Low cost antenna array based drone tracking device for outdoor environment

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Oliveira, Marcos Teixeira de
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Antenas (Eletrônica)
Direção de chegada
Drones
Rastreamento de drones
Veículos aéreos não tripulados (VANTs)
Link de acesso: http://repositorio.unb.br/handle/10482/35354
Resumo: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2019.
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spelling Low cost antenna array based drone tracking device for outdoor environmentAntenas (Eletrônica)Direção de chegadaDronesRastreamento de dronesVeículos aéreos não tripulados (VANTs)Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2019.Aplicações para técnicas de Direção de Chegada (DoA) têm crescido drasticamente em várias áreas, desde os tradicionais sistemas de comunicação sem fio e operações de resgate até os sistemas GNSS e rastreamento de drones. Particularmente, as forças policiais e as empresas de segurança têm voltado sua atenção para os dispositivos de rastreamento de drones, devido ao número de acidentes e incidentes envolvendo estes Veículos Aéreos não Tripulados (VANTs). Agora, novos sistemas e dispositivos que fornecem segurança a cidadãos e clientes cresceram e ganharam espaço no mercado. Para detectar a presença de drones e rastreá-los existe uma variedade de soluções altamente caras no mercado. Porém, a estimativa da localização de um alvo pode ser obtida usando hardware barato, comprado facimente no mercado, e com técnicas de Direção de Chegada. Data esta estimativa, algumas ações podem ser tomadas pelo responsável pela segurança no local. Trabalhos anteriores na estimativa de direção de chegada usando arranjo de antenas foram propostos, mas sem uma abordagem prática. Nesta dissertação, propõe-se um dispositivo de rastreamento de drones baseado em arranjo de antenas de baixo custo para ambientes externos. A solução proposta é dividida em partes de hardware e software. A parte de hardware do dispositivo proposto é baseada em componentes fáceis de serem encontrados no mercado, como um arranjo de antena omnidirecional, uma plataforma SDR (Rádio Definido por Software) de 4 canais com frequência de portadora variando de 70 MHz a 6 GHz, uma placa-mãe FPGA e um laptop. A parte do software inclui algoritmos para calibração, seleção de ordem de modelo (MOS) e estimativa de DoA, incluindo etapas específicas de pré-processamento para aumentar a precisão dos cálculos para os métodos de DoA. Avaliamos o desempenho de nossa solução de baixo custo, proposta para ambientes externos, e de acordo com as medições de campo, mostra-se que, quando o transmissor está na posição frontal, ou seja, com um DoA variando de -60° a 60°, o máximo e a média dos erros de DoA são 6° e 1,6°, respectivamente.Applications of Direction of Arrival (DoA) techniques have dramatically increased in various areas ranging from the traditional wireless communication systems and rescue operations to GNSS systems and drone tracking. Particularly, police forces and security companies have drawn their attention to drone tracking devices, due to the number of accidents and incidents involving Unmanned Aerial Vehicles (UAVs). Now, new systems and devices that provide the safeness of citizens and clients, have grown and gained space on the market. In order to detect the presence of drones and to track them, there is a variety of highly expensive solutions in the market. In this way the estimation of a target’s location can be obtained using off-the-shelf hardware with Direction of Arrival techniques. Consequently some actions can be taken by the responsible for the security in that place. Previous works in DoA estimation using antenna arrays have been proposed but with no practical approach. In this dissertation, it is proposed a low cost antenna array based drone tracking device for outdoor environments. The proposed solution is divided into hardware and software parts. The hardware part of the proposed device is based on off-the-shelf components such as an omni-directional antenna array, a 4 channel Software Defined Radio (SDR) platform with carrier frequency ranging from 70 MHz to 6 GHz, a FPGA motherboard and a laptop. The software part includes algorithms for calibration, model order selection (MOS) and DoA estimation, including specific pre-processing steps to increase the DoA accuracy. The performance of our proposed low cost solution is evaluated in outdoor scenarios. According to our measurement campaigns, it is shown that, when the array is in the front fire position, i.e. with a DoA ranging from -60° to 60°, the maximum and the average DoA errors are 6° and 1,6°, respectively.Costa, João Paulo Carvalho Lustosa daMiranda, Ricardo KehrleOliveira, Marcos Teixeira de2019-08-22T21:46:47Z2019-08-22T21:46:47Z2019-08-222019-01-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfOLIVEIRA, Marcos Teixeira de. Low cost antenna array based drone tracking device for outdoor environment. 2019. xxix, 64 f., il. Dissertação (Mestrado em Sistemas Mecatrônicos)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019.http://repositorio.unb.br/handle/10482/35354A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2023-07-13T20:17:22Zoai:repositorio.unb.br:10482/35354Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2023-07-13T20:17:22Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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