Titelaufnahme

Titel
Implementierung einer autonomen Navigation eines Quadcopters mittels Bodenmarkierungen
Weitere Titel
Implementation of an autonomous navigation of a Quadcopter by ground markers
AutorInnenAchleitner, Sebastian
GutachterRadinger-Peer, Wolfgang
Erschienen2016
Datum der AbgabeJuni 2016
SpracheDeutsch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Quadcopter / Bodenmarkierungen / Autonomer Flug / Bildanalyse / Bilderkennung / OpenCV / GPS
Schlagwörter (EN)Quadcopter / ground markers / autonomous flight / computer vision / OpenCV / GPS
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung einer autonomen Navigation für den preisgünstigen und weit verbreiteten Quadcopter „Parrot Bebop“ anhand von Bodenmarkierungen. Der Quadcopter erfasst die Bodenmarkierungen mit seiner Kamera und überträgt sie zu einer Steuereinheit, wo sie durch Bildanalyse für Kursbestimmungen und Flugmanöver aufbereitet und in entsprechende Steuerbefehle an den Quadcopter umgesetzt werden. Ein Eingriff durch den Bediener ist bei der autonomen Navigation nicht notwendig. Das System führt alle notwendigen Aktionen vom Start bis zur Landung selbstständig durch.

Die Arbeit beschreibt zunächst Verfahren zur Steuerung des Quadcopters und für die Erkennung der Bodenmarkierungen. Danach werden zwei Navigationsmodelle vorgestellt, eines unter Verwendung von Geokoordinaten für den Flug im Außenbereich und ein anderes für den Flug im Innenbereich auf Basis der Ausrichtung des Quadcopters an Richtungspfeilen und einem darauf folgenden Geradeausflug.

Versuche zeigen, dass autonome Flüge im Außenbereich aufgrund von Ungenauigkeiten des GPS-Empfängers und Kompasses mit dem verwendeten Quadcopter nicht möglich ist. Im Innenbereich hingegen sind auf einfachen Flugpfaden mit wenigen Richtungswechseln und kurzen Flugsegmenten autonome Flüge in den meisten Fällen durchführbar.

Zusammenfassung (Englisch)

This work focuses on the development of an autonomous navigation for the cheap and widespread quadcopter "Parrot Bebop" based on ground markers.

The quadcopter detects the ground markers with his camera and transmits them to a control unit where they are processed by image analysis for determining courses and manoeuvres and subsequently are transformed into corresponding control commands to the Quadcopter. An operator intervention is not necessary for autonomous navigation. The system performs all necessary actions from takeoff to landing on its own decisions.

First, the work describes methods for controlling the quadcopter and for detecting the ground markers. Secondly, two navigation models are presented, one model using geo-coordinates for outside flights and another model for indoor flights based on the orientation of the quadcopter along directional arrows and a subsequent straight forward flight.

Experiments show that autonomous outdoor flights due to inaccuracies of the GPS receiver and compass of the used quadcopter are not possible. Though, autonomous indoor flights on simple flight paths with a few changes of direction and short flight segments are in most cases feasible.

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