p   t o   b e   c e n t e r e d   a b o u t   t h a t   l o c a t i o n .   A l t e r n a t i v e l y ,   t h e   u s e r   c a n   s e l e c t   t h i s   l o c a t i o n   f r o m   t h e   m a p   b y   t a p p i n g   a n   a r e a   i n   t h e   m a p   o n   t h e   t o u c h s c r e e n .               F i g u r e   4 .   M a i n   M a p   S e t t i n g s   i n t e r f a c e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                I J R A   V o l .   1 ,   N o .   2 ,   J u n e   2 0 1 2   :     1 0 0 T h e   l o c a t i o n   i s   a l s o   m a r k e d   w i t h   a   b l u e   m a r k e r   o n   t h e   m a p .   T h i s   l o c a t i o n   i s   t r e a t e d   a s   a   r e t u r n   p o i n t .   I n   c a s e   t h e   u s e r   p a n s   a w a y   a n d   l o s e s   t h i s   l o c a t i o n ,   t h e y   c a n   c l i c k   a   b u t t o n   t o   r e d e f a u l t ,   t h i s   l o c a t i o n   i s   r e t r i e v e d   a u t o m a t i c a l l y   t h r o u g h   a   G P S   d e v i c e ,   w h i c h   u p o n   r e c e i v i n g   t h e   l o c a t i o n   u p d a t e ,   t h e   m a p   i s   a u t o m a t i c a l l y   m a r k e d   a n d   c e n t e r e d   a t   t h a t   l o c a t i o n .   A t   a n y   t i m e ,   t h e   u s e r   c a n   s w i p e   t h e i r   f i n g e r   t o   p a n   a r o u n d   t h e   m a p ,   a n d   a s   l o n g   a s   a u t o m a t i c a l l y   d o w n l o a d   a n d   r e f r e s h   t h e   m a p . F r o m   t h i s   s a m e   i n t e r f a c e ,   t h e   u s e r   c a n   l o a d   a   m i s s i o n   f i l e   o n   t h e   m o b i l e   d e v i c e s   S D   c a r d ,   a n d   t h a t   m i s s i o n   f i l e   w i l l   b e   p a r s e d   f o r   t h e   w a y p o i n t s   w h i c h   w i l l   a u t o m a t i c a l l y   b e   p l a c e d   i n   t h e   c o r r e c t   l o c a t i o n   o n   t h e   G o o g l e   m a p   w i t h   t h e   a p p r o p r i a t e   s e t t i n g s .   A t   w h i c h   t i m e ,   t h e   m a p   w i l l   a l s o   b e   r e w a y p o i n t s   o n   t h e   m a p .   T h e   u s e r   c a n   a l s o   s a v e   t h e   m i s s i o n   b u t t o n ,   t h e   w a y p o i n t s   w i l l   b e   p a r s e d   f o r   a l l   t h e i r   s e t t i n g s   a n d   w i l l   b e   e n c o d e d   i n   t h e . m i s   f i l e   f o r m a t .   T h e   . m i s   f o r m a t   i s   d e f i n e d   a n d   s u p p o r t e d   b y   V e c t o r M a p   a n d   t h e   U V C   c o n t r o l   a r c h i t e c t u r e .   T h e   A U V   w i l l   f i l e   t o   d e f i n e   i t s   p a t h   a n d   t a k e   i n t e l l i g e n t   a c t i o n s   d u r i n g   o p e r a t i o n .     4 . 2 .   W a y p o i n t s   a n d   M i s s i o n   T h i s   m o d e   i s   e n t e r e d   b y   s e l e c t i n g   a l l   f u n c t i o n s   r e l a t e d   t o   t h e   m i s s i o n   s p e c i f i c a t h o s e   w a y p o i n t s .     G e o - r e f e r e n c e d   w a y p o i n t s   c a n   b e   a d d e d   t o   t h e   G o o g l e   m a p   i n   o n e   o f   s e v e r a l   w a y s .   A   u s e r   m u s t   f i r s t   c l i c k   a   b u t t o n   o n   t h e   H U D   t o   e n t e r   w a y p o i n t   p l a c e m e n t   m o d e   f o r   t h e   m a p .   W h i l e   i m o d e ,   t h e   m a p   i s   f r o z e n   i n   p l a c e ,   a n d   t h e   u s e r   c a n   i n t e r a c t   w i t h   t h e   t o u c h   s c r e e n   t o   a d d   w a y p o i n t s .     4 . 2 . 1 .   I n d i v i d u a l   W a y p o i n t s   A   s i n g l e   t a p   o n   t h e   m a p   w i l l   p l a c e   a   w a y p o i n t   a t   t h a t   l o c a t i o n   o n   t h e   m a p   w i t h   d e f a u l t   s e t t i n g s .   T h e   w a y p o i n t   i s   a d d e d   t o   t h e   m a p   b y   r e t r i e v i n g   t h e   s c r e e n   p o s i t i o n   o f   t h e   t o u c h   e v e n t   a n d   u s i n g   t h e   m a p   p r o j e c t i o n   t o   c o n v e r t   i t i n t o   a   g e o d e t i c   p o i n t   w h i c h   i s   a d d e d   t o   t h e   m a p   a s   a   w a y p o i n t   4 . 2 . 2 .   S m o o t h   C u r v e   W a y p o i n t   G e n e r a t i o n A n   i m p o r t a n t   f e a t u r e   a n d   u n i q u e   f e a t u r e   t h a t   w e   i n c l u d e d   i n   o r d e r   t a k e   f u l l   a d v a n t a g e   o f   t h e   c o n v e n i e n c e   o f   t h e   t o u c h s c r e e n ,   i s   t h e   a b i l i t y   t o   d r a w   a   c u r v e ,   a n d   f r o m   t h a t ,   h a v e   w a y p o i n t s   g e n e r a t e d   a u t o m a t i c a l l y .   B y   t o u c h i n g   a n d   d r a g g i n g   t h e   u s e r s   f i n g e r   o m a p .   W h e n   t h e   u s e r   l i f t s   t h e i r   f i n g e r   o r   s t y l u s ,   t h e   w a y p o i n t   g e n e r a t i o n   p r o c e s s   b e g i n s .   T h e   l i s t   o f   p o i n t s   s a m p l e d   w h i l e   d r a w i n g   t h e   c u r v e   i s   p r o c e s s e d   t o   g e n e r a t e   a   s m a l l e r   s e t   o f   d i s c r e t e   w a y p o i n t s   f i t t i n c u r v e .         T o   b r e a k   t h i s   n o n - l i n e a r   c u r v e   i n t o   a   s e t   o f   w a y p o i n t s   w i t h   l i n e a r   p a t h s ,   a   p i e c e i s   d o n e   o n   t h e   c u r v e   b y   t e s t i n g   h o w   e a c h   p o i n t   f i t s   t o   a   l i n e ,   a n d   s h o r t e n i n g   t h a t   l i n e   u n t i l   t h e   f i t   v a l u e   i s   b e l o w   s o m e   t h r e s h o l d .   T h e   a l g o r i t h m   w o r k s a s a m p l i n g   o f   p o i n t s   i n   t h e   c u r v e .   T h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n s   o b t a i n e d   f r o m   [ 2 ]   a r e   u s e d   t o   c a l c u l a t e   t h e   f i t   l i n e :       :     9 4     1 0 6   T h e   l o c a t i o n   i s   a l s o   m a r k e d   w i t h   a   b l u e   m a r k e r   o n   t h e   m a p .   T h i s   l o c a t i o n   i s   t r e a t e d   a s   a   r e t u r n   p o i n t .   I n   c a s e   t h e   u s e r   p a n s   a w a y   a n d   l o s e s   t h i s   l o c a t i o n ,   t h e y   c a n   c l i c k   a   b u t t o n   t o   r e - c e n t e r   t h e   m a p   o n   t h a t   l o c a t i o n .   B y   u l t ,   t h i s   l o c a t i o n   i s   r e t r i e v e d   a u t o m a t i c a l l y   t h r o u g h   a   G P S   d e v i c e ,   w h i c h   u p o n   r e c e i v i n g   t h e   l o c a t i o n   u p d a t e ,   t h e   m a p   i s   a u t o m a t i c a l l y   m a r k e d   a n d   c e n t e r e d   a t   t h a t   l o c a t i o n .   A t   a n y   t i m e ,   t h e   u s e r   c a n   s w i p e   t h e i r   f i n g e r   t o   p a n   a r o u n d   t h e   m a p ,   a n d   a s   l o n g   a s   t h e r e   i s   a n   a c t i v e   W i - F i   o r   3 G   c o n n e c t i o n ,   t h e   s c r e e n   w i l l   a u t o m a t i c a l l y   d o w n l o a d   a n d   r e f r e s h   t h e   m a p .   F r o m   t h i s   s a m e   i n t e r f a c e ,   t h e   u s e r   c a n   l o a d   a   m i s s i o n   f i l e   o n   t h e   m o b i l e   d e v i c e s   S D   c a r d ,   a n d   t h a t   b e   p a r s e d   f o r   t h e   w a y p o i n t s   w h i c h   w i l l   a u t o m a t i c a l l y   b e   p l a c e d   i n   t h e   c o r r e c t   l o c a t i o n   o n   t h e   G o o g l e   m a p   w i t h   t h e   a p p r o p r i a t e   s e t t i n g s .   A t   w h i c h   t i m e ,   t h e   m a p   w i l l   a l s o   b e   r e - c e n t e r e d   t o   s h o w   t h e s e   w a y p o i n t s   o n   t h e   m a p .   T h e   u s e r   c a n   a l s o   s a v e   t h e   m i s s i o n   f i l e   f r o m   t h i s   m e n u .   W h e n   t h e   u s e r   c l i c k s   t h e   s a v e   b u t t o n ,   t h e   w a y p o i n t s   w i l l   b e   p a r s e d   f o r   a l l   t h e i r   s e t t i n g s   a n d   w i l l   b e   e n c o d e d   i n   t h e . m i s   f i l e   f o r m a t .   T h e   . m i s   f o r m a t   i s   d e f i n e d   a n d   s u p p o r t e d   b y   V e c t o r M a p   a n d   t h e   U V C   c o n t r o l   a r c h i t e c t u r e .   T h e   A U V   w i l l   f i l e   t o   d e f i n e   i t s   p a t h   a n d   t a k e   i n t e l l i g e n t   a c t i o n s   d u r i n g   o p e r a t i o n .     T h i s   m o d e   i s   e n t e r e d   b y   s e l e c t i n g   W a y p o i n t   &   M i s s i o n   f r o m   t h e   o p t i o n s   m e n u ,   a n d   h a n d l e s   a n y   a n d   a l l   f u n c t i o n s   r e l a t e d   t o   t h e   m i s s i o n   s p e c i f i c a t i o n ,   i n c l u d i n g   w a y p o i n t   p l a c e m e n t   a n d   c h a n g i n g   s e t t i n g s   f o r   r e f e r e n c e d   w a y p o i n t s   c a n   b e   a d d e d   t o   t h e   G o o g l e   m a p   i n   o n e   o f   s e v e r a l   w a y s .   A   u s e r   m u s t   f i r s t   c l i c k   a   b u t t o n   o n   t h e   H U D   t o   e n t e r   w a y p o i n t   p l a c e m e n t   m o d e   f o r   t h e   m a p .   W h i l e   i m o d e ,   t h e   m a p   i s   f r o z e n   i n   p l a c e ,   a n d   t h e   u s e r   c a n   i n t e r a c t   w i t h   t h e   t o u c h   s c r e e n   t o   a d d   w a y p o i n t s .   A   s i n g l e   t a p   o n   t h e   m a p   w i l l   p l a c e   a   w a y p o i n t   a t   t h a t   l o c a t i o n   o n   t h e   m a p   w i t h   d e f a u l t   s e t t i n g s .   T h e   o i n t   i s   a d d e d   t o   t h e   m a p   b y   r e t r i e v i n g   t h e   s c r e e n   p o s i t i o n   o f   t h e   t o u c h   e v e n t   a n d   u s i n g   t h e   m a p   p r o j e c t i o n   t o   c o n v e r t   i t i n t o   a   g e o d e t i c   p o i n t   w h i c h   i s   a d d e d   t o   t h e   m a p   a s   a   w a y p o i n t .   4 . 2 . 2 .   S m o o t h   C u r v e   W a y p o i n t   G e n e r a t i o n   A n   i m p o r t a n t   f e a t u r e   a n d   u n i q u e   f e a t u r e   t h a t   w e   i n c l u d e d   i n   o r d e r   t a k e   f u l l   a d v a n t a g e   o f   t h e   c o n v e n i e n c e   o f   t h e   t o u c h s c r e e n ,   i s   t h e   a b i l i t y   t o   d r a w   a   c u r v e ,   a n d   f r o m   t h a t ,   h a v e   w a y p o i n t s   g e n e r a t e d   a u t o m a t i c a l l y .   B y   t o u c h i n g   a n d   d r a g g i n g   t h e   u s e r s   f i n g e r   o r   s t y l u s   a c r o s s   t h e   m a p ,   a   c u r v e   i s   d r a w n   o n   t h e   m a p .   W h e n   t h e   u s e r   l i f t s   t h e i r   f i n g e r   o r   s t y l u s ,   t h e   w a y p o i n t   g e n e r a t i o n   p r o c e s s   b e g i n s .   T h e   l i s t   o f   p o i n t s   s a m p l e d   w h i l e   d r a w i n g   t h e   c u r v e   i s   p r o c e s s e d   t o   g e n e r a t e   a   s m a l l e r   s e t   o f   d i s c r e t e   w a y p o i n t s   f i t t i n   F i g u r e   5 .   L i n e   f i t t i n g   o f   a   c u r v e d   p a t h   l i n e a r   c u r v e   i n t o   a   s e t   o f   w a y p o i n t s   w i t h   l i n e a r   p a t h s ,   a   p i e c e i s   d o n e   o n   t h e   c u r v e   b y   t e s t i n g   h o w   e a c h   p o i n t   f i t s   t o   a   l i n e ,   a n d   s h o r t e n i n g   t h a t   l i n e   u n t i l   t h e   f i t   v a l u e   i s   b e l o w   s o m e   t h r e s h o l d .   T h e   a l g o r i t h m   w o r k s a s   f o l l o w s :   a   l i n e   i s   g e n e r a t e d   u s i n g   a   l i n e a r   r e g r e s s i o n   o n   a   s a m p l i n g   o f   p o i n t s   i n   t h e   c u r v e .   T h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n s   o b t a i n e d   f r o m   [ 2 ]   a r e   u s e d   t o   c a l c u l a t e   t h e   f i t   l i n e :                 I S S N :   2 0 8 9 - 4 8 5 6   T h e   l o c a t i o n   i s   a l s o   m a r k e d   w i t h   a   b l u e   m a r k e r   o n   t h e   m a p .   T h i s   l o c a t i o n   i s   t r e a t e d   a s   a   r e t u r n   p o i n t .   I n   c a s e   c e n t e r   t h e   m a p   o n   t h a t   l o c a t i o n .   B y   u l t ,   t h i s   l o c a t i o n   i s   r e t r i e v e d   a u t o m a t i c a l l y   t h r o u g h   a   G P S   d e v i c e ,   w h i c h   u p o n   r e c e i v i n g   t h e   l o c a t i o n   u p d a t e ,   t h e   m a p   i s   a u t o m a t i c a l l y   m a r k e d   a n d   c e n t e r e d   a t   t h a t   l o c a t i o n .   A t   a n y   t i m e ,   t h e   u s e r   c a n   s w i p e   t h e i r   F i   o r   3 G   c o n n e c t i o n ,   t h e   s c r e e n   w i l l   F r o m   t h i s   s a m e   i n t e r f a c e ,   t h e   u s e r   c a n   l o a d   a   m i s s i o n   f i l e   o n   t h e   m o b i l e   d e v i c e s   S D   c a r d ,   a n d   t h a t   b e   p a r s e d   f o r   t h e   w a y p o i n t s   w h i c h   w i l l   a u t o m a t i c a l l y   b e   p l a c e d   i n   t h e   c o r r e c t   l o c a t i o n   o n   t h e   c e n t e r e d   t o   s h o w   t h e s e   f i l e   f r o m   t h i s   m e n u .   W h e n   t h e   u s e r   c l i c k s   t h e   s a v e   b u t t o n ,   t h e   w a y p o i n t s   w i l l   b e   p a r s e d   f o r   a l l   t h e i r   s e t t i n g s   a n d   w i l l   b e   e n c o d e d   i n   t h e . m i s   f i l e   f o r m a t .   T h e   . m i s   f o r m a t   i s   d e f i n e d   a n d   s u p p o r t e d   b y   V e c t o r M a p   a n d   t h e   U V C   c o n t r o l   a r c h i t e c t u r e .   T h e   A U V   w i l l   u s e   t h i s   . m i s   f r o m   t h e   o p t i o n s   m e n u ,   a n d   h a n d l e s   a n y   a n d   t i o n ,   i n c l u d i n g   w a y p o i n t   p l a c e m e n t   a n d   c h a n g i n g   s e t t i n g s   f o r   r e f e r e n c e d   w a y p o i n t s   c a n   b e   a d d e d   t o   t h e   G o o g l e   m a p   i n   o n e   o f   s e v e r a l   w a y s .   A   u s e r   m u s t   f i r s t   c l i c k   a   b u t t o n   o n   t h e   H U D   t o   e n t e r   w a y p o i n t   p l a c e m e n t   m o d e   f o r   t h e   m a p .   W h i l e   i n   w a y p o i n t   p l a c e m e n t   m o d e ,   t h e   m a p   i s   f r o z e n   i n   p l a c e ,   a n d   t h e   u s e r   c a n   i n t e r a c t   w i t h   t h e   t o u c h   s c r e e n   t o   a d d   w a y p o i n t s .     A   s i n g l e   t a p   o n   t h e   m a p   w i l l   p l a c e   a   w a y p o i n t   a t   t h a t   l o c a t i o n   o n   t h e   m a p   w i t h   d e f a u l t   s e t t i n g s .   T h e   o i n t   i s   a d d e d   t o   t h e   m a p   b y   r e t r i e v i n g   t h e   s c r e e n   p o s i t i o n   o f   t h e   t o u c h   e v e n t   a n d   u s i n g   t h e   m a p   A n   i m p o r t a n t   f e a t u r e   a n d   u n i q u e   f e a t u r e   t h a t   w e   i n c l u d e d   i n   o r d e r   t a k e   f u l l   a d v a n t a g e   o f   t h e   c o n v e n i e n c e   o f   t h e   t o u c h s c r e e n ,   i s   t h e   a b i l i t y   t o   d r a w   a   c u r v e ,   a n d   f r o m   t h a t ,   h a v e   w a y p o i n t s   g e n e r a t e d   r   s t y l u s   a c r o s s   t h e   m a p ,   a   c u r v e   i s   d r a w n   o n   t h e   m a p .   W h e n   t h e   u s e r   l i f t s   t h e i r   f i n g e r   o r   s t y l u s ,   t h e   w a y p o i n t   g e n e r a t i o n   p r o c e s s   b e g i n s .   T h e   l i s t   o f   p o i n t s   s a m p l e d   w h i l e   d r a w i n g   t h e   c u r v e   i s   p r o c e s s e d   t o   g e n e r a t e   a   s m a l l e r   s e t   o f   d i s c r e t e   w a y p o i n t s   f i t t i n g   t h e     l i n e a r   c u r v e   i n t o   a   s e t   o f   w a y p o i n t s   w i t h   l i n e a r   p a t h s ,   a   p i e c e - w i s e   l i n e a r   s a m p l i n g   i s   d o n e   o n   t h e   c u r v e   b y   t e s t i n g   h o w   e a c h   p o i n t   f i t s   t o   a   l i n e ,   a n d   s h o r t e n i n g   t h a t   l i n e   u n t i l   t h e   f i t   v a l u e   i s   s   f o l l o w s :   a   l i n e   i s   g e n e r a t e d   u s i n g   a   l i n e a r   r e g r e s s i o n   o n   a   s a m p l i n g   o f   p o i n t s   i n   t h e   c u r v e .   T h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n s   o b t a i n e d   f r o m   [ 2 ]   a r e   u s e d   t o   c a l c u l a t e   t h e   f i t   l i n e :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R A     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       G E M M P   -   A   G o o g l e   M a p s   E n a b l e d   M o b i l e   M i s s i o n   P l a n n i n g   T o o l   f o r   A u t o n o m o u s   ( S t e v e n   D .   S e e l e y   J r . )   1 0 1  =       =     I n   t h e s e   e q u a t i o n s ,   x   a n d   y   a r e   t h e   x   a n d   y   s c r e e n   c o o r d i n a t e s   o f   e a c h   p o i n t   i n   t h e   s a m p l e d   p o r t i o n   o f   t h e   c u r v e ,   a n d   n   i s   t h e   t o t a l   n u m b e r   o f   s a m p l e d   p o i n t s .   A f t e r   t h e   l i n e   i s   g e n e r a t e d ,   i t   i s   t h e n   c o m p a r e d   t o   t h e   c u r v e   p o i n t s   u s i n g   t h e   s u m   o f   l e a s t   s q u a r e s   e r r o r   i n   t h e   y   d i r e c t i o n .   I f   t h e   f i t   v a l u e   f a l l s   b e l o w   a   t h r e s h o l d ,   t h e   c u r v e   i s   d i v i d e d   i n   h a l f ,   a n d   t h e   f i t   v a l u e   i s   r e c a l c u l a t e d   f o r   t h e   s m a l l e r   c u r v e .   T h i s   i s   r e p e a t e d ,   w i t h   t h e   l i n e   g e t t i n g   s h o r t e r   a n d   s h o r t e r ,   u n t i l   t h e   c u r v e   f i t s   t h e   l i n e   w i t h i n   s o m e   r e a s o n a b l e   t h r e s h o l d .   A   s t e p - b y - s t e p   d i a g r a m   o f   t h i s   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   5 .   T h i s   p r o c e s s   i s   r e p e a t e d   f o r   t h e   r e s t   o f   t h e   c u r v e   u n t i l   t h e   c u r v e   i s   f i t   t o   a   s e t   o f   l i n e s .   T h e   e n d p o i n t s   o f   t h e s e   l i n e s   a r e   t h e n   c o n v e r t e d   i n t o   g e o d e t i c   p o i n t s   a n d   a r e   a d d e d   t o   t h e   m i s s i o n   a s   w a y p o i n t s .   A n   e x a m p l e   o f   h o w   t h i s   i s   d o n e   i n   t h e   a p p l i c a t i o n   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   6 .             F i g u r e   6 .   A   d r a w n   c u r v e   ( l e f t )   a n d   t h e   r e s u l t i n g   w a y p o i n t s   a f t e r   a p p l y i n g   t h e   l i n e   f i t t i n g   a l g o r i t h m   ( r i g h t )   i n   G E M M P .     I t   c a n   b e   p r o b l e m a t i c   f o r   t h e   m i s s i o n   i f   w a y p o i n t s   a r e   t o o   f a r   a p a r t   f r o m   e a c h   o t h e r ,   e s p e c i a l l y   i f   t h e   v e h i c l e   i s   t r a v e l i n g   a   s u b s t a n t i a l   d i s t a n c e   u n d e r w a t e r ,   w h e r e   G P S   f i x e s   a r e   n o t   a v a i l a b l e .   T o   p r e v e n t   t h i s ,   a   m i n i m u m   a n d   m a x i m u m   w a y p o i n t   d i s t a n c e   c a n   b e   d e f i n e d   i n   t h e   a p p l i c a t i o n ,   t o   e n s u r e   t h a t ,   i n   t h e   c u r v e - f i t t i n g   p r o c e s s ,   w a y p o i n t s   a r e   n o t   g e n e r a t e d   t o o   c l o s e   o r   t o o   f a r   a w a y   f r o m   e a c h   o t h e r .   T h i s   d i s t a n c e   i s   d e f i n e d   i n   m e t e r s   a n d   i s   s e t   i n   t h e   d e f a u l t   o p t i o n s   m e n u ,   w h i c h   i s   d e s c r i b e d   l a t e r .   W h i l e   t h e   c u r v e   i s   b e i n g   f i t   w i t h   s t r a i g h t   l i n e s ,   t h e   a l g o r i t h m   u s e s   t h e   m i n i m u m   a n d   m a x i m u m   d i s t a n c e s   t o   m a k e   s u r e   i t   d o e s   n o t   c u t   t h e   l i n e   t o   s h o r t   o r   t o o   l o n g .   W h e n   t h e   f i t   l i n e   i s   t o o   l o n g ,   i t   w i l l   s i m p l y   b e   c u t   o n c e   a g a i n ,   e v e n   i f   i t   s u f f i c i e n t l y   m a t c h e s   t h e   c u r v e .   I f   w a y p o i n t s   a r e   g e n e r a t e d   i n   s u c h   a   w a y   t h a t   a   t u r n   w o u l d   b e   d o n e   u n d e r w a t e r ,   a   s e t   o f   t h r e e   w a y p o i n t s   w i l l   b e   g e n e r a t e d   c o n s i s t i n g   o f   a   s u r f a c e   p o i n t ,   a   t u r n   a l i g n m e n t   p o i n t ,   a n d   a   d i v e   p o i n t   s o   t h e   v e h i c l e   d o e s   n o t   p e r f o r m   a   t u r n   u n d e r w a t e r .   T h i s   i s   a   p r o b l e m   b e c a u s e   w h i l e   t h e   v e h i c l e   i s   u n d e r w a t e r ,   i t   u s e s   p u r e   d e a d - r e c k o n i n g   f o r   n a v i g a t i o n ,   s o   i t   h a s   a   t e n d e n c y   t o   a c c u m u l a t e   p o s i t i o n   e r r o r   e s p e c i a l l y   w h e n   t u r n i n g   [ p r o b a b l y   w a n t   t o   c i t e   t h i s ] .       4 . 2 . 3 .   L a w n m o w e r   P a t t e r n s   T h e   t h i r d   w a y   t o   a d d   w a y p o i n t s   i s   t o   c r e a t e   a   l a w n m o w e r   p a t t e r n ,   w h i c h   i s   e f f e c t i v e l y   a   s w e e p i n g   r a s t e r   s c a n   t y p e   p a t t e r n   u s e d   f o r   s u r v e y i n g   s o m e   r e c t a n g u l a r   a r e a   o f   t h e   l o c a t i o n .   T h i s   i s   d o n e   b y   c l i c k i n g   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                I J R A   V o l .   1 ,   N o .   2 ,   J u n e   2 0 1 2   :     1 0 2 b u t t o n   t o   c r e a t e   a   n e w   L a w n m o w e r   p a t t e r n ,   a n d   t h e n   d r a g g i n g   a   r e c t a n g u l a r   b o x   o n   t h e   m a p .   A f t e r   r e l e a s i n g   t h e   t o u c h s c r e e n   a   d i a l o g   b o x   p o p s   u p   w i t h   v a r i o u s   f i e l d s   f o r   t h e   u s e r   t o   a d j u s t   t h e   s p a c i n g ,   d e p t h ,   d i v e   d i s t a n c e ,   a n d   a d j u s t m e n t   d i s t a n c e .   W h e n   t h e   u s e r   c l i c k s   t h e   a c c e p t   b u t t o n   i n   t h i s   d i a l o g   b o x ,   t h e   a p p l i c a t i o n   g e n e r a t e s   t h e   w a y p o i n t s   w i t h   t h e   m o d i f i e d   p a r a m e t e r s   i n   a   s w e r e c t a n g u l a r   a r e a .   T h e   u s e r   c a n   c h a n g e   t h e s e   p a r a m e t e r s   a t   a n y   t i m e   b y   c l i c k i n g   t h e   b u t t o n   t o   s e l e c t   a   l a w n m o w e r   a n d   t h e n   c l i c k i n g   t h e   b u t t o n   t o   e d i t   t h e   l a w n m o w e r .   A d d i t i o n a l l y ,   t h e   u s e r   c a n   m o v e   a n d   r o t a t e   t h e   L a w n m o w e r   p a t t e r n   b y   i n t e r a c t i n g   w i t h   t h e   t o u c h   s c r e e n .   W h i l e   t h e   l a w n m o w e r   i s   s e l e c t e d ,   t h e   u s e r   c a n   t o u c h   t h e   c e n t e r   o f   t h e   l a w n m o w e r   a n d   d r a g   t h e i r   f i n g e r   t o   r e p o s i t i o n   t h e   l a w n m o w e r   i n   a   d i f f e r e n t   l o c a t i o n   o n   t h e   m a p .   A l s o ,   t h e   u s e r   c a n   c l i c k   o u t s i d e   t h e   l a w l a w n m o w e r   a b o u t   i t s   c e n t e r   p o i n t .     4 . 2 . 4 .   M o d i f y i n g   E x i s t i n g   W a y p o i n t s A f t e r   w a y p o i n t s   h a v e   b e e n   g e n e r a t e d ,   t h e   u s e r   w i l l   o f t e n   w a n t   t o   c h a n g e   s o m e   o f   t h e   s e t t i n g s   f o r   t h o s e   w a y p o i n t s .   I n   t h e   W a y p o i n t   a n d   M i s s i o n   m e n u ,   t h e   u s e r   c a n   c l i c k   t h e   b u t t o n   t o   s e l e c t   w a y p o i n t s ,   w h i c h   s w i t c h e s   t h e   a p p l i c a t i o n   i n t o   w a y p o i n t   s e l e c t i o n   m o w a y p o i n t ,   t h a t   w a y p o i n t   w i l l   t u r n   g r e e n   i n d i c a t i n g   i t   h a s   b e e n   s e l e c t e d .   T h e   u s e r   m a y   a l s o   t o u c h   a n d   d r a g   a   r e c t a n g l e   t o   s e l e c t   m u l t i p l e   w a y p o i n t s ,   w h i c h   w i l l   r e m a i n   o n   s c r e e n   u n t i l   t h e   u s e r   d r a g s   a n o t h e r w a y p o i n t   s e l e c t i o n   m o d e .   W i t h   s o m e   w a y p o i n t s   s e l e c t e d ,   t h e   u s e r   c a n   c l i c k   t h e   b u t t o n   t o   e d i t   w a y p o i n t s ,   w h i c h   b r i n g s   u p   a   d i a l o g   w i n d o w   w i t h   f i e l d s   a n d   d r o p w e r e   m e n t i o n e d   p r e v i o u s l y .   I n   a d d i o v e r   t h a t   w a y p o i n t   a n d   d r a g   t h e i r   f i n g e r   w h i c h   w i l l   d r a g   t h e   w a y p o i n t   f r o m   i t s   c u r r e n t   p o s i t i o n .   W h e n   t h e   u s e r   l i f t s   t h e i r   f i n g e r ,   t h e   p o s i t i o n   o f   t h e   w a y p o i n t   w i l l   b e   u p d a t e d   t o   t h m u l t i p l e   w a y p o i n t s   s e l e c t e d ,   t h e   u s e r   m a y   t o u c h   a n y w h e r e   w i t h i n   t h e   s e l e c t i o n   b o x   a n d   d r a g   t o   r e p o s i t i o n   a l l   t h e   s e l e c t e d   w a y p o i n t s .       4 . 2 . 5 .   N o - F l y   Z o n e s   O n e   o f   t h e   b i g g e s t   l i m i t a t i o n s   o f   m o s t   A U V   m i s s i o n   p l a n n i n g   a p p l i c a t i o r a p i d l y   c h a n g e   t h e i r   p a t h s .   A   p r o b l e m   f r e q u e n t l y   f a c e d   b y   t h o s e   w h o   d e p l o y   A U V s   i s   t h e   c h a n g e   i n   w a t e r   d e p t h   d u e   t o   t i d a l   c h a n g e s .             F i g u r e   7 .   A l g o r i t h m   t o   f i n d   a   p a t h   a r o u n d   a   n o   f l y   z o n e   ( l e f t )   a n d   a n   e x a m p l e   p a t h   g e n e r a t e d   a r o u n d   a   n o   f l y         :     9 4     1 0 6   b u t t o n   t o   c r e a t e   a   n e w   L a w n m o w e r   p a t t e r n ,   a n d   t h e n   d r a g g i n g   a   r e c t a n g u l a r   b o x   o n   t h e   m a p .   A f t e r   r e l e a s i n g   a l o g   b o x   p o p s   u p   w i t h   v a r i o u s   f i e l d s   f o r   t h e   u s e r   t o   a d j u s t   t h e   s p a c i n g ,   d e p t h ,   d i v e   d i s t a n c e ,   a n d   a d j u s t m e n t   d i s t a n c e .   W h e n   t h e   u s e r   c l i c k s   t h e   a c c e p t   b u t t o n   i n   t h i s   d i a l o g   b o x ,   t h e   a p p l i c a t i o n   g e n e r a t e s   t h e   w a y p o i n t s   w i t h   t h e   m o d i f i e d   p a r a m e t e r s   i n   a   s w e e p i n g   r a s t e r   s c a n   p a t t e r n   t o   c o v e r   t h e   r e c t a n g u l a r   a r e a .   T h e   u s e r   c a n   c h a n g e   t h e s e   p a r a m e t e r s   a t   a n y   t i m e   b y   c l i c k i n g   t h e   b u t t o n   t o   s e l e c t   a   l a w n m o w e r   a n d   t h e n   c l i c k i n g   t h e   b u t t o n   t o   e d i t   t h e   l a w n m o w e r .   A d d i t i o n a l l y ,   t h e   u s e r   c a n   m o v e   a n d   r o t a t e   w e r   p a t t e r n   b y   i n t e r a c t i n g   w i t h   t h e   t o u c h   s c r e e n .   W h i l e   t h e   l a w n m o w e r   i s   s e l e c t e d ,   t h e   u s e r   c a n   t o u c h   t h e   c e n t e r   o f   t h e   l a w n m o w e r   a n d   d r a g   t h e i r   f i n g e r   t o   r e p o s i t i o n   t h e   l a w n m o w e r   i n   a   d i f f e r e n t   l o c a t i o n   o n   t h e   m a p .   A l s o ,   t h e   u s e r   c a n   c l i c k   o u t s i d e   t h e   l a w n m o w e r   a n d   d r a g   a r o u n d   t h e   c e n t e r   t o   r o t a t e   t h e   l a w n m o w e r   a b o u t   i t s   c e n t e r   p o i n t .     4 . 2 . 4 .   M o d i f y i n g   E x i s t i n g   W a y p o i n t s   A f t e r   w a y p o i n t s   h a v e   b e e n   g e n e r a t e d ,   t h e   u s e r   w i l l   o f t e n   w a n t   t o   c h a n g e   s o m e   o f   t h e   s e t t i n g s   f o r   t h o s e   w a y p o i n t s .   I n   t h e   W a y p o i n t   a n d   M i s s i o n   m e n u ,   t h e   u s e r   c a n   c l i c k   t h e   b u t t o n   t o   s e l e c t   w a y p o i n t s ,   w h i c h   s w i t c h e s   t h e   a p p l i c a t i o n   i n t o   w a y p o i n t   s e l e c t i o n   m o d e .   N o w ,   i f   t h e   u s e r   t o u c h e s   t h e   s c r e e n   a r e a   o v e r   a   w a y p o i n t ,   t h a t   w a y p o i n t   w i l l   t u r n   g r e e n   i n d i c a t i n g   i t   h a s   b e e n   s e l e c t e d .   T h e   u s e r   m a y   a l s o   t o u c h   a n d   d r a g   a   r e c t a n g l e   t o   s e l e c t   m u l t i p l e   w a y p o i n t s ,   w h i c h   w i l l   r e m a i n   o n   s c r e e n   u n t i l   t h e   u s e r   d r a g s   a n o t h e r w a y p o i n t   s e l e c t i o n   m o d e .   W i t h   s o m e   w a y p o i n t s   s e l e c t e d ,   t h e   u s e r   c a n   c l i c k   t h e   b u t t o n   t o   e d i t   w a y p o i n t s ,   w h i c h   b r i n g s   u p   a   d i a l o g   w i n d o w   w i t h   f i e l d s   a n d   d r o p - d o w n   b o x e s   f o r   c h a n g i n g   a l l   o f   t h e   s e t t i n g s   w h i c h   w e r e   m e n t i o n e d   p r e v i o u s l y .   I n   a d d i t i o n ,   w h e n   a   w a y p o i n t   h a s   b e e n   s e l e c t e d ,   t h e   u s e r   c a n   a g a i n   t o u c h   t h e   a r e a   o v e r   t h a t   w a y p o i n t   a n d   d r a g   t h e i r   f i n g e r   w h i c h   w i l l   d r a g   t h e   w a y p o i n t   f r o m   i t s   c u r r e n t   p o s i t i o n .   W h e n   t h e   u s e r   l i f t s   t h e i r   f i n g e r ,   t h e   p o s i t i o n   o f   t h e   w a y p o i n t   w i l l   b e   u p d a t e d   t o   t h e   n e w   p o s i t i o n .   W h e n   t h e r e   a r e   m u l t i p l e   w a y p o i n t s   s e l e c t e d ,   t h e   u s e r   m a y   t o u c h   a n y w h e r e   w i t h i n   t h e   s e l e c t i o n   b o x   a n d   d r a g   t o   r e p o s i t i o n   a l l   O n e   o f   t h e   b i g g e s t   l i m i t a t i o n s   o f   m o s t   A U V   m i s s i o n   p l a n n i n g   a p p l i c a t i o r a p i d l y   c h a n g e   t h e i r   p a t h s .   A   p r o b l e m   f r e q u e n t l y   f a c e d   b y   t h o s e   w h o   d e p l o y   A U V s   i s   t h e   c h a n g e   i n   w a t e r     .   A l g o r i t h m   t o   f i n d   a   p a t h   a r o u n d   a   n o   f l y   z o n e   ( l e f t )   a n d   a n   e x a m p l e   p a t h   g e n e r a t e d   a r o u n d   a   n o   f l y   z o n e   ( r i g h t )                 I S S N :   2 0 8 9 - 4 8 5 6   b u t t o n   t o   c r e a t e   a   n e w   L a w n m o w e r   p a t t e r n ,   a n d   t h e n   d r a g g i n g   a   r e c t a n g u l a r   b o x   o n   t h e   m a p .   A f t e r   r e l e a s i n g   a l o g   b o x   p o p s   u p   w i t h   v a r i o u s   f i e l d s   f o r   t h e   u s e r   t o   a d j u s t   t h e   s p a c i n g ,   d e p t h ,   d i v e   d i s t a n c e ,   a n d   a d j u s t m e n t   d i s t a n c e .   W h e n   t h e   u s e r   c l i c k s   t h e   a c c e p t   b u t t o n   i n   t h i s   d i a l o g   b o x ,   t h e   a p p l i c a t i o n   e p i n g   r a s t e r   s c a n   p a t t e r n   t o   c o v e r   t h e   r e c t a n g u l a r   a r e a .   T h e   u s e r   c a n   c h a n g e   t h e s e   p a r a m e t e r s   a t   a n y   t i m e   b y   c l i c k i n g   t h e   b u t t o n   t o   s e l e c t   a   l a w n m o w e r   a n d   t h e n   c l i c k i n g   t h e   b u t t o n   t o   e d i t   t h e   l a w n m o w e r .   A d d i t i o n a l l y ,   t h e   u s e r   c a n   m o v e   a n d   r o t a t e   w e r   p a t t e r n   b y   i n t e r a c t i n g   w i t h   t h e   t o u c h   s c r e e n .   W h i l e   t h e   l a w n m o w e r   i s   s e l e c t e d ,   t h e   u s e r   c a n   t o u c h   t h e   c e n t e r   o f   t h e   l a w n m o w e r   a n d   d r a g   t h e i r   f i n g e r   t o   r e p o s i t i o n   t h e   l a w n m o w e r   i n   a   d i f f e r e n t   l o c a t i o n   n m o w e r   a n d   d r a g   a r o u n d   t h e   c e n t e r   t o   r o t a t e   t h e   A f t e r   w a y p o i n t s   h a v e   b e e n   g e n e r a t e d ,   t h e   u s e r   w i l l   o f t e n   w a n t   t o   c h a n g e   s o m e   o f   t h e   s e t t i n g s   f o r   t h o s e   w a y p o i n t s .   I n   t h e   W a y p o i n t   a n d   M i s s i o n   m e n u ,   t h e   u s e r   c a n   c l i c k   t h e   b u t t o n   t o   s e l e c t   w a y p o i n t s ,   w h i c h   d e .   N o w ,   i f   t h e   u s e r   t o u c h e s   t h e   s c r e e n   a r e a   o v e r   a   w a y p o i n t ,   t h a t   w a y p o i n t   w i l l   t u r n   g r e e n   i n d i c a t i n g   i t   h a s   b e e n   s e l e c t e d .   T h e   u s e r   m a y   a l s o   t o u c h   a n d   d r a g   a   r e c t a n g l e   t o   s e l e c t   m u l t i p l e   w a y p o i n t s ,   w h i c h   w i l l   r e m a i n   o n   s c r e e n   u n t i l   t h e   u s e r   d r a g s   a n o t h e r   b o x   o r   l e a v e s   w a y p o i n t   s e l e c t i o n   m o d e .   W i t h   s o m e   w a y p o i n t s   s e l e c t e d ,   t h e   u s e r   c a n   c l i c k   t h e   b u t t o n   t o   e d i t   w a y p o i n t s ,   d o w n   b o x e s   f o r   c h a n g i n g   a l l   o f   t h e   s e t t i n g s   w h i c h   t i o n ,   w h e n   a   w a y p o i n t   h a s   b e e n   s e l e c t e d ,   t h e   u s e r   c a n   a g a i n   t o u c h   t h e   a r e a   o v e r   t h a t   w a y p o i n t   a n d   d r a g   t h e i r   f i n g e r   w h i c h   w i l l   d r a g   t h e   w a y p o i n t   f r o m   i t s   c u r r e n t   p o s i t i o n .   W h e n   t h e   e   n e w   p o s i t i o n .   W h e n   t h e r e   a r e   m u l t i p l e   w a y p o i n t s   s e l e c t e d ,   t h e   u s e r   m a y   t o u c h   a n y w h e r e   w i t h i n   t h e   s e l e c t i o n   b o x   a n d   d r a g   t o   r e p o s i t i o n   a l l   O n e   o f   t h e   b i g g e s t   l i m i t a t i o n s   o f   m o s t   A U V   m i s s i o n   p l a n n i n g   a p p l i c a t i o n s   i s   t h e i r   i n a b i l i t y   t o   r a p i d l y   c h a n g e   t h e i r   p a t h s .   A   p r o b l e m   f r e q u e n t l y   f a c e d   b y   t h o s e   w h o   d e p l o y   A U V s   i s   t h e   c h a n g e   i n   w a t e r     .   A l g o r i t h m   t o   f i n d   a   p a t h   a r o u n d   a   n o   f l y   z o n e   ( l e f t )   a n d   a n   e x a m p l e   p a t h   g e n e r a t e d   a r o u n d   a   n o   f l y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R A     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       G E M M P   -   A   G o o g l e   M a p s   E n a b l e d   M o b i l e   M i s s i o n   P l a n n i n g   T o o l   f o r   A u t o n o m o u s   ( S t e v e n   D .   S e e l e y   J r . )   1 0 3 O f t e n   t h i s   w i l l   r e q u i r e   t h e   o p e r a t o r   t o   e i t h e r   w a i t   u n t i l   h i g h   t i d e   o r   c h a n g e   t h e   m i s s i o n   i n   o r d e r   t o   p r e v e n t   t h e   v e h i c l e   f r o m   r u n n i n g   a g r o u n d .   G E M M P   p r o v i d e s   t h e   a b i l i t y   t o   c r e a t e   n o - f l y   z o n e s   o n   t h e   f l y   t h a t   w i l l   m o d i f y   t h e   p a t h   o f   t h e   A U V   t o   a v o i d   a r e a s   t h a t   c o u l d   b e   p o t e n t i a l l y   h a z a r d o u s t o   t h e   A U V .   E v e n   a f t e r   a   m i s s i o n   h a s   b e e n   c r e a t e d   a n d   w a y p o i n t s   g e n e r a t e d ,   G E M M P   a l l o w s   t h e   o p e r a t o r   t o   c r e a t e   n o - f l y   z o n e s ,   w h i c h   a r e   c l o s e d   p o l y g o n a l   r e g i o n s   w h e r e   t h e   A U V   w i l l   n o t   b e   a l l o w e d   t o   t r a v e l   o v e r .   A f t e r   s u c h   a   r e g i o n   o r   r e g i o n s   a r e   d e f i n e d ,   G E M M P   a u t o m a t i c a l l y   a d j u s t s   t h e   w a y p o i n t s   a r o u n d   t h e s e   r e g i o n s .   D e t a i l s   o f   t h i s   s t e p   a r e   g i v e n   b e l o w .   T h e   a l g o r i t h m   w e   u s e   c o n s i s t s   o f   3   m a j o r   s t e p s   d e r i v e d   f r o m   a l g o r i t h m s   d i s c u s s e d   i n   [ 3 ]   a n d   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   7 .     1 .   G i v e n   t h e   r e c t a n g u l a r   a r e a   v i s i b l e   o n   t h e   s c r e e n   a n d   t h e   p o l y g o n a l   a r e a s   g i v e n   b y   t h e   n o - f l y   z o n e s ,   c r e a t e   a   r e c t a n g u l a r   p o l y g o n   w i t h   h o l e s ,   w h e r e   t h e   p o l y g o n a l   s h e l l   i s   t h e   r e c t a n g u l a r   a r e a   s u r r o u n d i n g   t h e   a r e a   o f   t h e   m a p   v i s i b l e   o n   t h e   s c r e e n ,   a n d t h e   h o l e s   a r e   t h e   p o l y g o n a l   a r e a s   d e f i n e d   b y   t h e   n o - f l y   z o n e s .     2 .   F r o m   t h i s   p o l y g o n ,   c r e a t e   a   m e s h   c o n n e c t i n g   a l l   o f   t h e   v e r t i c e s   o f   t h e   p o l y g o n   w h i c h   d o   n o t   p a s s   t h r o u g h   n o - f l y   z o n e .   T h e   e d g e s   i n   t h i s   m e s h   r e p r e s e n t   a l l   t h e   p o s s i b l e   p a t h s   t h e   A U V   c a n   t a k e   t o   g e t   f r o m   i t s   s t a r t   t o   d e s t i n a t i o n   p o i n t   w i t h o u t   p a s s i n g t h r o u g h   t h e   n o - f l y   z o n e .     3 .   G i v e n   t h i s   m e s h ,   c o n s t r u c t   a   g r a p h   o f   n o d e s   w i t h   c o n n e c t i o n s   b e t w e e n   n o d e s   r e p r e s e n t i n g   e d g e s   i n   t h e   m e s h .   U s i n g   D i j k s t r a s   a l g o r i t h m   [ 4 ] ,   c a l c u l a t e   t h e   s h o r t e s t   p a t h   t h r o u g h   t h i s   g r a p h ,   a n d   t h e n   c r e a t e   w a y p o i n t s   f r o m   t h e   v e r t i c e s   o f   t h i s   p a t h   a n d   a d d   t h e m   t o   t h e   m i s s i o n   p l a n .     A d d i t i o n a l l y ,   t h e   n o   f l y   z o n e s   a l s o   s h o r t e n   t h e   l e g s   o f   a   l a w n m o w e r   p a t t e r n   s u c h   t h a t   i t   r e m a i n s   o u t s i d e   o f   a   n o   f l y   z o n e .   T h i s   i s   d o n e   b y   d e t e c t i n g   i f   a   l e g   i n t e r s e c t s   w i t h   t h e   b o u n d a r y   o f   t h e   n o   f l y   z o n e ,   a n d   f i n d i n g   t h e   i n t e r s e c t   p o i n t   a n d   a d j u s t i n g   t h e   l e g   s u c h   t h a t   i t   e n d s   a t   t h a t   i n t e r s e c t i o n   p o i n t .   A n   e x a m p l e   o f   a n   a d j u s t e d   l a w n m o w e r   p a t t e r n   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   8 .             F i g u r e   8 .   L a w n m o w e r   p a t t e r n   a d j u s t e d   t o   r e m a i n   o u t s i d e   o f   a   n o   f l y   z o n e .       4 . 3 .   W a y p o i n t   T e m p l a t e s   I t   i s   v e r y   c o m m o n   t o   h a v e   t h e   s a m e   p a t t e r n   u s e d   i n   s e v e r a l   d i f f e r e n t   m i s s i o n s .   G E M M P   p r o v i d e s   t h e   a b i l i t y   t o   c r e a t e   p a t t e r n   t e m p l a t e s   o n   t h e   f l y .   T h e   t e m p l a t e   i n t e r f a c e   p r o v i d e s   t h e   u s e r   w i t h   t h e   a b i l i t y   t o   t a k e   t h e   w a y p o i n t s   w h i c h   a r e   c u r r e n t l y   a d d e d   t o   t h e   m i s s i o n ,   a n d   c r e a t e   a   t e m p l a t e   f r o m   t h e m ,   o r   t o   l o a d   a n   e x i s t i n g   t e m p l a t e   i n t o   t h e   c u r r e n t   m i s s i o n .   I n   e i t h e r   c a s e ,   t h e   u s e r   s e l e c t s   a   r e f e r e n c e   p o i n t   b y   c l i c k i n g   t h e   S e t   R e f e r e n c e   P o i n t   b u t t o n   a n d   t h e n   t a p p i n g   t h e   s c r e e n ,   w h i c h   i s   t h e n   m a r k e d   w i t h   a   s m a l l   c i r c l e   i n d i c a t i n g   t h a t   l o c a t i o n   i s   t h e   r e f e r e n c e   p o i n t .   I f   t h e   u s e r   c l i c k s   t h e   S a v e   T e m p l a t e   b u t t o n ,   t h e   t e m p l a t e   w i l l   b e   s a v e d   s u c h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.