I A ES   I n te r n at i o n al   Jo u r n al   o A r ti fi c i al   I n te l l i ge n c e   (I J - AI)   V o l .   9 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20 ,   pp .   488 ~ 496   IS S N :   2252 - 8938 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j a i . v 9 .i 3 . pp 488 - 496             488       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j ai . i ae s c or e . c om   M o d e l l i n g   o f   t i m e - t o   c o l l i si o n   f o r   u n m a n n e d   a e r i a l   v e h i c l e   u s i n g   p a r t i c l e s s w a r m   o p t i m i z a t i o n       S u l ai m an   b i n   S ab i k an 1 ,   N aw aw i .   S . W 2 ,   N A A   A z i z 3   1 C e nt r e   f o r   R o bo t i c s   a nd   I ndus t r i a l   A ut o m a t i o ( C e R I A ) ,   F a ku l t i   T e kno l o g i   K e j ur u t e r a a E l e kt r i d a n   E l e k t r o ni k   (F T K E E ) ,   U ni v e r s i t i   T e kn i ka l   M a l a y s i a   M e l a ka   ( U T e M ) ,   M a l a y s i a   2 S c hoo l   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   F a c ul t y   of   E ng i ne e r i ng ,   U n i v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a ,   M a l a y s i a   3 F a c ul t y   of   E ng i ne e r i ng   a nd   T e c hno l o gy ,   M u l t i m e d i a   U n i v e r s i t y ,   M e l a k a ,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e F e b   6 ,   20 20   R e v i s e A pr   5 ,   20 20   A c c e pt e M a y   21 ,   20 20       A   m e t ho f o r   t he   de v e l o pm e n t   o f   T i m e - to - C o l l i s i o ( T T C )   m a t he m a t i c a l   m o de l   f o r   o ut do o r   U nm a nne d   A e r i a l   V e h i c l e   ( U A V )   us i ng   P a r t i c l e s   S w a r m   O pt i m i z a t i o ( P S O ) ,   a r e   pr e s e n t e d .   T T C   i s   t he   t i m e   r e qu i r e f or   a   U A V   e i t he r   t o   c o l l i d e   w i t a ny   s t a t i c   o bs t a c l e   o r   c o m pl e t e l y   s t o w i t ho u t   a p pl y i ng  a ny   br a ki ng   c o nt r o l   s y s t e m   w he t he   t hr o t t l e   i s   f u l l y   r e l e a s e d.   T hi s   m o de l   pr o v i de s   pr e di c t i o ns   o f   t i m e   be f o r e   U A V   w i l l   c o l l i de   w i t t he   o bs t a c l e   i t he   s a m e   pa t b a s e o t he i r   pa r a m e t e r ,   f o r   i ns t a nc e ,   c ur r e n t   s pe e a n pa y l o a d.   H o w e v e r ,   t h i s   pa pe r   f o c us   o t he   m e t ho do l o gy   of   t he   i m pl e m e n t a t i o o f   P S O   t o   de v e l o t he   T T C   m o de l   f o r   5   di f f e r e nt   s e t   o f   pa y l o a ds .   T hi s   w o r ut i l i z e s   a   qua dc o pt e r   a s   o ur   t e s t be s y s t e m   t ha t   e qui ppe w i t a   G l o ba l   P o s i t i o ni ng   S y s t e m   ( G P S )   r e c e i v e r   un i t ,   a   f l i g ht   c o nt r o l l e r   w i t d a t a   r e c o r di ng   c a pa bi l i t y   a nd  g r o und  c o nt r o l   s t a t i o f o r   r e a l - t i m e   m o ni t o r i ng .   T h e   r e c o r de o nbo a r f l i g ht   m i s s i o da t a   f o r   di f f e r e n t   s e t   o f   pa y l o a ds   ha s   b e e a n a l y z e t de v e l o a   m a t he m a t i c a l   m o de l   o f   T T C   t hr o ug t he   P S O   a ppr o a c h.     T he   ho r i z o nt a l   g r o und  s p e e d ,   t h r o t t l e   m a g ni t ude s   a nd  f l i g ht   t i m e   s t a m p   a r e   e xt r a c t e f r o m   t he   o n - bo a r q ua dc o pt e r   f l i g ht   m i s s i o n .   P S O   a l g o r i t hm   i s   us e t o   f i nd  t he   o pt i m a l   l i n e a r   T T C   m o de l   f unc t i o n,   w h i l e   t he   m e a s q ua r e   e r r o r   i s   us e t o   e v a l ua t e   t he   be s t   f i t ne s s   o f   t he   s o l ut i o n.   T he   r e s ul t s   o f   t he   T T C   m a t he m a t i c a l   m o de l   f o r   e a c pa y l o a a r e   d e s c r i be d .   Ke y w or d s :   Co l l i s i o a v o i da n c e   s y s t e m   P a rt i c l e   s w a r m   o pt i m i z a t i o n   T i m e - to - c o l l i s i o n   U n m a nn e d   a e r i a l   v e h i c l e   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   N a w a w i ,   S . W ,   S c h o o l   of   E l e c t ri c a l   E ngi n e e ri n g ,   F a c ul t y   of   E n g i n e e ri n g,   U n i v e r s i t i   T e kn o l o gi   M a l a y s i a ,   M a l a y s i a .   E m a i l :   s o ph a n@ f ke . ut m . m y       1.   I N TR O D U C TI O N   T T C   pa ra m e t e r s   ha s   o f t e n   b e e n   us e a s   a   ri s a s s e s s m e n t   m e t r i c   f o r   t ra f f i c   s a fe t y   a n a l y s e s   [1] i de nt i fy   t r a f f i c   s a fe t y   i m pa c t s ,   s uc h   a s   i n   [ 2] ,   d ri v i n s i m ul a t o r s   [3 ] ,   i m p r o v e   v e h i c l e   s a f e t y   t o   pr ov i de     a   m o r e   a c c ura t e   r e s u l t   t h a t   c o ul be   us e i n   a   c o l l i s i o n   a v o i da n c e   s y s t e m   [4]   a n de t e r m i n i ng  t h e   t i m e   b e f o r e   r e a r - e n c o l l i s i o n   [5] .   T T w a s   i n t r o duc e by   [6] .   S o m e   r e s e a r c h   h a s   b e e n   c a rr i e o ut   o n   T T w i t   di f fe r e nt   t e r m s ,   s uc h   a s   G a T i m e   (G T ) ,   E n c r o a c hm e nt   T i m e   (E T ),   D e c e l e r a t i o n   R a t e   (D R ),   P r o po r t i o n   o S t o ppi ng  D i s t a n c e   (P S D R a t i o ,   P o s t - E n c r o a c hm e n t   T i m e   (P E T a n I ni t i a l l y   A t t e m pt e P o s t - E n c r o a c hm e n t   T i m e   (IA P T ) .   G T   i s   s i m i l a r   t o   T T [ 7] .   A c c o r di n t o   H a y w a r a n d   F e de r a l   H i gh w a y   A dm i ni s t ra t i o n ,   U . S .   D e pa rt m e nt   o f   T r a n s po r t a t i o n   (F H W A ),   f o r   e xa m pl e ,   T T c a n   b e   de f i n e a s   t h e   t i m e   r e qui r e f o r   t w o   v e h i c l e s   t o   c o l l i de   i f   t h e y   c o n t i n ue   a t   t h e i r   p r e s e n t   s pe e a n o n   t h e   s a m e   p a t h.   I n   2008 ,   F H W A   c o m b i n e t r a f f i c   s i m ul a t i o n   a nd  a ut o m a t e t ra f f i c   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   A r t i f   I n t e l l   IS S N :   2252 - 8938       Mode l l i ng  of   t i m e - t c ol l i s i o f or   u nm anne a e r i a l   v e h i c l e   u s i ng . . .   ( Sabi k an,   S )   489   c o n f l i c t   a na l y s i s   t o   de ve l o a   s of t w a r e   ut i l i t y   r e fe rr e t o   a s   a   s urr o ga t e   s a f e t y   a s s e s s m e n t   m o de l   (S S A M ).     In   f r e e w a y   s i m ul a t i o n   m o de l s ,   T T i s   o f t e n   a   c r i t i c a l   e l e m e n t   o f   a   dr i v e r ’s   t ra j e c t o r y   m a na ge m e nt     de c i s i o n - m a ki n p r o c e s s   a n h a s   b e e n   us e a s   a   c ue   fo r   de c i s i o n - m a k i n i n   t r a f f i c   c o n f l i c t s   r e s e a r c h   a nd  f o r   a c t i v a t i ng  a   d r i v e s uppo rt   s y s t e m   s uc h   a s   CA S   [8] .   I a d di t i o n ,   T T ha s   p r o v e n   t o   b e   a n   e f fe c t i ve   m e a s ur e   fo r   r a t i n t h e   s e v e r i t y   of   t r a f f i c   c o n f l i c t s   a n f o r   di s c r i m i na t i n c r i t i c a l   f r o m   n o rm a l   b e h a v i o r.   I n   p ri n c i p l e ,   t h e   l o w e r   t h e   T T C ,   t h e   hi g h e r   t h e   ri s o f   a   c o l l i s i o n .   A n y   s y s t e m   w i t h   ha v e   pr e de f i n e i n f o r m a t i o n   a b o ut   T T C   i s   a n   a dv a nt a ge   i n   o r de r   t o   i m p r o v e     t h e   de c i s i o n - m a k i n p r o c e s s   a n o f fe r   go o pe r s pe c t i v e s   i n   t h e   u n de r s t a n di ng  t h e   n a v i g a t i o n   c o nt r o l   a l go ri t hm   t o   a v o i a   c o l l i s i o n.   T h i s   i n f o r m a t i o n   h e l ps   t o   re duc e   de pe n de n c y   o n   ph y s i c a l   i n f o r m a t i o n   l i ke   di s t a n c e   a nd  s pe e d.   F o e xa m pl e   i n   [9 ] ,   p r o po s e a   c o l l i s i o n   w a rn i n g   a l go ri t hm   b a s e o t h e   T T C   e s t i m a t i o fo r   t ra f f i c   s a fe t y   i n   t h e   s c e na r i o   o f   a n   a r t e ri a l   r o a w i t h   o n - ra m p   u n de r   a   c o nn e c t e e n v i r o nm e nt .   T h e   G P S   b a s e i n f o r m a t i o n   o f   v e h i c l e s   i s   a s s u m e t o   b e   c o l l e c t e by  t h e   r o a ds i de   de v i c e   s uc h   a s   po s i t i o n ,   t ra v e l l i n g   di r e c t i o n   a nd  v e l oc i t y .   T h e n ,   t h e   T T o f   a   pa i r   o f   ve h i c l e s   i n   a rt e r i a l   r o a a n o n - r a m i s   e s t i m a t e b a s e o n   t h e i r   po s i t i o n ,   t ra v e l l i n g   di r e c t i o n   a n v e l o c i t y   di f fe r e n c e .   B e s i de   t h a t ,   v i s ua l   c o n t r o l   o f   v e h i c l e   b r a k i n g   b a s e d   o n   T T i n f o r m a t i o w a s   i n t r o duc e by   [10] .   H ow e ve r ,   t h e   i m p l e m e n t a t i o n   i s   l i m i t e o n l y   fo r   t h e   g r o u n v e h i c l e s   s c e n a r i o .   F r o m   t h e   pr e v i o us   w o r ks   m e nt i o n e a b ov e ,   t h e   T T a l go r i t h m   i s   a n   i n e s s e nt i a l   m e t h o i n   t ra f f i c   m o de l l i n s o f t w a r e   a n c o l l i s i o n   a v o i da n c e   s y s t e m   fo r   gr o und  v e r hi c l e s .   H ow e ve r ,   t h e   us e   of   T T v e h i c l e   a l go ri t hm   m o de l   a s   a   ri s a s s e s s m e n t   m a t r i f o r   CA S   i n   a n   a e ri a l   v e h i c l e ,   e s pe c i a l l y   f o r   a n   u nm a nn e a e r i a l   v e h i c l e   i s   r e l a t i v e l y   s t i l l   u n de r - e xpl o r e d .   T h e   T T m o de l   p rov i de s   i m po r t a nt   p a r a m e t e r s   t ha t   c a b e   ut i l i z e a s   a   r i s a s s e s s m e n t   m a t r i f o r   CA S   a na l y s e s   i n   t h e   U A V   s ys t e m   a s   h a s   b e e n   a pp l i e o n   t h e   gr o u n v e h i c l e .   T h e r e f o r e ,   i t hi s   w o r k,   w e   pr o po s e a   m e t h o t o   de v e l o a   m a t h e m a t i c a l   m o de l   of   T T f o r   t h e   U A V   s y s t e m   a n us i ng  P S O   f o r   m o de l l i ng  o pt i m i z a t i o n   pu r po s e ,   w h e r e   t h e   o b j e c t i v e   i s   t o   m i ni m i z e   t h e   d i f f e r e n c e   b e t w e e n   t h e   m o de l   a nd  t h e   a c t ua l   s y s t e m .   PSO - B a s e d   o pt i m i z a t i o n   i s   w i de l y   e n c o un t e r e i n   v a ri o us   f i e l ds   of  s c i e n c e   a n t e c hn o l o gy ,   s u c h   a s   t o   m i ni m i z e   t h e   w a t e r   de f i c i t   o f   a   r e s e r v o i r   s y s t e m   [11] ,   t o   f i n d   t h e   o pt i m a l   de p l oy m e n t   o f   t h e   w i r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r c ov e r a ge   de v i c e   t o   ge t   b e t t e r   qua l i t y   of   s e r v i c e   of   t h e   W i r e l e s s   S e r v i c e s   N e t w o r (W S N [12] m o b i l e   r o bo t   ob s t a c l e   a vo i da n c e   a l go ri t hm   [ 13]   a n m ul t i p l e - U A V   po s i t i o n i n a l go r i t h m   t ha t   c a m a x i m i z e   t h e   p r o po s e t o t a l   ut i l i t y   a t   e a c po s i t i o n   upda t e [14] .   P a rt i c l e s   S w a r m   O pt i m i z a t i o n   (P S O o pt i m i z a t i o t e c hn i q ue   i s   de v e l o pe by   [15] .   I t   i s   i n s p i r e by   t h e   s o c i a l   b e ha v i o r   o f   b i r f l o c ki n g   o f i s s c h o o l i ng.     P S O   ha s   b e e n   s u c c e s s f ul l y   a ppl i e i n   m a n y   r e s e a r c a n d   a p pl i c a t i o n   a r e a s .   F o r   i n s t a n c e ,   P S O   w a s   a ppl i e t o   f i n t h e   o pt i m a l   a rr a nge m e n t   o f   t h e   s e n s o r s   t h a t   g i v e   t h e   b e s t   c ove r a ge   i n   W S N ,   a n d   s o l v i n o pt i m i z a t i o n   pr o b l e m s   o f   e l e c t r i c   po w e r   s y s t e m s   [16] .   T h e r e f o r e ,   t h i s   pa pe r,   a   n e w   m e t h o do l o g y   fo r   a n   e s t i m a t e   a nd  m o de l l i n t h e   T T f o r   U A V   w i t h o ut   a ppl y i n b ra ki ng  c o n t r o l   i n   t h e   r e a l   w o r l e n v i r o n m e nt   i s   p r e s e nt e d.   T h e   r e a l   d a t a   a r e   c o l l e c t e a n f i l t e r e f r o m   t h e   r e a l   s y s t e m   i t h e   u n c o n t r o l l e e n v i r o nm e nt .   T hi s   i s   a   c h a l l e n g i n p r o c e dur e   t o   c o m pl y   b e c a us e   o e n v i r o n m e n t a l   f a c t o r s .   T h e   na t u ra l l y   w i n s pe e v e c t o r s ,   f l y i n a l t i t ude ,   e xpe r i m e n t a l   s i t e   t e m pe ra t u r e   a n d   h u m i di t y   a r e   m o n i t o r e a n r e c o r de c o n t i nuo us l y .   A   qua d c o pt e r   ha s   b e e n   de s i g n e a n de v e l o pe a s   o ur   U A V   t e s t be s y s t e m   pl a n t .   T h i s   pa pe r   i s   o rga ni z e a s   f o l l ow s :   T h e   s e c o n s e c t i on  p r e s e n t s   t h e   T T m o de l   f o r   U A V     s y s t e m   w h i c h   i n c l ude s   t h e i r   de s i g n   o f   e xp e r i m e nt s ,   t h e   de f i ni t i o n   o f   T T pa ra m e t e r   a nd  s pe c i f i c a t i o n   of   o ur   t e s t b e s y s t e m .   T h e   t hi r s e c t i o n   p r e s e nt s   t h e   e xpe r i m e nt   da t a   c o l l e c t i o n   a nd  o pt i m i z a t i o o f   T T pa ra m e t e us i n P S O   a l go ri t hm .   T h e   f o ur t h   s e c t i o n   i s   de v o t e t o   t h e   r e s ul t s   a nd  di s c us s i o n   o f   T T m o de l .     F i na l l y ,   i n   s e c t i o 5   t h e   pa pe r   i s   c o n c l ude d   a n d   f ut u r e   p a t o o ur  w o r i s   di s c us s e d.       2.   TI M TO   C O LLI S I O N   M O D EL   I N   U A V   S Y S TE M     In   t hi s   s e c t i o n ,   a   n e w   m e t h o do l o g y   t o   d e ve l o a   m o d e l   of   T T f o r   U A V   i s   pr e s e n t e d.   It   c o n s i s t s   o t w o   m a j o r   s t e ps ,   f i r s t l y   i s   pl a t f o r m   de v e l o pm e n t   a nd  s e c o n dl y   i s   f l i gh t   m i s s i o d a t a   c o l l e c t i o n .     2. 1 .     U A V   t e s tb e d   d e v e l o p m e n t   T h i s   w o r ks   us e O P S ’s   qua dc o pt e r   a s   o ur   r e s e a r c h   p l a t f o r m   a s   pub l i s h e i [17] .   T hi s   pl a t f o r m   s y s t e m   b a s e o n   O pe n - S o ur c e   P r o j e c t   (O P S [18]   w i t h   P ID   c o n t r o l l e r .   T h e   qua dc o pt e r   e qui ppe d     w i t h   a n   e xt e rn a l   G P S   o n - b o a r s e n s o r ,   P IX H A W K   f l i ght   c o n t r o l l e r ,   R t ra n s m i t t e r,   a   r e c e i v e r   a n M i s s i o n   P l a nn e r   s o f t w a r e   a s   a   G r o u n Co nt r o l   S t a t i o n   (G CS w i t h   l o w - l a t e n c y   2. 4G H z   ra di o ‐b a s e t e l e m e t r y   s y s t e m   fo r   c o m m u ni c a t i o n s .   T h e   t o t a l   b o d y   w e i gh t   (b a t t e r y   i n c l u de d)  i s   2534g .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8938     I n t   J   A rt i f   I nt e l l V o l .   9 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20 :     488     4 96   490   2 . 2 .     F l i gh t   m i s s i o n   d ata  c o l l e c ti o n   F i gu r e   1.   i l l us t ra t e   t h e   T T de f i ni t i o n   p a r a m e t e r s   f o r   qua dc o pt e r   p l a t f o r m   i n   t h e   r e a l     e n v i r o n m e n t   c o n d i t i o n.   A l l   p a ra m e t e r s   r e qui r e c a n   b e   e xt r a c t e f r o m   o n - b o a r e xt e rna l   s t o ra ge     of   f l i gh t   c o n t r o l l e r.   A t   t h e   s a m e   t i m e ,   g r o u n d   c o n t r o l   s o f t w a r e   a r e   us e t o   m o n i t o r   t h e   f l i g ht   m i s s i o   a l o n t h e   e xpe r i m e n t   pe r f o r m e d,   a nd  w i n s pe e m e t e r   c o nt i n uo us l y   r e c o r de t h e   w i n s pe e d,   t e m pe r a t u r e   a n h u m i d i t y .   V b   i s   de f i n e a s   t h e   c u rr e n t   qu a dc o pt e r   h o ri z o nt a l   s pe e w h e n   t h e   t hr o t t l e   s t o s i gna l   i s   r e c e i v e f r o m   t h e   gr o u n c o n t r o l .   V f ,   i s   s t o s pe e o qua dc o pt e r .   W e   de f i n e   t o   0. 02  m / s   i s   a s   s t o s p e e d   ra n ge   v a l ue .   v iw ,   i s   a n   a v e ra ge   s pe e of   w i n a l o n t h e   f l i g ht   m i s s i o n ,   w io   ,   i s   q ua dc o pt e r   p a y l o a i n   g r a m ,   a n t lb ,   i s   t h e   t i m e s   a r e   r e qui r e t o   qua dc o pt e r   s t o w i t h o u t   a n y   a ppl y i n b r a k i n c o n t r o l   s y s t e m   t t h e m .     F o r   s a f e t y   a n d   l o n ge s t   f l i g ht   t i m e   r e a s o n s   du ri n g   e xpe ri m e n t ,   l i g ht   pa y l o a ds   r a nge s   f r o m   0   g r a m   t o   200  g r a m s   a r e   s e l e c t e d.   O t h e r   t ha n   t h a t ,   m a x i m um   s pe e o f   o ur   pl a t f o r m   i s   l i m i t e d   t o   m / s .           F i gu r e   1.   T T C   de f i ni t i o f o r   qu a dc o pt e r   p l a t f o r m       A l l   d a t a   c o l l e c t i o n   f r o m   o ur  e xpe ri m e n t s   c o n s i de r e t h e   t e l e c o m m uni c a t i o n   l a t e n c y ,   v e h i c l e   a l t i t ude   a n di r e c t i o n   a n a l s o   w i n f l ow   v e l o c i t y   o n   t h e   e xpe ri m e n t   l o c a t i o n .   T h e   de s i g n   o e xpe r i m e n t s   t o   m e a s u r e m e nt   o f   T T C   pa ra m e t e r s   i s   n o t   e a s i l y   s t r a i g ht   fo r w a r d   a s   g r o u n d   v e h i c l e ,   e s pe c i a l l y   i n   t h e   un c o nt r o l l e e n v i r o nm e n t .   U A V s   a r e   o pe r a t e w i t h o ut   a   h u m a n   pi l o t   o n   b o a r d ,   o t h e r w i s e ,   t h e   v e h i c l e   r e m o t e l y   c o n t r o l l e by   a   pi l o t   f r o m   a   g r o un c o n t r o l   s t a t i o n .   S i gna l   d a t a   i s   a l w a y s   t ra n s m i t t e w i r e l e s s l y   fo r   c o n t r o l l i n t h e   v e h i c l e   a n r e a l - t i m e   da t a   m o ni t o ri n g ,   t h e r e fo r e   da t a   t r a n s m i s s i o n   l a t e n c y   i s   i n v o l ve [19] B e s i de s   t ha t ,   c o n s i de r a t i o n   o f   t h e   U A V ’s   c a pa b i l i t y   t o   o pe ra t e   w i t h   hi g h   a gi l i t y   a n ra pi m a n e uv e r i n gs .   D e s pi t e   t h i s   ra pi m a n e uv e r i n gs   a b i l i t y ,   t h e   a l t i t ude   a nd  t h e   di r e c t i o n   o f   U A V   n e e t o   c o n t r o l   t hr o ug h o u   t h e   e xpe r i m e nt s .   T h e   s a m e   h o r i z o nt a l   a l t i t ude   f l i g h t   p a t h   a n a l s o   t h e i r   d i r e c t i o n   ha s   b e e n   s pe c i f i e d     fo r   a l l   e xpe r i m e nt s .   F i na l l y ,   t h e   w i n v e l oc i t y   ve c t o r   h a s   a   s i g n i f i c a n t   n o n l i n e a r   e ff e c t   o n   t h e   na v i ga t i o n,   i n e rt i a l   o r i e n t a t i o a nd  ra t e s   o f   t h e   v e h i c l e .   W i n d   s pe e da t a   w i l l   b e   m e a s u r e t hr o ug h o ut   t h e   e xpe r i m e n t .   R e a l   da t a   f o r   e a c h   U A V   f l i gh t   m i s s i o n   i s   c o l l e c t e i n   o rde r   t o   m e a s ur e   t h e i r   t i m e   t o   c o l l i s i o n.     D a t a   f o r   e a c f l i g h t   s e t t i ng  n e e ds   t o   b e   a n a l y z e f i r s t   t o   ge t   r e qui r e p a r a m e t e r s .   P S O   a l go r i t hm   i s     us e t o   o pt i m i z e   t h e s e   m o de l .   T h e   c o m m u ni c a t i o l a t e n c y   f a c t o r   i s   n o t   p r e s e n t e i n   o u r   T T   m o de l l i n de v e l o pm e n t .   T h e   a v e r a ge   w i n s pe e du r i ng  t h e   f l i g h t   m i s s i o n   h a s   b e e n   r e c o r de s e pa ra t e l y   us i n w i n d   s pe e do m e t e r   a t   t h e   po s i t i o n   o n   5   m e t e r s   h e i g h t .   D uri n t h e   e xpe r i m e nt s   w i t h   w e a t h e r   c o n di t i o n   l i ke   a i t e m pe ra t u r e ,   r e l a t i v e   h u m i d i t y   a n w i n s pe e a r e   t a ke n   us i ng  h a nd - h e l d i gi t a l   a n e m o m e t e r .   T hi s   m e t e r   i s   po r t a b l e   a n h a v e   U S B   r e a l   t i m e   da t a   upl o a di n g   f un c t i o n s   t o   a l l o w   m e a s ur e m e nt   d a t a   t o   b e   c o n t i n u o us l y   r e c o r de i n   t h e   c o m put e r .   N o r m a l l y ,   e a c f l i g h t   m i s s i o r e qui r e a r o und  15 - 20  m i nut e s   a n d   t hi s   w i l l   p r o v i de   30  a c c e pt e da t a   s e t s   a v e r a ge l y .   T h a t   m e a n s ,   t o   t i m e s   o f l i gh t   m i s s i o n   a re   r e qui r e i n   o r de r   t o   ge n e r a t e   200  r o w s   of   T T da t a   s e t ,   fo r   e a c h   pa y l o a d.   W e   di v i de d   pa y l o a i n t o   s c a l e s ,   0,   50, 1 00, 1 50  a n 200  g r a m s .   A f t e r   e a c h   s e s s i o n   of   e xpe r i m e n t ,   t h e   b a t t e r y   n e e ds   t o   r e c h a r ge   t o   e n s u r e   t h e   b a t t e r y   l e ve l s   w i l l   n o t   a f f e c t   o ur   da t a   c o n s i s t e n c y .   D a t a   r o w   l i s t   o f   f l i ght   m i s s i o w e r e   do w n l o a de f r o m   e xt e rna l   o n - b o a r d   c o n t r o l l e r   s t o r a ge   c o n s i s t   o f   h u ge   i n f o r m a t i o n.   E a c r o w   h a s   t h e i o w n   t i m e s t a m p   i m i c r o s e c on ds .   In   o rde r   t o   e xt r a c t   t h e   r e qui r e da t a ,   a   T T e xt ra c t e a l go r i t hm   i s   de v e l o p e d.   T h a t   a l go r i t h m   ob j e c t i ve   i s   t o   s e l e c t   h o r i z o n t a l   s p e e (f i r s t   p a ra m e t e r ),   w hi c h   r e qu i r e s   i n f o r m a t i o n   o f   a l t i t ude ,     t i m e   s t a m a n G l o b a l   P o s i t i o n i n (G P S s pe e d.   T h e   s e c o n pa ra m e t e r   i s   t o   de f i n e   t h e   s t a r t i n t i m e   t o   c a l c ul a t e      p a r a m e t e r .   A f t e t ha t   t h i s   p a r a m e t e w i l l   b e   c a l l e a s    .   T h e s e   p a r a m e t e r s   e xt ra c t e d   b y   c o m pa ri n t h e   m a g ni t ude   o f   R CIN   s i gna l   r e c e i ve f r o m   t he   gr o u n c o n t r o l   s t a t i o n.   R CIN   s t a rt e c o un t e w h e n   t h e   m a g ni t ude   o f   R CIN   dr a s t i c a l l y   c h a nge   ov e r   t h a n   1 00  u ni t s .   T h e   R CIN   s i g na l   ( i n   b l ue   c o l o ur c h a ngi n i s   s h o w n   i n   F i g u r e   2 .   T h e   n e xt   s t e o f   T T e xt ra c t e a l go ri t hm   i s   t o   de t e r m i n e   t h e   s t o po i n t .     T h i s   i s   do n e   by   c o n t i n uo us l y   f i n d i n t h e   l o w e s t   G P S   s pe e a f t e r   t h e   s t a r t i n po i nt .   T h e   s pe e i s   b e l ow   t h a 0. 02  m / s   i s   c o n s i de r e a s   s t o ppi n g   po i nt .   F i na l l y ,   t h e      c a b e   e a s i l y   c a l c ul a t e   by   s u b t r a c t i ng  s t a r t i n     F li g h t   d i r e c t i o n              Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   A r t i f   I n t e l l   IS S N :   2252 - 8938       Mode l l i ng  of   t i m e - t c ol l i s i o f or   u nm anne a e r i a l   v e h i c l e   u s i ng . . .   ( Sabi k an,   S )   491   po i n t   a n d   s t o ppi n g   po i nt .   A s   a   r e s ul t ,   t w o   di m e n s i o n s   o f   T T da t a   s e t   f o r   e a c h   p a y l o a a r e   c o m pi l e w hi c i s   c o n s i s t   o f   s pe e a n d   t i m e .           F i gu r e   2 .   R CIN   s i g n a l   a n d   s pe e t o   i de n t i fy   T T C       3.   M O D E LLI N G   O F   TTC   U S I N G   P A R TI C LE  S WA R M   O P TI M I ZA TI O N     3. 1 .     P ar ti c l e   s w a r m   o p ti m i z ati o n   P a rt i c l e   s w a r m   o pt i m i z a t i o n   i s   a   po pul a t i o n - b a s e o pt i m i z a t i o n   t o o l   i n s p i r e by   t h e   na t u ra l   s o c i a l   b e h a v i o ur   o f   c e r t a i n   o r g a n i s m s   l i ke   b i r d   f l o c ki n a nd  f i s s c h o o l i n g .   T hi s   b e h a v i o ur  i s   i m i t a t e i n   P S O   w h e r e   pa r t i c l e s   (a ge n t s f l y   ov e r   t h e   s e a r c h   do m a i n   i n f l ue n c e by   t h e i r   e xpe r i e n c e   a n t h e   e xpe r i e n c e   of  t h e   s urr o u n di ng  n e i g h b o ur s .   T h e   a l go ri t hm i c   f l ow   i n   P S O   s t a r t s   w i t h   a   p o pul a t i o n   o f   pa r t i c l e s   w h o s e   po s i t i o n s ,   t h a t   r e p r e s e nt   t h e   po t e n t i a l   s o l ut i o n s   f o r   t h e   s t udi e p r o b l e m ,   a n v e l oc i t i e s ,   t h a t   de t e rm i n e   t h e   n e xt   m o v e ,   a r e   ra n do m l y   i n i t i a l i z e i t h e   s e a r c h   s p a c e .   A l l   p a r t i c l e s   c o m po s e   a   s w a rm .   T h e   s e a r c h   f o r   o pt i m a l   po s i t i o n   (s o l ut i o n )   i s   pe r f o r m e by   upda t i n pa rt i c l e   v e l o c i t i e s   ve c t o r   ( a nd  po s i t i o n s   v e c t o r   ( by   r ul e s   a r e   r e s pe c t i v e l y   gi v e n   a s   f o l l ow s :     + 1 = + 1 1 (  ) + 2 2 (    )   (1)     + 1 = +     (2)     W h e r e     i s   t h e   v e l o c i t y   of   pa rt i c l e     a t   i t e r a t i o n     i s   i n e r t i a   w e i ght   us e t o   c o nt r o l     t h e   e f fe c t   of   t h e   p r e v i o us   v e l o c i t y   i t h e   c urr e nt   v e l o c i t y ,   1   a n d   2   a r e   t h e   l e a rni ng  f a c t o r s   t o   c o n t r o l   t h e   e ffe c t   of   t h e   b e s t   f a c t o r s   of   pa r t i c l e s ;      a n  1 a n 2 a r e   t w o   i n de pe nde nt   ra n do m   num b e r s     i n   t h e   ra n ge   o f   [0. 0 , 1. 0 ].   T h e   v e l o c i t y   o f   t h e   pa rt i c l e   i s   i n f l ue n c e di r e c t l y   by   t w o   f a c t o r s ;   t h e   b e s t   po s i t i o n   fo un d   s o   f a b y   t h e   pa rt i c l e   (  a n d   t h e   b e s t   po s i t i o f o un d   by   t h e   n e i g h b o ur i ng   pa rt i c l e s   (  , ) .     T h e   pa rt i c l e ’s   n e w   ve l oc i t y   i s   t h e us e t o   upda t e   t h e   p a r t i c l e ’s   po s i t i o n   us i n g   (2) ,   w h e r e     i s   t h e   po s i t i o n   o f   pa r t i c l e     a t   i t e r a t i o n   .   T h e   q ua l i t y   of   t h e   s o l ut i o i s   e v a l ua t e by   a   f i t n e s s   f un c t i o n ,   w h i c i s   a   p r o b l e m - de pe n de nt   f un c t i o n.   If   t h e   c urr e nt   s o l ut i o n   i s   b e t t e r   t ha n   t h e   f i t n e s s   o f      or    ,   t h e   b e s t   v a l ue   w i l l   b e   r e pl a c e by   c ur r e nt   s o l ut i o n   a c c o r di n g l y .   T hi s   upd a t e   p r o c e s s   w i l l   c o n t i nue   unt i l   s t o ppi n c ri t e r i o n   i s   m e t ,   us ua l l y   w h e e i t h e r   m a xi m um   i t e ra t i o i s   a c h i e v e o r   t a r ge t   s o l ut i o n   i s   a t t a i n e d .     T h e r e f o r e ,   m a n y   r e s e a r c h e r s   ha v e   us e P S O   a l go r i t h m s   i n   t h e i r   a ppl i c a t i o n s   fo r   s o l v i n a l l   o pt i m i z a t i o n   p r o b l e m s .   P S O   a l go ri t hm   i s   us e t o   b ui l a   f e a s i b l e   pa t h ,   i n   o r de r   t o   o pt i m i z e   i n   t e r m s     of   f ue l   a n d   t hr e a t   c o s t   f o r   a u t o n o m o us   U A V   3D   pa t pl a nni n [20] ,   po s e   e s t i m a t i o n   by   o pt i m i z i n g   b o xe s   pr o pe rt i e s   [21] ,   i m p r o v e   s t a b i l i t y   fo r   U A V   m a ni pul a t o r   c o n t ro l   s y s t e m   s uc h   a s   i n   [22 - 24 ] .   I [25] ,   P S O   b a s e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8938     I n t   J   A rt i f   I nt e l l V o l .   9 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20 :     488     4 96   492   a l s o   i nt r o duc e t o   ge n e r a t e   a v o i da n c e   o r b i t .   T h e   c a l c ul a t i o n   of   t h e   c l o s e s t   a ppr o a c h   di s t a n c e   i s   ob t a i n e a f t e r   de t e r m i n e t h e   m a g ni t u de   o f   t h e   c h a nge   o f   t h e   t w o   t a r ge t   v a l ue s   o n   t h e   u n i que   e v a l ua t i o f un c t i o n.   In   t h i s   p r o j e c t ,   P S O   a l go r i t hm   i s   a p pl i e t o   o pt i m i z e   m a t c h e m a t i c a l   f un c t i o n   f o r   c o l l e c t e da t a .   F i gu r e   3   s h o w n   a   p l o t t e da t a   o f   s pe e a n T T f o r   0,   50 ,   100,   15 a n 200  g ra m   pa y l o a d.   T h e   s pe e i s   i rr e gul a t i m e   s e r i e s   a n w a s   s e t   t o   a r o u n m / s   m a x i m u m .   T h e   num b e r   o f   da t a   f o r   e a c h   pa y l o a i s   152  s e t .   T h i s   r e a l   d a t a   c o l l e c t e h a s   s h o w n   a   l i n e a r   t r e nd  i i n c r e a s i n o f   s pe e d.   T h e   a v e r a ge   w e a t h e r   c o n d i t i o r e a d i n du r i ng  e xpe r i m e nt s   a r e   r e c o r de d.   T h e   m a xi m u m   o f   w i n s p e e r e c o r de t hr o ug h o ut   t hi s   e xpe r i m e nt   i s   1 . 84  m / s .           F i gu r e   1 .   D a t a   d i s t r i b ut i o pl o t   o f   s pe e a n T T f o r   d i f f e r e nt   p a y l o a d       F o r   e a c h   e xpe r i m e nt ,   o ve r   t ha n   2 00  d a t a   s e t   w e r e   c o l l e c t e d.   A f t e r   p r o c e s s i n a n   o v e r s h o o t   f i l t e ri n g   a l go ri t hm ,   152   da t a   s e t   h a s   b e e n   s e l e c t e f o r   o ur   p a r t i c l e   da t a   i nput ,   f o r   e a c h   w e i gh t .   E a c h   da t a   s e t   c o n s i s t s   o t w o   pa r a m e t e r s ,   s pe e i m / s   a n t i m e   a r e   r e qu i r e t o   s t o ( h o v e r i ng  i n   t h e   a i r ),   w h i c i s   c a l l e a s   T T C .     A l l   i ni t i a l i z a t i o n   p a ra m e t e r s   a r e   s a m e   fo r   e a c h   d a t a   s e t .   F o e xa m pl e ,   i n   F i gu r e   4 ,   t h e   T T l i n e a r   m o de l   o T T C   ge n e ra t e d   f r o m   d a t a   s e t   o f   g r a m   p a y l o a d.             F i gu r e   2 .   L i n e a m o de l   o f   T T f r o m   P S O   a l go ri t hm ,   0   g ra m   pa y l o a d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   A r t i f   I n t e l l   IS S N :   2252 - 8938       Mode l l i ng  of   t i m e - t c ol l i s i o f or   u nm anne a e r i a l   v e h i c l e   u s i ng . . .   ( Sabi k an,   S )   493   A l l   i n i t i a l   p a r a m e t e r s   v a l ue   f o r   T T C’s   P S O   a l go r i t hm   i n   t hi s   p r o j e c t   a r e   s h o w n   i n   T a b l e   1   F o r   s o l v i n t hi s   T T m o de l l i n g ,   w h i c h   i s   da t a   c o l l e c t e fr o m   t h e   r e a l   e xpe r i m e n t a l   da t a ,   t h e   num b e r   of  pa r t i c l e s   i s   c h o s e n   b e t w e e n   10   a nd  5 0.       T a b l e   1 .   A   l i s t   o f   T T C ’s   P S O   p a r a m e t e r   P a ra m e t e r   V a l u e   N u m b e r   o p a rt i c l e s ,   30   D e c r e a s e   i n e r t i a   w e i g h t ,     0 . 9   0 . 4   Co g n i t i v e   C o m p o n e n t ,   2   S o c i a l   C o m p o n e n t ,     2   Ra n d o m   v a l u e ,     a n d     [ 0 . 0 , 1 . 0 ]   M a x i m u m   i t e ra t i o n s ,     3000   D i m e n s i o n   o s e a r c h   s p a c e ,   2   P a rt i c l e s   D a t a   I n p u t s   [ ,    ]       T h e   f i t n e s s   f un c t i o n   e v a l u a t e s   t h e   s o l ut i o e n c o de i n   a   pa r t i c l e .   T h e   o bj e c t i v e   of   t h e   f i t n e s s   f un c t i o n,     i s   t o   m i n i m i z e   t h e   M e a S qu a r e   E rr o (M S E )   o f   t w o   v a r i a b l e s   T T C   f o r m   s i m u l a t i o n ,      a n T T C   d a t a   f r o m   o ur  e xpe ri m e n t s    . a s   s h o w n   i n   (3) .   T h e   s i z e   o f   o ur   e xpe r i m e nt s   d a t a ,     i s   1 52.     = ( (   ) 2 30 = 1 )   (3)     B a s e o n   t h e   da t a   c o l l e c t i o n ,   a   l i n e a r   r e l a t i o n s h i i s   c o n s i d e r e t o   s o l v e   o ur   o pt i m i z a t i o n   b e t w e e n   s pe e a n T T C   c a b e   w r i t t e a s   i t h e   Er r o r R e fe r e n c e   s o u r c e   n o fo u n d . );      = 1 + 2   (4)     w h e r e ,      T i m e - to - Co l l i s i o n,   s e c on d     H o r i z o nt a l   s pe e o f   v e h i c l e ,   m / s   1   , 2   M o de l l i n g   p a r a m e t e r s       4.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N   T h e   pe r f o r m a n c e   o t h e   P S O   a l go r i t hm   t o   de t e r m i n e   t h e   m o de l   of   T T i s   i n v e s t i ga t e us i n t h e   s i m ul a t i o n   s o f t w a r e .   T h e   a l go ri t hm   i s   i m p l e m e n t e us i n M A T L A B   a n P S O ’s   pa r a m e t e r   i ni t i a l i z a t i o n   w e r e   us e a s   s h o w n   i n   T a b l e   2 .   T h e   a l go ri t hm   r u n s   t o   a   m a xi m u m   n u m b e r   o f   i t e r a t i o n s   o f   3000  a nd  t h e   pa rt i c l e s   po s i t i o n s   a r e   i ni t i a l i z e r a ndo m l y   i n   t h e   r a n ge   o [0. 0, 1 . 0] .   H ow e ve r ,   f o r m   t h e   s i m ul a t i o n   r e s ul t s ,   t h e   n um b e of   i t e ra t i o n s   c a b e   r e duc e i nt o   b e l ow   t h a 100 t o   ge t   c o n s i s t e n t   o f   M S E   v a l ue   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   5 P a rt i c l e s '   v e l o c i t i e s   o e a c di m e n s i o a r e   c l a m pe t o   a   m a xi m u m   v e l o c i t y ,    = 0 . 5   a n d   =  S t o ppi ng  c o n d i t i o n   i s   s e t   t o   t h e   m a xi m um   i t e ra t i o n.   By   i m pl e m e n t i n o f   t h e   f i t   e v a l ua t i o n   o f   M S E   a s   i n   ( 3 )   f o r   t h e   e xpe r i m e n t   d a t a   w i t h   pa y l o a gr a m   a c qui r e p a r a m e t e v a l ue s   f r o m   ( 4 )   a r e   0 . 483 a nd  3 . 883 r e s pe c t i v e l y .   T h e   b e s t   M S E   f o un i s   0 . 581 0.   P o s i t i v e   v a l ue   f o r   1 i n d i c a t e s   t h e   i n c r e a s i ng  s pe e w i l l   b e   i n c r e a s i n g   v a l ue   o f   t i m e   t o   c o l l i s i o a r e   r e qu i r e d.   T h e   s a m e   pa ra m e t e r   i s   us e f o r   a l l   T T da t a   e xpe r i m e n t s   w i t h   d i f fe r e nt   pa y l o a ds   a nd  m o de l l i ng  pa r a m e t e r s ,   1   a n 2   s h o w n   i n   T a b l e   2 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8938     I n t   J   A rt i f   I nt e l l V o l .   9 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20 :     488     4 96   494       F i gu r e   3 .   P l o t   o f   t h e   a v e r a ge   m e a s qua r e d   e rr o r   (M S E v e r s us   t h e   num b e o f   i t e r a t i o n s       T a b l e   2 .   T h e   p a r a m e t e r, 1   a n d   2   fo r m   t h e   m i ni m um   M S E   P a y l o a d ,   g ra m       M S E ,     0   0 . 4 8 3 2   3 . 8 8 3 4   0 . 5 8 1 0   50   0 . 5 9 4 9   5 . 4 7 7 7   0 . 4 2 0 6   100   0 . 5 8 7 0   5 . 7 1 2 5   0 . 6 7 6 3   150   0 . 6 8 2 5   6 . 7 6 2 4   0 . 4 6 5 1   200   0 . 7 6 6 6   7 . 0 4 2 3   0 . 4 6 4 2       B a s e o n   t hi s   n u m b e r   o f   da t a ,   w e   ha v e   s uc c e s s f ul l y   d e v e l o a   n e w   m e t h o t o   e s t i m a t e   a n d   m o de l l i n a   T T f o r   qua dc o pt e r   i n   t h e   r e a l   e n v i r o n m e nt   w i t h   m i n i m u m   e qui p m e nt .   D a t a - d r i v e n   m o de l l i n g   a pp r o a c c a b e   i m p l e m e nt e i o r de t o   c o n s t r uc t   a   m a t h e m a t i c a l   m o de l   o f   T T C .     D a t a   d i s t r i b ut i o n   o U A V   s h o w s   a   l i n e a r   r e l a t i o n s hi p   be t w e e n   s pe e ds ,   pa y l o a a n T T C.     T w o   pr e di c t o r   v a r i a b l e s   i s   s pe e a nd  p a y l o a d.   O t h e r w i s e ,   T T i s   a   f o r e c a s t   v a r i a b l e   i n   s e c o n d.   T h e   u n i t   o e a c h   p r e di c t o r   v a r i a b l e s   i s   i n   m / s   a n g ra m   r e s pe c t i v e l y .   T he r e fo r e ,   t h i s   p r o b l e m   c a n   b e   w r i t t e n   a s   a   L i n e a r   D i o ph a nt i n e   E qu a t i o n   f o r   o pt i m i z a t i o n   o f   m o de l l i n g .   D i o p h a nt i n e   e qua t i o i s   a   po l y n o m i a l   e qu a t i o n ,   us ua l l y   i n   t w o   o r   m o r e   u nk n o w n   v a ri a b l e s .   T h e r e f o r e ,   T T m o de l l i ng  e qua t i o c a b e   w r i t t e a s   i t h e   ( 5 )      = 1  + 2 + 3 + 4   ( 5 )     w h e r e ,   T T Cs   i s   T i m e - to - Co l l i s i o n,   s   i s   H o r i z o n t a l   s pe e of   v e h i c l e ,   m / s ,   w   i s   U A V   pa y l o a a n p1 - i s   P S O   pa r a m e t e r s   t o   o pt i m i z e .       5.   C O N C LU S I O N   T h e   m e t h o f o r   m o de l l i n T i m e   t o   Co l l i s i o n   w i t h o ut   b ra ki ng  c o n t r o l   f o r   o ut doo r   qua dc o pt e r   i n   t h e   un c o nt r o l l e e n v i r o nm e nt s   by   us i n P S O   o pt i m i z a t i o n   a n M S E   f i t   e v a l ua t i o n   ha s   b e e n   pr e s e n t e d .     A   qua dc o pt e r   t e s t   b e d   h a s   b e e n   us e a s   o ur   r e s e a r c h   pl a t f o r m .   B a s e o n   t h e   o n - b o a r f l i g h t ,   T T a r e   m e a s u r e f r o m   c o m pa r i ng  bo t h   C ha nn e l   R CIN   a n G P S   s pe e d.   Re a l   e xpe r i m e n t s   i n   t h e   r e a l   e n v i r o n m e n t   a r e   pe r f o r m e t o   ga t h e r i ng  da t a   a n T T d a t a   s e t   h a s   b e e n   s uc c e s s f ul l y   c o l l e c t e d   fo r   e a c h   pa y l o a d.   B a s e o n   t h e   s i m u l a t i o n   o t h e   r e a l   d a t a ,   t h e   P S O   r e s ul t   t o   ge t   a   m i ni m i z e   M S E   b e t w e e n   r e a l   da t a   a n d   P S O   s i m ul a t i o n   ha s   b e e n   s uc c e s s f ul l y   i m pl e m e n t e d.   T h e   t w b e s t   pa r a m e t e r s   b a s e o n   m i n i m u m   M S E   f o r m   3000  t i m e s   of  i n t e r a c t i o n .   T h e   t w o   pa r a m e t e r s   b ui l d   a   T T C   m o de l ,   w h i c i s   c a n   b e   us e t o   a s s i s t   CA S   c o n t r o l l e r.       A C K N O WL ED G E M EN TS     T h i s   w o r w a s   pe r f o r m e u n de r   f i n a n c i a l   s uppo rt   f r o m   t h e   Ce n t r e   f o r   R obo t i c s   a nd  I n dus t r i a l   A ut o m a t i o n   (Ce R IA ),   F a ku l t i   T e kn o l o gi   K e j ur u t e ra a n   E l e kt ri d a n   E l e kt r o n i k   (F T K E E ) ,   U n i v e r s i t i   T e k n i k a l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   A r t i f   I n t e l l   IS S N :   2252 - 8938       Mode l l i ng  of   t i m e - t c ol l i s i o f or   u nm anne a e r i a l   v e h i c l e   u s i ng . . .   ( Sabi k an,   S )   495   M a l a y s i a   M e l a ka   (U T e M ),   S c h o o l   o E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g,   F a c ul t y   o E n g i n e e r i ng,   U n i v e r s i t i   T e kn o l o gi   M a l a y s i a ,   F a c ul t y   of   E n g i n e e ri n a n d   T e c hn o l o gy ,   M ul t i m e di a   U ni v e r s i t y ,   M e l a ka   a nd  M i ni s t r y   of   H i gh e r   E duc a t i o M a l a y s i a .       R EF ER EN C ES     [ 1]   J .   H o u,   G .   F .   L i s t ,   a nd  X .   G uo ,   N e w   A l g o r i t hm s   f o r   C o m put i ng   t he   T i m e - to - C o l l i s i o i F r e e w a y   T r a f f i c   S i m ul a t i o M o de l s ,   C om put .   I n t e l l .   N e ur os c i . ,   v o l .   201 4,   20 14 .   [ 2]   S .   I .   F a di l a a n A .   R .   M .   S ha r i f f ,   A   T i m e   G a I nt e r v a l   f o r   S a f e   F o l l o w i ng   D i s t a nc e   ( T G F D )   i A vo i di ng   C a r   C o l l i s i o i n   W i r e l e s s   V e h i c ul a r   N e t w o r ks   ( V A N E T )   E nv i r o nm e nt ,   i I nt e r n at i on al   C onf e r e nc e   on  I n t e l l i ge nt   Sy s t e m s ,   M ode l l i ng   a nd  Si m u l a t i on ,   2 014 ,   pp .   6 83 - 689 .   [ 3]   T .   L .   B r o w n,   A dj us t e M i ni m um   T i m e - To - C o l l i s i o ( T T C ) :   A   R o bus t   A ppr o a c t o   E v a l ua t i ng   C r a s S c e n a r i o s ,   DS C   N or t h   A m . ,   pp .   40 - 48 ,   2005 .   [ 4]   F .   J i m ? ? ne z ,   J .   E .   N a r a n j o ,   a nd  F .   G a r c ? ? a ,   A I m pr ov e M e t ho t o   C a l c ul a t e   t h e   T i m e - to - C o l l i s i o o f   T w V e hi c l e s ,   I n t .   J .   I n t e l l .   T r ans p.   Sy s t .   R e s . ,   v o l .   11 ,   no .   1 ,   pp .   34 - 42 ,   201 3.   [ 5]   K .   D .   K us a no   a nd  H .   G a b l e r ,   M e t ho f o r   E s t i m a t i ng   T i m e   t o   C ol l i s i o a t   B r a k i ng   i R e a l - W o r l d,   L e a V e hi c l e   S t o ppe d   R e a r - E nd  C r a s he s   f o r   U s e   i P r e - C r a s h   S y s t e m   D e s i g n,   SA E   I nt .   J .   P as s e ng.   C a r s     M e c h.   Sy s t . ,   v o l .   4,     no .   1 ,   pp.   4 35 - 443 ,   2011 .   [ 6]   H .   C .   H a y w a r d,   N e a r - m i s s   d e t e r m i na t i o t hr o ug us e   o f   a   s c a l e   o f   da ng e r ,   H i g hw .   R e s .   R e c . ,   v o l .   384 ,   pp .   24 - 34 ,   1972 .   [ 7]   D .   G e t t m a a n L .   H e a d ,   S ur r o g a t e   S a f e t y   M e a s u r e s   f r o m   T r a f f i c   S i m ul a t i o M o de l s ,   T r an s p .   R e s .   R e c . ,   v o l .   1840 ,   no .   1 ,   pp .   104 - 115 ,   200 3.   [ 8]   R .   V a n   D e r   H o r s t   a nd  J .   H o g e m a ,   T i m e - to - c o l l i s i o a n c o l l i s i o a v o i da nc e   s y s t e m s ,   i 6 t h   W or k s hop   Sa l z bur g pp.   1 - 12 ,   1993 .   [ 9]   Y .   L i ,   L .   Z ha ng ,   a nd  Y .   S o ng ,   A   v e hi c ul a r   c o l l i s i o w a r ni ng   a l g o r i t hm   b a s e o t he   t i m e - to - c o l l i s i o e s t i m a t i o unde r   c o nne c t e e nv i r o nm e n t ,   i 2016   14 t I n t e r nat i o nal   C on f e r e nc e   on  C ont r o l ,   A ut om at i o n,   R obo t i c s   and   V i s i on ,   I C A R C V   20 16 ,   2 017 ,   v o l .   201 6,   no .   N o v e m be r ,   pp .   13 - 15 .   [ 10]   D .   N .   L e e ,   A   T he o r y   o f   V i s ua l   C o nt r o l   o f   B r a ki ng   B a s e o I nf o r m a t i o a bo ut   T i m e - to - C o l l i s i o n,   P e r c e pt i on v o l .   5,   no .   4,   p p.   43 7 - 459 ,   1 976 .   [ 11]   S .   H o s s a i n,   A   R e s e r v o i r   R e l e a s e   O pt i m i z a t i o n - S i m ul a t i o M o de l   U s i ng   P a r t i c l e   S w a r m   O pt i m i z a t i o ( P S O )   A l go r i t hm ,   J .   E n g.   A pp l .   Sc i . ,   v o l .   11 ,   no .   1 0,   pp .   21 86 - 2192 ,   201 6 .   [ 12]   N .   A z l i na   a nd  B .   A b,   A   W i r e l e s s   S e ns o r   N e t w o r C o v e r a g e   O p t i m i z a t i o A l g o r i t hm   B a s e o P a r t i c l e   S w a r m   O pt i m i z a t i o a n V o r o no i   D i a g r a m ,   pp.   6 02 - 607 ,   2009 .   [ 13]   L .   C a r l o s ,   J .   Z e pe da ,   N .   A r a n a - da n i e l ,   a nd  L .   L i l i b e t ,   O bs t a c l e   a v o i da nc e   us i ng   P S O ,   i 201 9t I n t e r nat i o nal   C onf e r e nc e   on   E l e c t r i c al   E ng i ne e r i ng ,   C om pu t i ng   Sc i e nc e   an A u t om at i c   C on t r o l   ( C C E ) ,   v o l .   1 ,   no .   5,   p p.   1 - 6.   [ 14]   H .   O .   J .   N a   a nd  S .   Y o o ,   P S O - B a s e D y na m i c   U A V   P o s i t i o ni ng   A l g o r i t hm   f o r   S e ns i ng   I n f o r m a t i o A c qui s i t i o i W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r ks ,   I E E E   A c c e s s ,   v o l .   7 ,   pp.   7 7499 - 77 513 ,   201 9.   [ 15]   J .   K e nn e dy   a nd  R .   E b e r ha r t ,   P a r t i c l e   S w a r m   O pt i m i z a t i o n,   i n   P r oc .   I E E E   I n t e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   on   N e ur al   N e t w or k s ,   199 5,   pp .   194 2 - 1948 .   [ 16]   M .   R .   A l r a s hi di   a nd  S .   M e m be r ,   A   S ur v e y   o f   P a r t i c l e   S w a r m   O pt i m i z a t i o A ppl i c a t i o ns   i E l e c t r i c   P o w e r   S y s t e m s ,   v o l .   13 ,   no .   4,   pp .   913 - 9 18,   2 009 .   [ 17]   P .   A .   B a r u,   S .   S a b i ka n,   a nd  S .   W .   N a w a w i ,   O pe n - S o ur c e   P r o j e c t   ( O S P s )   P l a t f o r m   f o r   O ut do o r   Q ua dc o pt e r ,   J .   A dv .   R e s .   D e s .   I SSN ,   v o l .   24 ,   no .   1 ,   pp .   2462 - 19 43 ,   2 016 .   [ 18]   H .   L i m ,   J .   P a r k ,   D .   L e e ,   a nd   H .   J .   K i m ,   B u i l d   y o ur   o w qua d r o t o r :   O pe n - s o ur c e   pr o j e c t s   o u nm a nn e a e r i a l   v e hi c l e s ,   I E E E   R obo t i c s   and   A u t om a t i on   M aga z i ne ,   v o l .   19 ,   no .   3 ,   pp.   33 - 45 ,   201 2.   [ 19]   M .   R i c h,   M o de l   de v e l o pm e n t ,   s y s t e m   i de n t i f i c a t i o n ,   a nd  c o nt r o l   o f   a   q u a d r o t o r   he l i c o pt e r ,   I o w a   S t a t e   U ni v e r s i t y , A m e s ,   I o w a ,   2012 .   [ 20]   S .   K o na t o w s ki   a nd   P .   P a w ł o w s k i ,   P S O   a l g o r i t hm   f o r   U A V   a u t o nom o us   pa t p l a nni ng   w i t t h r e a t   a nd   e n e r g y   c o s t   o pt i m i z a t i o n,   i X I I   C on f e r e nc e   on  R e c onnai s s a nc e   and  E l e c t r on i c   W ar f ar e   Sy s t e m s ,   2 019 ,   v o l .   11055 ,   pp .   251 - 260.   [ 21]   N .   P e s s a nha   S a n t o s ,   V .   L o bo ,   a nd  A .   B e r n a r d i no ,   T w o - s t a g e   3D   m o de l - ba s e U A V   po s e   e s t i m a t i o n:     A   c o m pa r i s o o f   m e t ho ds   f o r   o pt i m i z a t i o n,   J .   F .   R obo t . ,   v o l .   n / a ,   n o .   n/ a .   [ 22]   Y .   L i u,   X .   Y a n,   F .   Y a n ,   Z .   X u,   a nd   W .   S h a ng ,   S l i d i ng - M o d e   P I D   C o nt r o l   o f   U A V   B a s e o P a r t i c l e   S w a r m   P a r a m e t e r   T un i ng ,   C .   M a t e r .   C on t i n. ,   v o l .   63 ,   no .   1,   pp .   46 9 - 487,   2020 .   [ 23]   J .   C o nno r ,   M .   S e y e dm a hm o udi a n ,   a nd  B .   H o r a n ,   U s i ng   pa r t i c l e   s w a r m   o pt i m i z a t i o f o r   P I D   o pt i m i z a t i o f o r   a l t i t ud e   c o nt r o l   o a   qu a dr o t o r ,   i n   201 A u s t r a l as i an   U n i v e r s i t i e s   P o w e r   E ngi ne e r i ng   C on f e r e nc e   ( A U P E C ) ,   2017 ,   pp.   1 6.   [ 24]   T .   S a n t r a ,   A ppl i c a t i o o f   P S O   f o r   O pt i m i z i ng   G a i P a r a m e t e r s   o f   a   C o nt r o l l e r   i R e a l   S y s t e m ,     I E T   C onf .   P r oc . ,   p .   6   ( . ) - ( . ) ( 1 ) ,   J a n .   2015 .   [ 25]   T .   H I R A N O   a nd  M .   N A K A Y A M A ,   A O bs t a c l e   a v o i da nc e   t e c hni que   o f   s m a l l   U A V   ( U nm a nn e A e r i a l   V e h i c l e )   us i ng   P S O   ( P a r t i c l e   S w a r m   O p t i m i z a t i o n) ,   T r a ns .   J S M E   ( i J apa n e s e ) ,   2018 .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8938     I n t   J   A rt i f   I nt e l l V o l .   9 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20 :     488     4 96   496   B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S         S ul a i m a S a bi ka r e c e i v e B . S c .   de g r e e   o E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   ( M e c ha t r o n i c )   f r o m   t he   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a   ( U T M )   o 19 99 .   H e   a c qu i r e h i s   M a s t e r â A ˘   Z s   de g r e e   f r o m   t h e   U ni v e r s i t i   T e kn i k a l   ´   M a l a y s i a   M e l a k a   ( U T e M )   i n   200 9.   A t   pr e s e nt ,   he   i s   w o r k i ng   i n   U T e M   a s   L e c t ur e r   a nd  t h e   s a m e   t i m e   a s   a   P h. D   c a ndi da t e   a t   U T M .   H e   r e s e a r c f oc us   i nc l ud e s   unm m a ne d   a e r i a l   v e hi c l e ,   m o bi l e   r o bo t   a nd  m a c hi n e   v i s i o s y s t e m .   H e   w a s   t he   f i r s t   r e s e r c he r   f r o m   U T e M   r e c e i v e a   G o l M e d a l   a t   I nt e r n a t i o na l   E xpo s i t i o o f   R e s e a r c a n I nv e nt i o ns   o f   I ns t i t ut i o ns   o f   H i g he r   L e a r n i ng   20 07.           S o pha W a hy udi   N a w a w i   r e c e i v e B . S . ,   M . S . ,   a n P h . D .   d e g r e e s   i C o nt r o l   a r e a   f r o m   t he   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a   ( U T M )   a nd  c ur r e n t l y   he   s e r v e s   a s   a   S e n i o r   L e c t ur e r   a t   F a c ul t y   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng ,   U T M .   I 2006,   h e   j o i t he   c o nt r o l   g r o up  a t   H K U S T   a s   a   R e s e a r c h   S c ho l a r   a nd  a t t a c he t o   H K U S T   s pi o f f   c o m pa n y   G oogo l   T e c hno l ogy   ( H K )   L t d.   H i s   r e s e a r c h   f oc us   o r e a l - t i m e   c o nt r o l   s y s t e m ,   m o bi l e   r o bo t   a nd  unm m a n e a e r i a l   v e h i c l e .   H e   a l s o   l e a a   U T M   s pi o f f   c om pa ny   w hi c pr ov i de   e ng i ne e r i ng   c o ns ul t a t i o a nd   s o l ut i o s u c a s   f o r   S e c ur i t y   S y s t e m   f o r   m i l i t a r y   a nd  o t he r   a u t ho r i t i e s ,   s y s t e m   de v e l o pm e nt   us i ng   o pe n   s o f t w a r e   s y s t e m ,   S C A D A   s y s t e m   s o f t w a r e   de v e l o pm e nt ,   c o m put e r   m a i n t e n a nc e   s e r v i c e   a n o t h e r   I C T   r e l a t e d   bus i ne s s e s .           N o r   A z l i na   A b.   A z i z   r e c e i v e h e r   P h . D .   de g r e e   f r o m   U n i v e r s i t y   o f   M a l a y a ,   M a l a y s i a .   S he   i s   c ur r e n t l y   a   s e ni o r   l e c t ur e r   w i t t he   F a c ul t y   o f   E ng i ne e r i ng   a nd  T e c hno l o gy ,   M ul t i m e di a   U ni v e r s i t y ,   M e l a ka ,   M a l a y s i a .   S he   i s   a l s o   t he   c ha i r p e r s o of   t he   C e n t e r   f o r   E ng i ne e r i ng   C o m put a t i o na l   I nt e l l i g e nc e ,   M u l t i m e d i a   U n i v e r s i t y .   S he   ha s   p ub l i s he a nd  p r e s e n t e n um e r o us   s c i e n t i f i c   pa pe r s   i i nt e r na t i o na l   j o ur na l s   a n c o nf e r e nc e s ,   a nd  l e a m ul t i pl e   r e s e a r c pr o j e c t s .   H e r   r e s e a r c i n t e r e s t s   i nc l ude   t he   f und a m e n t a l   a s pe c t s   a nd  a ppl i c a t i o ns   o f   c om put a t i o na l   i nt e l l i g e n c e   i w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o n ,   bi o i nf o r m a t i c s ,   o pe r a t i o na l   r e s e a r c a nd  a f f e c t i v e   c om put i ng .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.