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Publication
Controlo de voo de formação para missões de busca em ambiente marítimo com UAV's
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 2.51 MB | Adobe PDF |
Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
A presente dissertação enquadra-se na missão do Centro de Investigação da Academia da Força Aérea
(CIAFA) e pretende desenvolver um sistema de controlo de voo de formação de Unmanned Aerial Vehicles
(UAVs), com uma metodologia líder-seguidor, com vista à sua utilização em missões no âmbito da busca
marítima. Inicialmente, são estudadas as principais referências de controlo de movimento de UAVs e de
busca marítima.
Em seguida, e determinada a geometria da formação, através da análise dos padrões de busca mais
comuns, do footprint das câmaras utilizadas e das dist^ancias de seguran ca inerentes à aeronavegabilidade
da formação.
Adicionalmente, são implementadas leis de controlo de path following e trajectory tracking para definir
o voo da aeronave líder e das aeronaves seguidoras, respetivamente. Esta implementação é testada em
simulação numérica, através da utilização do Simulink, ferramenta do software MATLAB, para estudar
a viabilidade da sua utilização para o controlo de voo de formação.
Por último, são efetuadas simulações Software In The Loop (SITL) atrav es da utilização da ferramenta
Simulink e do simulador Gazebo. Este software simula o comportamento da dinâmica das aeronaves durante
todas as fases de voo. A arquitetura de simulação SITL tem por base a ferramenta Robot Operating
System (ROS). Os resultados obtidos permitem validar o dimensionamento realizado, consistindo numa
versão preliminar, funcional, de uma solução de voo de formação para aplicação em missões de busca em
ambiente marítimo.
This dissertation is part of the mission of the Center of Investigation of the Air Force Academy (CIAFA) and intends to develop a formation flight control system for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), with a leader-follower methodology, aiming its use to maritime search missions. Initially, a study is made of the main UAV motion control and maritime search references. Then, the formation's geometry is determined, through the analysis of the most common search patterns, the footprint of the cameras used and the safety distances inherent to the formation's airworthiness. Additionally, path following and trajectory tracking control laws are implemented to de ne the flight of the leader and follower aircrafts, respectively. This implementation is tested in numerical simulation, through the use of Simulink, a MATLAB software tool, to study the feasibility of its use for formation flight control. Lastly, software in the loop (SITL) simulations are performed using the Simulink tool and the Gazebo simulator. This software simulates the behavior of aircraft dynamics during all flight phases. The SITL simulation architecture is based on the Robot Operating System (ROS) tool. The results obtained allow it to validate the design carried out, consisting of a preliminary, functional version of a formation flight solution for application in search missions in a maritime environment.
This dissertation is part of the mission of the Center of Investigation of the Air Force Academy (CIAFA) and intends to develop a formation flight control system for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), with a leader-follower methodology, aiming its use to maritime search missions. Initially, a study is made of the main UAV motion control and maritime search references. Then, the formation's geometry is determined, through the analysis of the most common search patterns, the footprint of the cameras used and the safety distances inherent to the formation's airworthiness. Additionally, path following and trajectory tracking control laws are implemented to de ne the flight of the leader and follower aircrafts, respectively. This implementation is tested in numerical simulation, through the use of Simulink, a MATLAB software tool, to study the feasibility of its use for formation flight control. Lastly, software in the loop (SITL) simulations are performed using the Simulink tool and the Gazebo simulator. This software simulates the behavior of aircraft dynamics during all flight phases. The SITL simulation architecture is based on the Robot Operating System (ROS) tool. The results obtained allow it to validate the design carried out, consisting of a preliminary, functional version of a formation flight solution for application in search missions in a maritime environment.
Description
Orientador: Major Tiago Miguel Monteiro de Oliveira; Co-Orientador: Capitão Gonçalo Charters dos Santos Cruz.
Júri: Presidente: Brigadeiro General Armando Carlos Marcos Correia de Barros; Orientador: Major Tiago Miguel Monteiro de Oliveira;
Vogal: Doutor Pedro Miguel Martins Encarnação
Keywords
Voo de formação Unmanned Aerial Vehicle Busca marítima Path following Trajectory tracking Formation flight Maritime search
Citation
Publisher
Academia da Força Aérea