Kommunikasjon mellom bakkestasjon og ubemannet luftfarkost

Abstract

Institutt for teknisk kybernetikk har interesse for å utvikle et autonomt fly (UAV) gjennom prosjekt- og diplom-oppgaver. Det er ønskelig å kunne gi kommandoer til og hente ned data live fra UAVen. I denne oppgaven legges det frem et rammeverk for slik kommunikasjon med flyet. Rammeverket kalles Robot Operating System og ble valgt etter først å ha utredet hva slags funksjonalitet og overordnet design som kreves for dette prosjektet. Robot Operating System (ROS) er åpen kildekode og er et veldig modulært rammeverk som det er enkelt å benytte seg av. Selve nettverksprotokollene abstraheres vekk av ROS slik at systemutvikleren kan konsentrere seg om hva han/hun vil at systemet skal gjøre, fremfor å gjenoppfinne og reimplementere nettverkskommunikasjonen. ROS har fungert veldig bra under utvikling og bruk av bakkestasjonen. Det er bygget videre på tidligere arbeid hvor et Gumstix hovedkort med Linux ble valgt som hovedprosesseringsenhet i UAVen. Det er blitt etset et kretskort som kobler Gumstixen opp til I²C-bussen. En gruppe studenter koblet Gumstixen til mobilt bredbånd. Det er bygget videre på resultatet deres slik at UAVen kobler automatisk til Internett med VPN og starter alle ROS-programmer. ROS kan inkluderes og kompileres inn i programmer både på stasjonære maskiner, og på Gumstix-plattformen. Det er produsert en tutorial som beskriver hvordan dette gjøres. I tidligere arbeid fikk Gumstixen installert støtte for webkameraer og dette er bygget videre på ved å lage et program som streamer bilder til bakkestasjonen. Det er laget en generell bakkestasjon der moduler enkelt kan byttes ut og legges til. Et terminalinterface til denne bakkestasjonen er produsert, sammen med klienter for mottak av video, IMU-data og GPS-data. Systemet er testet ved å sende testdata for IMU- og GPS-data fra UAV til bakkestasjonen hvor de ble plottet. Video fra webkameraet er også sendt fra flyet over mobilt bredbånd og ned til bakkestasjonen gjennom ROS. Oppsettet egner seg veldig godt til hardware-in-loop testing og utvikling.