Navegação em ambientes fechados de um veículo quadrirrotor utilizando visão computacional
Ano de defesa: | 2022 |
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Navegação em ambientes fechados de um veículo quadrirrotor utilizando visão computacionalFILTRO DE KALMAN ESTENDIDOESTIMAÇÃO DE ESTADOSVEÍCULO AÉREO NÃO TRIPULADOQUADRIRROTORVISÃO COMPUTACIONALEXTENDED KALMAN FILTERSTATES ESTIMATIONUNMANNED AERIAL VEHICLEQUADROTORCOMPUTER VISIONPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA - UFABCOrientador: Prof. Dr. Diego Paolo Ferruzzo CorreaCoorientador: Prof. Dr. Luiz de Siqueira Martins FilhoDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Santo André, 2022.A navegação de quadrirrotores em ambientes fechados tem se tornado uma área de interesse, isto porque nesses ambientes o Global Positioning System (GPS) possui seu funcionamento comprometido, por vezes impossibilitando sua utilização. Visto que para navegar o veículo requer o conhecimento de sua localização, a ausência do GPS limita a navegação do veículo. Este trabalho propõe um sistema de estimação de posição e atitude de um veículo quadrirrotor utilizando visão computacional, o qual é utilizado para possibilitar a navegação do veículo em ambientes fechados com ausência de GPS. Tal navegação é baseada em um controle em cascata, em que os controles são baseados em realimentação utilizando ganhos proporcionais e derivativos como lei de controle. O sistema é realimentado com os estados estimados pelo Filtro de Kalman dos Erros de Estado (FKEE), o qual une as informações dos sensores inerciais e do sistema de visão baseado em marcadores artificiais. Os resultados, obtidos por meio de simulações no ambiente ROS/Gazebo, mostram que o FKEE realiza estimação dos estados de posição com erros na ordem de centímetros, e as estimações de atitude na ordem de 10-2 radianos. Através dos estados estimados, o quadrirrotor é capaz de rastrear as trajetórias desejadas com sucesso, validando a proposta do sistema desenvolvido.The indoor navigation of quadrotors has become an area of interest, because in these environments the Global Positioning System (GPS) has its functioning compromised, sometimes making its use impossible. Since navigating the vehicle requires knowledge of its location, the absence of GPS limits quadrotor navigation. This work proposes a system for position and attitude estimation of a quadrotor vehicle using computer vision to enable quadrotor navigation in GPS-denied environments. Such navigation is based on a cascade control which is based on feedback using proportional and derivatives gains. The system is fed back with the states estimated by Error State Kalman Filter, which joins the information from the inertial sensors and the vision system based on artificial markers. The results, obtained through simulations in the ROS/Gazebo environment, show that Error State Kalman Filter performs estimation of the position states with errors in the order of centimeters, and the attitude estimations in the order of 10-2 radians. Through the estimated states, the quadrotor can successfully track the desired trajectories, validating the proposal of the developed system.Correa, Diego Paolo FerruzzoMartins Filho, Luiz de SiqueiraBaroni, LeandroSilva, Paulo Sérgio daSilva, Mateus Ribeiro da2022info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf96 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122454http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122454&midiaext=79872http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122454&midiaext=79873Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=122454porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-06-15T16:26:04Zoai:BDTD:122454Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2022-06-15T16:26:04Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false |
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Navegação em ambientes fechados de um veículo quadrirrotor utilizando visão computacional Silva, Mateus Ribeiro da FILTRO DE KALMAN ESTENDIDO ESTIMAÇÃO DE ESTADOS VEÍCULO AÉREO NÃO TRIPULADO QUADRIRROTOR VISÃO COMPUTACIONAL EXTENDED KALMAN FILTER STATES ESTIMATION UNMANNED AERIAL VEHICLE QUADROTOR COMPUTER VISION PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA - UFABC |
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