This paper utilizes an anomaly detection algorithm to check if underwater gliders are operating normally in the unknown ocean environment. Glider pilots can be warned of the detected glider anomaly in real time, thus taking over the glider appropriately and avoiding further damage to the glider. The adopted algorithm is validated by two valuable sets of data in real glider deployments, the University of South Florida (USF) glider Stella and the Skidaway Institute of Oceanography (SkIO) glider Angus.

装有传感器，执行器和电子控制单元（ECU）的现代车辆可以分为几个称为功能工作组（FWGS）的操作子系统。这些FWG的示例包括发动机系统，变速箱，燃油系统，制动器等。每个FWG都有相关的传感器通道，可以衡量车辆操作条件。这种丰富的数据环境有利于预测维护（PDM）技术的开发。削弱各种PDM技术的是需要强大的异常检测模型，该模型可以识别出明显偏离大多数数据的事件或观察结果，并且不符合正常车辆操作行为的明确定义的概念。在本文中，我们介绍了车辆性能，可靠性和操作（VEPRO）数据集，并使用它来创建一种基于多阶段的异常检测方法。利用时间卷积网络（TCN），我们的异常检测系统可以达到96％的检测准确性，并准确预测91％的真实异常。当利用来自多个FWG的传感器通道时，我们的异常检测系统的性能会改善。

必须密切监控网络物理系统（CPS），以识别并潜在地缓解其常规操作期间出现的新兴问题。但是，他们通常产生的多元时间序列数据可能很复杂，可以理解和分析。虽然正式的产品文档通常会提供诊断建议的示例数据图，但属性，关键阈值和数据交互的纯粹多样性可能会使非专家们不知所措，他们随后从讨论论坛中寻求帮助来解释其数据日志。深度学习模型，例如长期记忆（LSTM）网络，可用于自动化这些任务，并提供对实时多元数据流中检测到的各种异常的明确解释。在本文中，我们介绍了RESAM，该过程是一项需求过程，该过程旨在整合领域专家，讨论论坛和正式产品文档的知识，以以时间序列属性的形式发现和指定需求和设计定义，这些属性有助于构建有效的深度学习异常检测器。我们提出了一个基于针对小型无空天空系统的飞行控制系统的案例研究，并证明其使用指导有效的异常检测模型的构建，同时还为解释性提供了基本支持。 RESAM与开放或关闭的在线论坛为日志分析提供讨论支持的域相关。

我们考虑为移动机器人构建视觉异常检测系统的问题。标准异常检测模型是使用仅由非异常数据组成的大型数据集训练的。但是，在机器人技术应用中，通常可以使用（可能很少）的异常示例。我们解决了利用这些数据以通过与Real-NVP损失共同使辅助外离群损失损失共同使实际NVP异常检测模型的性能提高性能的问题。我们在新的数据集（作为补充材料）上进行定量实验，该数据集在室内巡逻方案中设计为异常检测。在不连接测试集中，我们的方法优于替代方案，并表明即使少数异常框架也可以实现重大的性能改进。

Mohamed Bin Zayed国际机器人挑战（MBZIRC）2020为无人机（无人机）构成了不同的挑战。我们提供了四个量身定制的无人机，专门为MBZIRC的单独空中机器人任务开发，包括自定义硬件和软件组件。在挑战1中，使用高效率，车载对象检测管道进行目标UAV，以捕获来自目标UAV的球。第二个UAV使用类似的检测方法来查找和流行散落在整个竞技场的气球。对于挑战2，我们展示了一种能够自主空中操作的更大的无人机：从相机图像找到并跟踪砖。随后，将它们接近，挑选，运输并放在墙上。最后，在挑战3中，我们的UAV自动发现使用LIDAR和热敏摄像机的火灾。它用船上灭火器熄灭火灾。虽然每个机器人都具有任务特定的子系统，但所有无人机都依赖于为该特定和未来竞争开发的标准软件堆栈。我们介绍了我们最开源的软件解决方案，包括系统配置，监控，强大无线通信，高级控制和敏捷轨迹生成的工具。为了解决MBZirc 2020任务，我们在多个研究领域提出了机器视觉和轨迹生成的多个研究领域。我们介绍了我们的科学贡献，这些贡献构成了我们的算法和系统的基础，并分析了在阿布扎比的MBZIRC竞赛2020年的结果，我们的系统在大挑战中达到了第二名。此外，我们讨论了我们参与这种复杂的机器人挑战的经验教训。

我们考虑了在自主移动机器人的视觉传感数据流中检测的问题，这些语义模式相对于机器人在类似环境中的先前经验而言是不寻常的（即异常）。这些异常可能表明危害不可预见，并且在失败昂贵的情况下，可以用来触发避免行为。我们贡献了在机器人勘探方案中获得的三个基于图像的新型数据集，其中包括超过200k的标记帧，涵盖了各种类型的异常。在这些数据集上，我们研究了基于以不同尺度运行的自动编码器的异常检测方法的性能。

我们考虑根据视觉检测自动移动机器人异常的任务。我们对相关类型的视觉异常进行分类，并讨论如何通过无监督的深度学习方法检测到它们。我们提出了一个专门为此任务构建的新型数据集，并在该任务上测试了最先进的方法。我们终于在实际情况下讨论部署。

新的纳米级技术的出现对辐射环境中的可靠电子系统造成了重大挑战。少数种类的辐射等全电离剂量（TID）效应通常导致在这种纳米级电子设备上的永久性损坏，以及当前最先进的技术，以使用昂贵的辐射硬化装置。本文重点介绍了一种新颖且不同的方法：在消费者电子级现场可编程门阵列（FPGA）上使用机器学习算法来解决TID效果并在停止工作之前监控它们替换。这种情况有一个研究挑战，以期待电路板因TID效应而导致总失效。我们观察到γ辐射下FPGA板的内部测量，并使用了三种不同的异常检测机学习（ML）算法来检测伽马辐射环境中的传感器测量中的异常。统计结果表明伽马辐射曝光水平与板测量之间的高度显着关系。此外，我们的异常检测结果表明，具有径向基函数内核的单级支持向量机的平均召回得分为0.95。此外，在电路板停止工作之前，可以检测到所有异常。

燃气轮机发动机是复杂的机器，通常产生大量数据，并且需要仔细监控，以允许具有成本效益的预防性维护。在航空航天应用中，将所有测量数据返回到地面是昂贵的，通常会导致有用，高值，要丢弃的数据。因此，在实时检测，优先级和返回有用数据的能力是至关重要的。本文提出了由卷积神经网络常态模型描述的系统输出测量，实时优先考虑预防性维护决策者。由于燃气轮机发动机时变行为的复杂性，导出精确的物理模型难以困难，并且通常导致预测精度低的模型和与实时执行不相容。数据驱动的建模是一种理想的替代方案，生产高精度，资产特定模型，而无需从第一原理推导。我们提出了一种用于在线检测和异常数据的优先级的数据驱动系统。通过集成到深神经预测模型中的不确定管理，避免了偏离新的操作条件的数据评估。测试是对实际和合成数据进行的，显示对真实和合成故障的敏感性。该系统能够在低功耗嵌入式硬件上实时运行，目前正在部署Rolls-Royce Pearl 15发动机飞行试验。

We designed and constructed an A-sized base autonomous underwater vehicle (AUV), augmented with a stack of modular and extendable hardware and software, including autonomy, navigation, control and high fidelity simulation capabilities (A-size stands for the standard sonobuoy form factor, with a maximum diameter of 124 mm). Subsequently, we extended this base vehicle with a novel tuna-inspired morphing fin payload module (referred to as the Morpheus AUV), to achieve good directional stability and exceptional maneuverability; properties that are highly desirable for rigid hull AUVs, but are presently difficult to achieve because they impose contradictory requirements. The morphing fin payload allows the base AUV to dynamically change its stability-maneuverability qualities by using morphing fins, which can be deployed, deflected and retracted, as needed. The base vehicle and Morpheus AUV were both extensively field tested in-water in the Charles river, Massachusetts, USA; by conducting hundreds of hours of operations over a period of two years. The maneuvering capability of the Morpheus AUV was evaluated with and without the use of morphing fins to quantify the performance improvement. The Morpheus AUV was able to showcase an exceptional turning rate of around 25-35 deg/s. A maximum turn rate improvement of around 35% - 50% was gained through the use of morphing fins.

给定传感器读数随着时间的推移从电网上，我们如何在发生异常时准确地检测？实现这一目标的关键部分是使用电网传感器网络在电网上实时地在实时检测到自然故障或恶意的任何不寻常的事件。行业中现有的坏数据探测器缺乏鲁布布利地检测广泛类型的异常，特别是由于新兴网络攻击而造成的复杂性，因为它们一次在网格的单个测量快照上运行。新的ML方法更广泛适用，但通常不会考虑拓扑变化对传感器测量的影响，因此无法适应历史数据中的定期拓扑调整。因此，我们向DynWatch，基于域知识和拓扑知识算法用于使用动态网格上的传感器进行异常检测。我们的方法准确，优于实验中的现有方法20％以上（F-Measure）;快速，在60K +分支机用中的每次传感器上平均运行小于1.7ms，使用笔记本电脑，并在图表的大小上线性缩放。

Autonomous Micro Aerial Vehicles are deployed for a variety tasks including surveillance and monitoring. Perching and staring allow the vehicle to monitor targets without flying, saving battery power and increasing the overall mission time without the need to frequently replace batteries. This paper addresses the Active Visual Perching (AVP) control problem to autonomously perch on inclined surfaces up to $90^\circ$. Our approach generates dynamically feasible trajectories to navigate and perch on a desired target location, while taking into account actuator and Field of View (FoV) constraints. By replanning in mid-flight, we take advantage of more accurate target localization increasing the perching maneuver's robustness to target localization or control errors. We leverage the Karush-Kuhn-Tucker (KKT) conditions to identify the compatibility between planning objectives and the visual sensing constraint during the planned maneuver. Furthermore, we experimentally identify the corresponding boundary conditions that maximizes the spatio-temporal target visibility during the perching maneuver. The proposed approach works on-board in real-time with significant computational constraints relying exclusively on cameras and an Inertial Measurement Unit (IMU). Experimental results validate the proposed approach and shows the higher success rate as well as increased target interception precision and accuracy with respect to a one-shot planning approach, while still retaining aggressive capabilities with flight envelopes that include large excursions from the hover position on inclined surfaces up to 90$^\circ$, angular speeds up to 750~deg/s, and accelerations up to 10~m/s$^2$.

本文提出了一种新颖的方法，用于在具有复杂拓扑结构的地下领域的搜索和救援行动中自动合作。作为CTU-Cras-Norlab团队的一部分，拟议的系统在DARPA SubT决赛的虚拟轨道中排名第二。与专门为虚拟轨道开发的获奖解决方案相反，该建议的解决方案也被证明是在现实世界竞争极为严峻和狭窄的环境中飞行的机上实体无人机的强大系统。提出的方法可以使无缝模拟转移的无人机团队完全自主和分散的部署，并证明了其优于不同环境可飞行空间的移动UGV团队的优势。该论文的主要贡献存在于映射和导航管道中。映射方法采用新颖的地图表示形式 - 用于有效的风险意识长距离计划，面向覆盖范围和压缩的拓扑范围的LTVMAP领域，以允许在低频道通信下进行多机器人合作。这些表示形式与新的方法一起在导航中使用，以在一般的3D环境中可见性受限的知情搜索，而对环境结构没有任何假设，同时将深度探索与传感器覆盖的剥削保持平衡。所提出的解决方案还包括一条视觉感知管道，用于在没有专用GPU的情况下在5 Hz处进行四个RGB流中感兴趣的对象的板上检测和定位。除了参与DARPA SubT外，在定性和定量评估的各种环境中，在不同的环境中进行了广泛的实验验证，UAV系统的性能得到了支持。

多媒体异常数据集在自动监视中发挥着至关重要的作用。它们具有广泛的应用程序，从异常对象/情况检测到检测危及生命事件的检测。该字段正在接收大量的1.5多年的巨大研究兴趣，因此，已经创建了越来越多地专用于异常动作和对象检测的数据集。点击这些公共异常数据集使研究人员能够生成和比较具有相同输入数据的各种异常检测框架。本文介绍了各种视频，音频以及基于异常检测的应用的综合调查。该调查旨在解决基于异常检测的多媒体公共数据集缺乏全面的比较和分析。此外，它可以帮助研究人员选择最佳可用数据集，用于标记框架。此外，我们讨论了现有数据集和未来方向洞察中开发多峰异常检测数据集的差距。

Many aerial robotic applications require the ability to land on moving platforms, such as delivery trucks and marine research boats. We present a method to autonomously land an Unmanned Aerial Vehicle on a moving vehicle. A visual servoing controller approaches the ground vehicle using velocity commands calculated directly in image space. The control laws generate velocity commands in all three dimensions, eliminating the need for a separate height controller. The method has shown the ability to approach and land on the moving deck in simulation, indoor and outdoor environments, and compared to the other available methods, it has provided the fastest landing approach. Unlike many existing methods for landing on fast-moving platforms, this method does not rely on additional external setups, such as RTK, motion capture system, ground station, offboard processing, or communication with the vehicle, and it requires only the minimal set of hardware and localization sensors. The videos and source codes are also provided.

受数字孪生系统的启发，开发了一个新型的实时数字双框架，以增强机器人对地形条件的感知。基于相同的物理模型和运动控制，这项工作利用了与真实机器人同步的模拟数字双重同步，以捕获和提取两个系统之间的差异信息，这两个系统提供了多个物理数量的高维线索，以表示代表差异建模和现实世界。柔软的，非刚性的地形会导致腿部运动中常见的失败，因此，视觉感知完全不足以估计地形的这种物理特性。我们使用了数字双重来开发可折叠性的估计，这通过动态步行过程中的物理互动来解决此问题。真实机器人及其数字双重双重测量之间的感觉测量的差异用作用于地形可折叠性分析的基于学习的算法的输入。尽管仅在模拟中受过培训，但学习的模型可以在模拟和现实世界中成功执行可折叠性估计。我们对结果的评估表明，对不同方案和数字双重的优势的概括，可在地面条件下可靠地检测到细微差别。

安装在微空中车辆（MAV）上的地面穿透雷达是有助于协助人道主义陆地间隙的工具。然而，合成孔径雷达图像的质量取决于雷达天线的准确和精确运动估计以及与MAV产生信息性的观点。本文介绍了一个完整的自动空气缩进的合成孔径雷达（GPSAR）系统。该系统由空间校准和时间上同步的工业级传感器套件组成，使得在地面上方，雷达成像和光学成像。自定义任务规划框架允许在地上控制地上的Stripmap和圆形（GPSAR）轨迹的生成和自动执行，以及空中成像调查飞行。基于因子图基于Dual接收机实时运动（RTK）全局导航卫星系统（GNSS）和惯性测量单元（IMU）的测量值，以获得精确，高速平台位置和方向。地面真理实验表明，传感器时机为0.8美元，正如0.1美元的那样，定位率为1 kHz。与具有不确定标题初始化的单个位置因子相比，双位置因子配方可提高高达40％，批量定位精度高达59％。我们的现场试验验证了本地化准确性和精度，使得能够相干雷达测量和检测在沙子中埋入的雷达目标。这验证了作为鸟瞰着地图检测系统的潜力。

The performance of inertial navigation systems is largely dependent on the stable flow of external measurements and information to guarantee continuous filter updates and bind the inertial solution drift. Platforms in different operational environments may be prevented at some point from receiving external measurements, thus exposing their navigation solution to drift. Over the years, a wide variety of works have been proposed to overcome this shortcoming, by exploiting knowledge of the system current conditions and turning it into an applicable source of information to update the navigation filter. This paper aims to provide an extensive survey of information aided navigation, broadly classified into direct, indirect, and model aiding. Each approach is described by the notable works that implemented its concept, use cases, relevant state updates, and their corresponding measurement models. By matching the appropriate constraint to a given scenario, one will be able to improve the navigation solution accuracy, compensate for the lost information, and uncover certain internal states, that would otherwise remain unobservable.

工业事故和灾难中气体的不受控制的排放导致生命和财产损失巨大。这样的极端事件需要对现场进行快速可靠的调查，以进行有效的救援策略计划。为了实现这些目标，可以部署一个无人驾驶飞机网络，调查受影响地区并确定安全和危险区域。尽管在文献中对基于无人机的单一基于无人机的系统进行了充分研究，但是针对此类应用程序部署的研究（更强大且容忍度更高）仍处于起步阶段。该项目的目的是设计一个可以在紧急情况下部署的系统，以便在给定区域中快速调查和确定安全和危险的区域，该区域包含有毒羽流，而无需对羽状位置做出任何假设。我们专注于端到端的解决方案，并制定两相策略，该策略不仅可以保证羽流的检测/采集，而且可以通过高空间分辨率进行表征。为了确保通过一定的空间分辨率覆盖该地区，我们设置了车辆路由问题。为了克服有限的传感器和无人机资源范围施加的局限性，我们使用高斯核外推估计浓度图。最后，我们评估了模拟中建议的框架。我们的结果表明，这种两阶段策略不仅提供了更好的错误性能，而且在任务时间方面也更有效。此外，2阶段随机搜索与2相均匀覆盖范围之间的比较表明，后者对单个无人机系统更好，而对于多个无人机，前者以低计算成本提供了合理的性能。

我们提出了通过现实的模拟和现实世界实验来支持可复制研究的多运动无人机控制（UAV）和估计系统。我们提出了一个独特的多帧本地化范式，用于同时使用多个传感器同时估算各种参考框架中的无人机状态。该系统可以在GNSS和GNSS贬低的环境中进行复杂的任务，包括室外室内过渡和执行冗余估计器，以备份不可靠的本地化源。提出了两种反馈控制设计：一个用于精确和激进的操作，另一个用于稳定和平稳的飞行，并进行嘈杂的状态估计。拟议的控制和估计管道是在3D中使用Euler/Tait-Bryan角度表示的，而无需使用Euler/Tait-Bryan角度表示。取而代之的是，我们依靠旋转矩阵和一个新颖的基于标题的惯例来代表标准多电流直升机3D中的一个自由旋转自由度。我们提供了积极维护且有据可查的开源实现，包括对无人机，传感器和本地化系统的现实模拟。拟议的系统是多年应用系统，空中群，空中操纵，运动计划和遥感的多年研究产物。我们所有的结果都得到了现实世界中的部署的支持，该系统部署将系统塑造成此处介绍的表单。此外，该系统是在我们团队从布拉格的CTU参与期间使用的，该系统在享有声望的MBZIRC 2017和2020 Robotics竞赛中，还参加了DARPA SubT挑战赛。每次，我们的团队都能在世界各地最好的竞争对手中获得最高位置。在每种情况下，挑战都促使团队改善系统，并在紧迫的期限内获得大量高质量的体验。