Perfil de interoperabilidad de UGV

Perfil de interoperabilidad de vehículos no tripulados (UGV IOP) , Robótica y sistemas autónomos: IOP terrestre (RAS-G IOP) o simplemente IOP fue originalmente una iniciativa iniciada por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos (DoD) para organizar y mantener estándares de interoperabilidad de arquitectura abierta para vehículos terrestres no tripulados (UGV) . Un objetivo principal de esta iniciativa es aprovechar los estándares existentes y emergentes dentro de la comunidad de vehículos no tripulados (UxV), como el estándar AS-4 de Arquitectura conjunta para sistemas no tripulados ( JAUS ) de la Sociedad de ingenieros automotrices (SAE) y los IOP de la Oficina de proyectos de sistemas de aeronaves no tripuladas (UAS) del ejército. ^{[1] [2] [3] [4]}

El IOP fue creado inicialmente por la Oficina de Proyecto Conjunto de Sistemas Robóticos del Ejército de los EE. UU. (RS JPO): ^[5] y actualmente lo mantiene el Gerente de Proyecto de Proyección de Fuerza del Ejército de los EE. UU. (PM FP). ^{[6] [7]} La ​​forma plural Perfiles de Interoperabilidad (IOP) generalmente se refiere al conjunto de documentos que comprende el IOP y su uso previsto. Los IOP están aprobados para su publicación. El Consorcio Nacional de Movilidad Avanzada (NAMC) pone los IOP a disposición de los usuarios registrados en el sitio web https://namcgroups.org.

Desde una perspectiva de sistema, el IOP se define para abordar la interoperabilidad en múltiples niveles dentro de diferentes configuraciones de sistemas, por ejemplo:

• OCU/UxV(s): Entre unidades de control del operador (OCU) y uno o más vehículos no tripulados (UxV(s))
• Intra-OCU: Entre y entre elementos de hardware y software de la OCU.
• Intra-UxV: Entre y entre subsistemas, cargas útiles y plataformas UxV.
• OCU/UxV/C2: Entre OCU, UxV y sistemas C2 externos para intercambiar información de comando y control, espacio de batalla y audio/video.

Una solución clave para este problema es la utilización de JAUS para establecer una capa de transmisión de mensajes común entre los componentes de software del sistema. El IOP especifica reglas para el uso de mensajes estándar de JAUS, así como extensiones personalizadas para el conjunto de mensajes estándar.

Para la interoperabilidad de los componentes de hardware, el IOP también incluye la especificación de conectores y soportes de hardware. ^[1]

El Departamento de Defensa tiene previsto publicar revisiones del IOP cada dos años. La versión actual es la IOP versión 2.0 (IOPv2). El lanzamiento de la versión 3.0 está previsto para finales de 2017.

Desde la versión 3.0, todo el conjunto de documentos IOP se genera automáticamente a partir de archivos XML .

Los IOP constan de los siguientes documentos ^[1]

Perfil general

Proporciona los conceptos básicos, la arquitectura, los requisitos y la descripción general del IOP; y aborda específicamente los requisitos de plataforma, carga útil, movilidad, red en el vehículo, comunicación y mensajería de interoperabilidad lógica. Además, este documento introduce y presenta el enfoque de conformidad y validación que se empleará dentro del IOP.

Plan de Capacidades

Define los requisitos de capacidad relacionados con el empleo y uso de UGV para realizar misiones robóticas actuales y relevantes a corto plazo, delimitando a su vez el contenido del IOP.

Normas de elaboración de perfiles SAE JAUS

Especifica la manera en que se han perfilado los estándares SAE AS-4 JAUS, para incluir aclaraciones o contenido adicional para definir la interoperabilidad entre controladores y UGV, así como la interoperabilidad dentro de UGV (plataforma/subsistema).

Servicios Personalizados, Mensajes y Transportes

Especifica mensajes SAE AS-4 JAUS adicionales y protocolos de transporte necesarios para respaldar el alcance del IOP. Aunque se denominan "personalizados", estos mensajes se publican y estandarizan dentro de la comunidad IOP con el objetivo final de realizar la transición a los estándares SAE AS-4 JAUS u otros organismos de normalización para su adopción oficial.

Perfil de control

Especifica la arquitectura lógica de la unidad de control del operador (OCU), los estándares, los requisitos de la interfaz hombre-máquina (HMI) y el enfoque de conformidad para incluir los requisitos de la interfaz de usuario de la aplicación host, como la planificación de la misión y el comando y control. Aunque los conceptos de la OCU y la arquitectura de alto nivel se abordan en el Perfil general, el Perfil de control proporciona los requisitos más detallados para especificar cómo se logrará la interoperabilidad para los controladores compatibles.

Perfil de cargas útiles

Especifica la clasificación de la carga útil, los estándares, los requisitos y el enfoque de conformidad. Aunque estos conceptos se abordan en el Perfil general, el Perfil de cargas útiles proporciona requisitos más detallados para especificar los requisitos de interoperabilidad de las cargas útiles con respecto a la plataforma UGV.

Perfil de comunicaciones

Especifica los estándares de comunicaciones, los requisitos y el enfoque de conformidad. Aunque estos conceptos se abordan en el Perfil general, el Perfil de comunicaciones proporciona los requisitos más detallados para especificar los requisitos de interoperabilidad para las comunicaciones entre controladores y UGV.

Perfil de aplique

Especifica la clasificación, los estándares, los requisitos y el enfoque de conformidad de los sistemas de aplicación. Aunque estos conceptos se abordan en el Perfil general, el Perfil de aplicación proporciona requisitos más detallados para especificar los requisitos de interoperabilidad de los sistemas de aplicación con respecto a los sistemas terrestres no tripulados, los controladores y los sistemas de vehículos tripulados de base.

Para validar la conformidad de los componentes UGV con los atributos IOP (reglas de creación de perfiles JAUS), TARDEC ha desarrollado una herramienta de software denominada Herramienta de validación de conformidad (CVT). La CVT es una herramienta cliente que verifica la interfaz (mensajes JAUS) y el protocolo (estado) de los servicios JAUS requeridos. ^[8]

La CVT utiliza los archivos XML originales de IOP para generar mensajes de prueba. Por lo tanto, se considera que la CVT es la implementación de referencia de IOP.

El Equipo de Expertos de la OTAN sobre UGV ha recomendado que el IOP se convierta en un STANAG de la OTAN . La propuesta está siendo estudiada por el Grupo de Capacidad Terrestre de la OTAN (LCG LE). Para demostrar la aplicabilidad del IOP a los robots militares, el Equipo de Expertos de la OTAN sobre UGV realizó varios ejercicios y demostraciones de interoperabilidad. ^[9]

Varias empresas de robótica ya admiten interfaces compatibles con IOP para sus productos de software o hardware. ^{[10] [11] [12] [13] [14]}

Varios concursos académicos de robótica, como el Desafío IOP de la Competición de Vehículos Terrestres Inteligentes ^{[15] [16]} o el Hackathon Europeo de Robótica (EnRicH) ^{[17] [18]} recomiendan o requieren IOP como definición de interfaz común.

Como IOP se basa en la arquitectura de paso de mensajes de JAUS, el software compatible con IOP se puede conectar a otros middlewares de robótica a través de puentes de software de traducción. Los estudios han demostrado que el software compatible con IOP puede coexistir con el software de robótica basado en ROS . ^{[9] [19]}

• Arquitectura conjunta para sistemas no tripulados (JAUS)

• Jefe de Proyecto de Proyección de Fuerza del Ejército de EE. UU. (PM FP): Mantenedores del IOP
• Consorcio Nacional de Movilidad Avanzada (NAMC): Editores del IOP