Design and Implementation of a “Ground Control Station” for Autonomous UAV Landing on Moving Targets

Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει τον σχεδιασμό και την υλοποίηση μιας εφαρμογής ενός «Σταθμού Ελέγχου Εδάφους» (Ground Control Station – GCS), η οποία επιτρέπει τόσο τον χειροκίνητο έλεγχο ενός Parrot Anafi drone, όσο και την αυτόνομη προσγείωσή του σε κινούμενο στόχο. Το σύστημα που αναπτύχθηκε χρησιμοποιεί ένα «standard» Parrot Anafi drone, καθώς και ένα Unitree Go1 τετράποδο ρομπότ το οποίο λειτουργεί ως ο κινούμενος στόχος προσγείωσης. Ο GCS δημιουργεί μια ζεύξη επικοινωνίας Wi-Fi με το drone, επιτρέποντας τη συνεχή λήψη δεδομένων τηλεμετρίας και βίντεο από το drone σε πραγματικό χρόνο, ενώ ταυτόχρονα αποστέλλει σε αυτό εντολές χειρισμού. Γίνεται επεξεργασία της εισερχόμενης ροής βίντεο από έναν αλγόριθμο ανίχνευσης αντικειμένων, ο οποίος βασίζεται στην αρχιτεκτονική Συνελικτικών Νευρωνικών Δικτύων (CNN), με χρήση του οποίου εντοπίζεται ο στόχος προσγείωσης. Στη συνέχεια, τα αποτελέσματα του εντοπισμού αυτού, μεταβιβάζονται στο υποσύστημα παρακολούθησης (tracking), το οποίο γεφυρώνει τις δύο διαστάσεις (2D) απεικόνισης του βίντεο με την τρισδιάστατη (3D) κίνηση του drone στον χώρο. Υπολογίζει την απόσταση μεταξύ του drone και του στόχου, σφάλματα ευθυγράμμισης, καθώς και την ταχύτητα του στόχου. Τέλος, μέσω μιας λογικής ελέγχου διαχωρίζεται η διαδικασία προσγείωσης σε διακριτές φάσεις. Σε κάθε φάση, με χρήση ελεγκτών PID υπολογίζονται οι απαιτούμενες εντολές ελέγχου, οι οποίες αποστέλλονται στη συνέχεια στους ενεργοποιητές (actuators) του drone. Η εφαρμογή που αναπτύχθηκε παρέχει μια πλήρη διεπαφή για την παρακολούθηση και τον έλεγχο του drone σε πραγματικό χρόνο. Ο GCS προβάλλει ζωντανά βίντεο, δεδομένα τηλεμετρίας, καθώς και εσωτερικούς υπολογισμούς ελέγχου που χρησιμοποιούνται καθ’ όλη τη διάρκεια της αυτόνομης προσγείωσης, επιτρέποντας έτσι στον χειριστή να ελέγχει ταυτόχρονα τη λειτουργία του συστήματος. Επιπλέον, παρέχονται μηχανισμοί παράκαμψης ασφαλείας (safety override), δυνατότητα χειροκίνητου χειρισμού του drone, καθώς και ειδικές εντολές για την έναρξη ή/και τον τερματισμό της διαδικασίας αυτόνομης προσγείωσης. Συνεπώς, ο GCS λειτουργεί ως μια ολοκληρωμένη πλατφόρμα παρακολούθησης και ελέγχου, υποστηρίζοντας τόσο την χειροκίνητη, όσο και την πλήρως αυτόνομη λειτουργία, με δυνατότητα επίβλεψης και παρακολούθησης.

Authors dc:creator

• Γεωργόπουλος Γεώργιος
• Georgopoulos Georgios

• Θετικές Επιστήμες
• Science

Language dc:language

English

Identifier

uoadl:5359122

OAI identifier oai:identifier

oai:lib.uoa.gr:uoadl:5359122