AOM36BEP - Bezpilotní prostředky

Cíl předmětu:

Předmět je zaměřen na získání základních znalostí z oboru bezpilotních prostředků. Jsou probírány konstrukce, pohony, senzory, elektronické systémy, akční členy, řídící elektronika, řídicí algoritmy, přídavná zařízení a také právní aspekty provozování bezpilotních prostředků. Přednášky jsou doplněny exkurzemi do relevantních laboratoří. V rámci cvičení je zpracovávána semestrální úloha na bezpilotním letounu Procerus UAV z oblasti zpracovávání senzorických dat včetně účasti na zkušebním letu.

Kontakty:

David Šišlák - sislakd (at) fel.cvut.cz
Milan Rollo - rollom (at) fel.cvut.cz
Pavel Pačes - pacesp (at) fel.cvut.cz
Martin Hromčík - xhromcik (at) fel.cvut.cz

Rozvrh:

Letní semestr 2013/2014

Podmínky:

Předmět je zakončen zápočtem a ústní zkouškou. Podmínkou pro získání zápočtu je účast na cvičeních (povoleny jsou dvě neomluvené absence) a vypracování semestrální práce.

Harmonogram přednášek 2014:

Týden Termín Téma Materiály
1. 17. 2. Motivační přednáška. Stručná historie bezpilotních prostředků. Ukázky bezpilotních letounů, senzorických systémů. pdf
2. 24. 2. Základy letadlové techniky, aerodynamiky, křídlo, stability. (Ivan Jeřábek) pdf
3. 3. 3. Pohonné jednotky. Pístové motory, motory s rotačním pístem, spalovací turbíny, proudové motory. (doc. Daniel Hanus) pdf
4. 10. 3. Konstrukce letadel, typy, materiály, vlastnosti. (Ivan Jeřábek) pdf
5. 17. 3. Senzory pro UAV. (Pavel Pačes) pdf
6. 25. 3. UAV projekty v ČR, VTÚLaPVO - historie, technická řešení a ukázky letounu. (Jiří Kuzdas) pdf
7. 31. 3. Telemetrie pro UAV. (Pavel Pačes) pdf
8. 7. 4. Metody zpracování dat ze senzorů, korekce driftu a biasu. (Martin Řezáč) pdf materiály pro cvičení
9. 14. 4. Tvorba modelu letounu pro simulaci a navrh ridicich zakonu. (Pavel Hospodář)

pdf Aerosim pro Matlab AVL model Vilík

10. 21. 4. Velikonoční pondělí ---
11. 28. 4. Dynamika letu, zákony řízení, algroritmy řízení pro malý UAV projekt. (Martin Hromčík) bez prezentace
12. 5. 5. Právní aspekty provozu UAV v ČR a ukázka bezpilotních prostředků. pdf, odkazy pod tabulkou
13. 12. 5. Problematika plánování letové trajektorie. pdf
14. 19. 5. Úvod do koordinace bezpilotních prostředků - autonomní detekce a návrhy řešení konfliktních situací na letových plánech. bez prezentace
Odkazy k přednášce č. 12:

Harmonogram cvičení 2014:

Týden Termín Téma Materiály
1. 17. 2. Seznámení s bezpilotními prostředky, konstrukce, provoz, zásady bezpečnosti.
2. 24. 2. Exkurze Ústav letadlové techniky FS ČVUT.
3. 3. 3. Exkurze VTUL.
4. 10. 3. Měření na inerciální jednotce (3D box).
5. 17. 3. Identifikace modelu (aerodynamických koeficientů) z letových dat.
6. 24. 3. Návrh základních řídicích smyček autopilota.
7. 31. 3. Komunikace, přenos dat ze senzorů.
8. 7. 4. Provoz UAV - praktické cvičení.
9. 14. 4. Problematika plánování trajektorií - simulační framework AgentFly.
10. 21. 4. Velikonoční pondělí
11. 28. 4. Práce na semestráních projektech.
12. 5. 5. Práce na semestráních projektech.
13. 12. 5. Práce na semestráních projektech.
14. 19. 5. Prezentace výsledků semestrálních úloh, diskuse, hodnocení, zápočet.

Semestrální práce:

Magnetometer with Automatic Distortion Compensation for Indoor Navigation (rezervováno)
Zadavatel: Pavel Pačes
Cílem projektu je vyčítání dat ze skupiny magnetometrů komunikujících pomocí rozhraní Wifi a sestavených tak, aby bylo možné automaticky korigovat lokální distorze magnetického pole. Způsob sestavení magnetometru dovoluje sensoru měření kalibračního kruhu a online výpočet hard and soft iron korekčních parametrů. Magnetometr tak bude vhodný pro použití v navigačních úlohách relaizovaných uvnitř budov. V projektu je nutné implementovat SW vybavení (skript) do prostředí Matlab. Systém využívá existujících modulů, které je možné vidět na http://www.youtube.com/watch?v=Tpy9Vtelppk.

Analýza vlastností komunikačních modemů pro bezpilotní prostředky (rezervováno)
Zadavatel: Milan Rollo
Proveďte analýzu vlastností bezdrátových modemů Microhard nVIP2400. Zejména se zaměřte vliv vzdálenosti mezi modemy na propustnost komunikačního pásma, možnost komunikace mezi více modemy současně, vliv rušení další palubní elektroniky a motorů. Navrhněte vhodné postupy pro přenos digitálního videa z UAV na pozemní pracoviště prostřednictvím těchto modemů.

Integrace jednoduchého modelu bezpilotného prostředku v prostředí Matlab-Simulink do frameworku AgentFly
Zadavatel: Milan Rollo
AgentFly je multi-agentní framework pro simulaci provozu a řízení leteckého provozu. Je napsaný v jazyku Java a umožňuje testovat různé algoritmy pro plánování trajektorií, collision avoidance, taktické mise apod. Obsahuje však pouze velice jednoduchý model vlastních letounů. Cílem práce je nahradit tento jednoduchý model jiným, vytvořeným v Matlabu (zpočátku může být velice jednoduchý, jedná se primárně o propojení prostředí). Bude nutné implementovat interface mezi Matlabem a Javou pro obousměrný přenos dat a provést příslušné úpravy ve frameworku AgentFly.

Provoz autonomního pozemního vozidla
Zadavatel: Milan Rollo
Cílem je oživení pozemního vozidla vybaveného autopilotní jednotkou ArduPilot pro provoz v autonomním režimu navigace pomocí GPS a ultrazvukových senzorů pro reaktivní vyhýbání překážkám. Dílčí úkoly:
- konfigurace FW autopilota pro bezpečnou jízdu
-nastavení omezujících parametrů řízení a zrychlení
-nastavení limitů pro plnění plánu zadaného sadou waypointů
-konfigurace a testování reaktivního vyhýbání překážkám za pomoci dvojice ultrazvukových senzor

MAVLink interface pro komunikaci s autopilotem (rezervováno)
Zadavatel: Milan Rollo

Naprogramujte JAVA interface pro ovládání autopilotů pomocí protokolu MAVLink. Konkrétně půjde o zadávání waypointů v GPS souřadnicích a čtení a parsování telemetrie. Výsledný kód otestujte na simulovaných a reálných autopilotech ArduPilotMega.

Algoritmy řízení letu a ověření jejich funkce na letovém simulátoru
Zadavatel: Martin Hromčík

Řídicí smyčky navržené a implementované v prostředí MATLAB-Simulink propojte s ovládacím programem letového simulátoru (6DoF) provozovaného na katedře měření (kolegové Pačes, Bruna) a odsimulujte jejich funkci. 1-2 studenti.

Navigační jednotka pro hexakoptéru
Zadavatel: Martin Hromčík

Navrhněte řídicí jednotku pro automatické navádění hexakoptéry vyvíjené na katedře měření (kolega Roháč). Tato práce je vhodná pro studenty, kteří by na tematu měli zájem pracovat v rámci navazujících studentských prací (BP, DP, Semestrální projekt apod.). 1-2 studenti.

Algoritmy pro odhadování větru
Zadavatel: Martin Hromčík

Navrhněte systém pro on-line on-board estimaci intenzity a směru větru, založený na Kalmanově filtru a algoritmech pro fůzi dat, a odsimulujte jeho funkci na vybraném modelu dynamiky letu a FCS. Jde o klíčovou komponentu umožňující plánovat dosažitelné a "rozumné" trajektorie pro "malá a lehká UAV".

Další práce:

Pokud budete mít zájem o jakoukoliv další práci dle Vašeho vlastního zadání, kontaktujte příslušného vyučujícího