Självnavigerande bevingad drönare - Utveckling och implementering av autonom navigation samt kommunikation för flygplansliknande drönare

Abstract

Konsumentmarknaden har under de senaste åren sett en signifikant ökning i antalet obemannade flygfarkoster, så kallade drönare. Med en förmåga att användas för många olika uppgifter, så som 3D-fotografering, övervakning och sök- och räddningsuppdrag, har drönare visat sig vara en värdefull resurs. Att göra dem autonoma ökar deras användningsområden ytterligare. Som ett bidrag till framtida utveckling beskriver den här rapporten utvecklings- och implementeringsprocessen för autonom navigation och långdistanskommunikation för bevingade drönare. Med hjälp av en Raspberry PI mikrokontroller, PID-regulatorer för stabilisering och autonom navigation, tekniker så som sensorfusion med Kalmanfiltrering för att förbättra GPS-noggrannheten, höjdmätningar med hjälp av en barometer och systemmodellering för simuleringar, är den utvecklade mjukvaran integrerad på hårdvara och testad på ett mindre modellflygplan. Det presenterade resultatet är ett fungerande system för autonom navigation och kommunikation implementerad på en drönare; kapabel att navigera mellan en given lista med vägpunkter, bibehållande sin höjd och hastighet. Kommunikation är etablerad med en Android-applikation och en extern databas som medlar mellan drönaren och klienter för att möjliggöra realtidstelemetri och som en pålitlig anslutning över internet. Dessa resultat är tillfredsställande då drönaren både kan lyfta och navigera samt återvända till sin startposition autonomt, och samtidigt kommunicera sin status till operatör. Projektet lyckades dock inte med att genomföra en autonom landningssekvens, som kräver manuell styrning. Detta, tillsammans med kollisionsundvikning, är förslag till framtida arbete.