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Piloto Automatico para UAV [ESP]

Diseño Hardware y software de un piloto automático para UAVS. Contacto, epffpe@gmail.com
by

Eugenio Peñate

on 29 July 2013

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Transcript of Piloto Automatico para UAV [ESP]

Eugenio Peñate Fariñas Piloto Automático
para UAVs Test Mi motivación Videos Arquitectura Software Arquitectura Hardware Visión global del sistema Misiones “aburridas, sucias o peligrosas”.
Espionaje. La policía americana los usa.
Reparto de mercancia
Seguimiento de vehículos
Fronteras, patrullas costeras, monitorización.
Seguridad Nacional
Cartografía digital.
Búsqueda y rescate.
Detección y gestión de lucha contra incendios
Comunicaciones y servicios de radiodifusión.
Apoyo al control de tráfico aéreo.
Monitorización de las líneas de transmisión de energía.
Investigación del medio ambiente y Control/Gestión de la calidad del aire. Usos UAVs son normalmente utilizados para las misiones “aburridas, sucias o peligrosas” donde usar un piloto humano es muy peligroso, o costoso. Qué es un UAV? Estudios recientes hechos por Teal Group, el mercado de UAVs en todo el mundo alcanza los 89 billones de dólares.
ASD Media indica que el mercado de la carga de pago alcanza 2.3 bn€ Mercado de UAVs Mi piloto automático.
Diseñado con componentes modernos de bajo coste.
Esto permite a los diseñadores de UAVs reducir el coste de producción y producir más UAVs.
Tres componentes claves, la electrónica, el software de abordo y el software de la estación en tierra (GCS). Solucion Primera idea: Los militares han imaginado el valor que podría tener un vehículo aéreo no tripulado (UAV) que pueda espiar al enemigo o incluso lanzar bombas a un objetivo sin poner en peligro a un piloto humano.
Uso de los UAVs se ha incrementado mucho durante los ultimos años.
Aunque este crecimiento ha sido impulsado principalmente por la demanda de los organismos de defensa de los gobiernos, los UAV están siendo utilizados actualmente para fines no militares.
Hoy en día se emplean para propósitos que van desde el seguimiento de la fauna silvestre, hasta la vigilancia de incendios forestales.
Los avances en la tecnología electrónica han permitido la automatización de estos aviones y convertirlos en una plataforma útil para la teledetección.
Debido al desarrollo de sensores en la actividad industrial de la automoción y otros sectores, el coste de los componentes necesarios para construir estos sistemas se ha reducido en gran medida. Introducción Muchos hemos querido ser piloto de pequeños Eso me llevó a comprar un avión de RC Una universidad americana desarrolla un Piloto Automático Yo puedo hacerlo!! Un vehículo aéreo que no tiene piloto abordo. Pueden ser tan grande como aviones tripulados o muy pequeños Sustituir hombre por máquina Todo UAV necesita un sistema que controle el avión Antes solo lo podían costear los militares Gracias a la revolución de los smartphones hoy día está al alcance de nuestras manos Control de la aeronave y payload.
Navegación a través de waypoints.
El Control y seguimiento de la misión se lleva a cabo en la estacion de control de tierra (ECT).
Modo de control Manual.
Modo de control Fly-by-wire.
Modo de control Automático. Kernel RTOS tasks Scheduler Counting semaphores Impresionante Noticia 3:41 minutos
hablan del negocio
hablan de la numero de drones
2001 -> 90 drones
2012 -> 9500 drones
critica
Drones Markers Lobbying 2011
Northrop Grum. -> $4Millones
Raythenon -> $7.4 Millones
General Atomics -> $2.3 Millones Documental interesante Largo
Primera parte militares
segunda parte aplicaciones civiles Preguntas Events Mutex Timers Mailboxes Memory Pool Hardware CSP SSP Retaget UART DMA I2C UART RS-232 ADC DMA RTC BSP Acelerómetro COMM Gyroscopo Magnetómetro Presión Barométrica Temperatura GPS Pitot Algoritmos PA Pressure - speed Air data system Altitude - satic pressure Mach number Calibrated airspeed True airspeed Kalman Filter Fly-by-wire flight control FaultHandler Estadísticas Batería Servos de entrada Servos de salida Digital GPIO ADC Bus CAN Bus RS-485 USB USB Flash Mem SD-Card Timers Módulos externos Radio Vídeo Strap-down system Attitude/heading reference system Navigation system Autopilot and flight management system Height control Heading control Speed control Mavlink GPIO ? Oportunidad Control de vuelo Test de módulos HIL Test en vuelo real Módulos Hardware
in the loop Vuelo AI MIT Challenge 10 cm 6 cm Visión global del sistema Electrónica de control de abordo Transmisión de Vídeo Radio Telemetría Ground Control Station Radio Telemetría Antena Sensores
integrados en la PCB Superficies de
Control del
vuelo 5.8GHz Transmisor de vídeo Dentro del Avión Control de tierra Vídeo Vídeo
5.8GHz 915MHz Antena Diseñada por
Eugenio Jimenez Tracking Antenna Servos 360º Software de Control en PC Vídeo analógico
con información de vuelo Se controla con el software del GCS Recepción de Vídeo epffpe@gmail.com Sensores 1xModule IMU 10DoF (ADIS16407)
1xchip IMU 7DoF (3acc+3gyro+temp)
1xAcelerometro ( 3-Axis chip )
1xGyro ( 3-Axis chip + temp )
1xMagnetometer ( 3-Axis chip )
1xGPS embedded
1xAbsolute pressure Sensor (15 - 115kPa)
1xDifferential pressure Sensor (0 - 3.92kPa)
1xBattery Monitor
1xTemp Sensor (onBoard 12bits) Microcontroladores 1xSensor DSC (ARM Cortex-M3)
150DMIPS@120MHz
512 KB Flash
64 KB RAM
1xControl DSC (ARM Cortex-M3)
90DMIPS@72MHz
32 KB Flash
8 KB RAM Control & Payload 12xServos Input
20xSerovos Output
6xGP Digital Input/Output
2xAnalog Input 10bits
1xAnalog Video Output Port
1xAnalog Video Input Port to draw on video on real time Comunicaciones 4xRS-232
1xRS-485
2xBus CAN
1xUSB
1xI2C port Flight Recorder 1xFlash memory (16MB)
1xMicroSD (up to 32GB) Otros 1xSWJ-DP, SW-DP (JTAG y SW). DWT, ITM over SWV
1xDC-DC Converter
1xBattery CR1220 for RTC Interface 2xLeds
2xPush buttom Control manual Planificación de la misión.
Visualización de instrumentos
Presentación de datos de telemetría
Control de la aeronave con un joystick
Control del tracking antenna
Se usa google maps como mapa Control Manual
35 MHz o 2.4 GHz RX RC Manual/Automático/fly-by-wire
Señales Control manual Telemetría INTA ALO ALBA Adquisición de imágenes aéreas en
misiones civiles y militares de corto alcance de bajo coste
Proporciona información en tiempo real en misiones de reconocimiento, vigilancia y adquisición de blancos.
Consistente en tres vehículos aéreos equipados con sensores visibles o infrarrojos, una unidad de control móvil, desde donde se realiza la planificación de la misión, el control de vuelo y el procesado de las imágenes obtenidas y, por último, de un sistema de lanzamiento. - Modo de operación:
En modo autónomo el vehículo aéreo sigue la trayectoria establecida en la misión siguiendo una serie de puntos de paso (waypoints) predefinidos utilizando datos adquiridos por GPS.
En modo manual, el piloto controla el vehículo aéreo directamente, realizándose un filtrado previo de los comandos enviados por
el autopiloto. La configuración del sistema de observación depende del tipo de misión a realizar. El sistema permite la dotación de una cámara
de televisión fija de alta resolución, una cámara montada en plataforma con posibilidad de movimiento en azimuth y elevación o
un sensor infrarrojo (mini-FLIR) para observación nocturna. INDRA Transceiver 900MHz
Pout: 16W
Sensitivity:
-120dBm@2kbps
-101dBm@115200kbps
FHSS, en cada canal GFSK Transceiver 900MHz
Pout: 16W
Sensitivity:
-120dBm@2kbps
-101dBm@115200kbps
FHSS, en cada canal GFSK Diseño Hardware & Software Arquitectura Hardware Radio telemetría Transmisor de vídeo Transceiver 900MHz
Pout: 16W
Sensitivity:
-120dBm@2kbps
-101dBm@115200kbps
FHSS, en cada canal GFSK Ensamblaje en el UAV Audio 5.5MHz Vídeo 5.8GHz Modulación FM Modulación
FM Button Leds Time Management Memory Management ISR Support Resultados AHRS Medidas en estático variando la temperatura (18-40ºC)
Muestreo cada 20ms durante 24h (~4Millones de muestras)
ACCURACY (1σ): 1σ Yaw < 0.10º 1σ Roll < 0.05º 1σ Pich < 0.05º OnChipFlash Antenas Telemetría Antena de vídeo Conectores para antenas de telemetría Batería de LiPo Receptor del control manual Autopilot Compartimento
Telemetría Espacio físico disponible Configuración de los compartimentos Rx control manual Autopilot Tx Vídeo Antena video Servos para el control de la aeronave Compartimento
de telemetría Antenas de telemetría Batería LiPo Tx Vídeo: 5.8GHz
Pout: 0.5W Control Waypoints Navigation Inter uC Comm HIL with turbulence HIL Demo SupersonicOS
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