Utilize este identificador para referenciar este registo:
http://hdl.handle.net/10071/13045
Autoria: | Raimundo, António Sérgio Lima |
Orientação: | Sebastião, Pedro Joaquim Amaro Souto, Nuno Manuel Branco |
Data: | 2016 |
Título próprio: | Autonomous Obstacle Collision Avoidance System for UAVs in rescue operations |
Referência bibliográfica: | RAIMUNDO, António Sérgio Lima - Autonomous Obstacle Collision Avoidance System for UAVs in rescue operations [Em linha]. Lisboa: ISCTE-IUL, 2016. Dissertação de mestrado. [Consult. Dia Mês Ano] Disponível em www:<http://hdl.handle.net/10071/13045>. |
Palavras-chave: | Engenharia de sistemas Drone Algoritmo Sensor Colisão UAV Object collision avoidance Distance sensing LiDAR 3D Environment 3D Vehicles Colisão de objetos Deteção de distância Ambiente 3D Veículo 3D |
Resumo: | The Unmanned Aerial Vehicles (UAV) and its applications are growing for both civilian and
military purposes. The operability of an UAV proved that some tasks and operations can be
done easily and at a good cost-efficiency ratio.
Nowadays, an UAV can perform autonomous tasks, by using waypoint mission navigation
using a GPS sensor. These autonomous tasks are also called missions. It is very useful to certain
UAV applications, such as meteorology, vigilance systems, agriculture, environment mapping
and search and rescue operations.
One of the biggest problems that an UAV faces is the possibility of collision with other objects
in the flight area. This can cause damage to surrounding area structures, humans or the UAV
itself. To avoid this, an algorithm was developed and implemented in order to prevent UAV
collision with other objects.
“Sense and Avoid” algorithm was developed as a system for UAVs to avoid objects in collision
course. This algorithm uses a laser distance sensor called LiDAR (Light Detection and
Ranging), to detect objects facing the UAV in mid-flights. This light sensor is connected to an
on-board hardware, Pixhawk’s flight controller, which interfaces its communications with
another hardware: Raspberry Pi. Communications between Ground Control Station or RC
controller are made via Wi-Fi telemetry or Radio telemetry.
“Sense and Avoid” algorithm has two different modes: “Brake” and “Avoid and Continue”.
These modes operate in different controlling methods. “Brake” mode is used to prevent UAV
collisions with objects when controlled by a human operator that is using a RC controller.
“Avoid and Continue” mode works on UAV’s autonomous modes, avoiding collision with
objects in sight and proceeding with the ongoing mission.
In this dissertation, some tests were made in order to evaluate the “Sense and Avoid”
algorithm’s overall performance. These tests were done in two different environments: A 3D
simulated environment and a real outdoor environment. Both modes worked successfully on a
simulated 3D environment, and “Brake” mode on a real outdoor, proving its concepts. Os veículos aéreos não tripulados (UAV) e as suas aplicações estão cada vez mais a ser utilizadas para fins civis e militares. A operacionalidade de um UAV provou que algumas tarefas e operações podem ser feitas facilmente e com uma boa relação de custo-benefício. Hoje em dia, um UAV pode executar tarefas autonomamente, usando navegação por waypoints e um sensor de GPS. Essas tarefas autónomas também são designadas de missões. As missões autónomas poderão ser usadas para diversos propósitos, tais como na meteorologia, sistemas de vigilância, agricultura, mapeamento de áreas e operações de busca e salvamento. Um dos maiores problemas que um UAV enfrenta é a possibilidade de colisão com outros objetos na área, podendo causar danos às estruturas envolventes, aos seres humanos ou ao próprio UAV. Para evitar tais ocorrências, foi desenvolvido e implementado um algoritmo para evitar a colisão de um UAV com outros objetos. O algoritmo "Sense and Avoid" foi desenvolvido como um sistema para UAVs de modo a evitar objetos em rota de colisão. Este algoritmo utiliza um sensor de distância a laser chamado LiDAR (Light Detection and Ranging), para detetar objetos que estão em frente do UAV. Este sensor é ligado a um hardware de bordo, a controladora de voo Pixhawk, que realiza as suas comunicações com outro hardware complementar: o Raspberry Pi. As comunicações entre a estação de controlo ou o operador de comando RC são feitas via telemetria Wi-Fi ou telemetria por rádio. O algoritmo "Sense and Avoid" tem dois modos diferentes: o modo "Brake" e modo "Avoid and Continue". Estes modos operam em diferentes métodos de controlo do UAV. O modo "Brake" é usado para evitar colisões com objetos quando controlado via controlador RC por um operador humano. O modo "Avoid and Continue" funciona nos modos de voo autónomos do UAV, evitando colisões com objetos à vista e prosseguindo com a missão em curso. Nesta dissertação, alguns testes foram realizados para avaliar o desempenho geral do algoritmo "Sense and Avoid". Estes testes foram realizados em dois ambientes diferentes: um ambiente de simulação em 3D e um ambiente ao ar livre. Ambos os modos obtiveram funcionaram com sucesso no ambiente de simulação 3D e o mode “Brake” no ambiente real, provando os seus conceitos. |
Designação do grau: | Mestrado em Engenharia Informática |
Arbitragem científica: | yes |
Acesso: | Acesso Aberto |
Aparece nas coleções: | T&D-DM - Dissertações de mestrado |
Ficheiros deste registo:
Ficheiro | Descrição | Tamanho | Formato | |
---|---|---|---|---|
TESE-CorpoTrabalho.pdf | 3,41 MB | Adobe PDF | Ver/Abrir |
Todos os registos no repositório estão protegidos por leis de copyright, com todos os direitos reservados.