Multirotor pickup of object in the sea

Abstract

Dette prosjektet sikter på å lande en multirotor (UAV) på et lite objekt som flyter i sjøen. Objektet detekteres ved hjelp av et kamera, mens UAV’ens høyde over vannet måles med radar. Ved å triangulere høydeestimatet og den inverse projeksjonen av kameradeteksjonen kan det gjøres et posisjonsestimat. Objektet forstyrres av sjøens tilsand, og kameraets posisjonsestimater skal brukes som input til et modellbasert filter. En konstant hastighet Kalman filter har blitt implementert for å estimere en uniform strømningsdel av havtilstandsbevegelsen. Et konstant hastighets Kalman filter er implementert for å estimere bevegelsen foråsaket av en unifor vannstrøm. En tilstandsmaskin er implementert for å styre manøvrene som er nødvendig for å gjen- nomføre det satte målet. En arkitektur som benytter DUNE og ArduPilot sofware-systemer er forslått for å realisere tilstandsmaskinens funksjonalitet. Arkitekturen har blitt imple- mentert i DUNE. Biblioteker for samordning av en X4M03 radar og et Withrobot oCam kamera har blitt konfigurert slik at det er integrert i DUNE. Tester for en konstant peiling veiledingskontroller har vært utført i både simuleringer of flyvninger. Til tross for at presisjonen i simuleringen var innenfor noen få centimeter, viste flyvningstestene feil i en skala av titalls centimeter.

This project aims to to land a multirotor unmanned aerial vehicle (UAV) on a small object floating at sea. The object is detected using a camera, while the elevation of the sea surface is measured by a radar. By triangulating the altitude estimate and the inverse projection of the camera detection, a position estimate is made. The object is perturbed by the sea state, and the position estimates are to be used as input to a model based prediction filter. A constant velocity Kalman filter has been implemented to estimate motion induced by a uniform sea current . A state machine governing the maneuvers necessary to perform the mission is imple- mented. An architecture utilizing DUNE and ArduPilot software systems is proposed to realize the state machine functionality. The architecture has been implemented in DUNE. Libraries for interfacing an X4M03 radar and a Withrobot oCam camera has been config- ured to be integrated with DUNE. Tests of a constant bearing guidance controller has been tested in both simulations and flights. While the accuracy in the simulation was within a few centimeters, the flight tests showed error in the scale of tens of centimeters.