Academic literature on the topic 'Drone volant'

Tous vecteurs confondus, ce sont les drones, notamment les multirotor, qui ont connu le plus fort développement pour l'acquisition d'images aériennes durant les cinq dernières années. L'imagerie accessible par ce type de plate-forme répond à un besoin de cartographie à une échelle intermédiaire entre l'imagerie submétrique (satellite à très haute résolution spatiale ou vecteurs aériens comme les ULM et certains drones) et l'imagerie acquise à très basse altitude à des résolutions parfois inférieures au centimètre. Par son prix élevé, l'imagerie submétrique aérienne et satellitaire laisse un grand nombre de besoins sans réponse acceptable. Parmi eux, citons l'imagerie à petit budget demandée par les collectivités locales ou les suivis denses (en particulier temporels). Finalement, la réglementation récente a encadré les vols drones de manière très contraignante, mettant virtuellement hors-la-loi tous les acteurs occasionnels d'imagerie par drone.L'objectif de cette communication est de présenter une méthode simple, opérationnelle et à bas coût pour la prise de vue aérienne. Il s'agit d'utiliser le cerf-volant comme vecteur alternatif aux aéronefs sans pilote. Le cerf-volant (avec le ballon) fait partie des premières plates-formes utilisées historiquement pour la photographie aérienne. Il a connu un regain d'intérêt depuis les années 70-80 avec de nombreuses applications en archéologie et la disponibilité depuis les années 2000 de capteurs et logiciels abordables et performants le rend plus attractif encore. La méthode proposée ici permet la cartographie de superficies dépassant le kilomètre carré à une résolution décimétrique. Elle présente un certain nombre d'atouts, comme le coût modique de la plate-forme et la capacité de voler sur une très large plage de vents (de 5 à 40km/h), un cerf-volant de six à dix mètres carrés ayant la même charge utile qu'un drone pour une autonomie supérieure. Enrevanche, la principale difficulté de mise en oeuvre opérationnelle du cerf-volant pour la cartographie par image aérienneest le manque de contrôle du vecteur, ce qui pose quelques verrous au niveau de l'acquisition et du traitement des données.Nous présentons dans cette communication les avancées méthodologiques réalisées afin de dépasser ces limites.Nous détaillons tout d'abord la méthode d'acquisition développée et le mode opératoire mis en oeuvre pour obtenir des jeux de données image permettant la cartographie opérationnelle de zones d'intérêt. Ensuite, nous présentons les traitements effectués à l'aide de logiciels désormais abordables qui permettent le calcul de l'aérotriangulation et de la corrélation dense sur plusieurs centaines d'images. Nous présentons enfin les résultats obtenus sur des exemples d'applications en conditions réelles afin de discuter du potentiel et des limitations de cette méthode, proposée comme alternative aux solutions existantes.

In recent years, we developed a small, unmanned aerial system (UAS) called OVLI-TA (Objet Volant Leger Instrumenté–Turbulence Atmosphérique) dedicated to atmospheric boundary layer research, in Toulouse (France). The device has a wingspan of 2.60 m and weighed 3.5 kg, including payload. It was essentially developed to investigate turbulence in a way complementary to other existing measurement systems, such as instrumented towers/masts. OVLI-TA’s instrumental package includes a 5-hole probe on the nose of the airplane to measure attack and sideslip angles, a Pitot probe to measure static pressure, a fast inertial measurement unit, a GPS receiver, as well as temperature and moisture sensors in specific housings. In addition, the Pixhawk autopilot is used for autonomous flights. OVLI-TA is capable of profiling wind speed, wind direction, temperature, and humidity up to 1 km altitude, in addition to measuring turbulence. After wind tunnel calibrations, flight tests were conducted in March 2016 in Lannemezan (France), where there is a 60-m tower equipped with turbulence sensors. In July 2016, OVLI-TA participated in the international project DACCIWA (Dynamics-Aerosol-Chemistry-Clouds Interactions in West Africa), in Benin. Comparisons of the OVLI-TA observations with both the 60 m tower measurements and the radiosonde profiles showed good agreement for the mean values of wind, temperature, humidity, and turbulence parameters. Moreover, it validated the capacity of the drone to sample wind fluctuations up to a frequency of around 10 Hz, which corresponds to a spatial resolution of the order of 1 m.

This study seeks to better quantify the parameters that drove the evolution of flight from non-volant winged dinosaurs to modern birds. In order to explore this issue, we used fossil data to model the feathered forelimbs of Caudipteryx, the most basal non-volant maniraptoran dinosaur with elongated pennaceous feathers that could be described as forming proto-wings. In order to quantify the limiting flight factors, we created three hypothetical wing profiles for Caudipteryx with incrementally larger wingspans. We compared them with what revealed through fossils in wing morphology. These four models were analyzed under varying air speed, wing beat amplitude, and wing beat frequency to determine lift, thrust potential, and metabolic requirements. We tested these models using theoretical equations in order to mathematically describe the evolutionary changes observed during the evolution of modern birds from a winged terrestrial theropod like Caudipteryx. Caudipteryx could not fly, but this research indicates that with a large enough wing span, Caudipteryx-like animal could have flown. The results of these analyses mathematically confirm that during the evolution of energetically efficient powered flight in derived maniraptorans, body weight had to decrease and wing area/wing profile needed to increase together with the flapping angle and surface area for the attachment of the flight muscles. This study quantifies the morphological changes that we observe in the pennaraptoran fossil record in the overall decrease in body size in paravians, the increased wing surface area in Archaeopteryx relative to Caudipteryx, and changes observed in the morphology of the thoracic girdle, namely, the orientation of the glenoid and the enlargement of the sternum.

In 1932, at the beat of the Volcan Izalco’s eruption, the indigenous peasantry of Izalco region drove an uprising which ended in the etnocide that marked El Salvador’s history. Today, the grandchildren of this opposition are still defending this territory from the governmental racism and the global extractive model organized in the platform called Movimiento Ciudadano por la Defensa de Tacushcalco. In 2017 the company Fénix S. A. de C. V. launched the construction of the urban project Acrópoli-Sonsonate without environmental and cultural permits over the sacred place of Tacushcalco, destroying 3000 years’ worth of and exacerbating the already-existing pollution of Ceniza’s river produced by the sugarcane industry. The platform raises awareness of the environmental and cultural destruction, the close link between the historical usurpation of indigenous land in Sonsonate, the environmental deterioration and the perpetuation of the cultural extermination.

Les travaux menés dans cette thèse concernent le développement d’un dispositif de mesure des caractéristiques géométriques de feux de végétation en utilisant un système de stéréovision multimodale porté par drone. A partir d’images stéréoscopiques aériennes acquises dans les domaines du visible et de l’infrarouge, les points 3D de feux sont calculés et les caractéristiques géométriques tels que sa position au sol, vitesse de propagation, hauteur, longueur, largeur, inclinaison de flamme et surface sont estimées.La première contribution importante de cette thèse est le développement d’un système de stéréovision multimodale portable par drone. Ce dispositif intègre des caméras travaillant dans les domaines du visible et de l’infrarouge, un ordinateur Raspberry Pi, des batteries électriques, des récepteurs GPS et une carte inertielle. Il permet d’obtenir des images stéréoscopiques multimodales géoréférencées.La seconde contribution importante de cette thèse est la méthode d’estimation des caractéristiques géométriques de feux à partir d’images stéréoscopiques aériennes.Le dispositif d’estimation de caractéristiques géométriques a été évalué en utilisant une voiture de dimensions connues et les résultats obtenus confirment la bonne précision du système. Il a été également testé avec succès sur un feu extérieur ne se propageant pas. Les résultats obtenus pour des feux de végétation se propageant sur un terrain de pente variable sont présentés en détail
This thesis presents the measurement of geometrical characteristics of spreading vegetation fires with a multimodal stereovision system carried by an Unmanned Aircraft Vehicle.From visible and infrared stereoscopic images, 3D fire points are computed and fire geometrical characteristics like position on the ground, rate of spread, height, length, width, flame tilt angle and surface are estimated.The first important contribution of this thesis is the development of a multimodal stereovision portable drone system. This device integrates cameras working in the visible and infrared domains, a Raspberry Pi computer, electric batteries, GPS receptors and an Inertial Measurement Unit. It allows to obtain georeferenced stereoscopic multimodal images.The second important contribution of this thesis is the method for the estimation of the fire geometrical characteristics from aerial stereoscopic images.The geometrical characteristics estimation framework have been evaluated on a car of known dimensions and the results obtained confirm the good accuracy of the device. It was also successfully tested on an outdoor non propagating fire. The results obtained from vegetation fires propagating on terrain with slope changes are presented in detail

La modélisation dynamique des engins volants autonomes connaît ces dernières décennies un essor important du fait de l’intérêt que ceux-ci offrent dans le domaine militaire ou civil. Ce travail présente à cet effet un modèle dynamique complet qui tient compte de la souplesse des structures ou composants d’un drone Hélicoptère à quatre rotors, à forte manoeuvrabilité et ayant une bonne stabilité en vol stationnaire, appelé XSF conçu au Laboratoire Informatique Biologie Intégrative et Systèmes Complexes (IBISC) de l’Université d’Evry Val d’Essonne. Le XSF est considéré comme un système multicorps à chaînes articulées, en ce sens un premier modèle dynamique est élaboré en se basant sur la technique des multiplicateurs de Lagrange pour prendre en compte les forces de contact entre les différentes sous-structures. En introduisant les torseurs aérodynamiques et de gravité, les équations d’équilibres sont écrites et résolues en utilisant une méthode de substitution pour éliminer les multiplicateurs de Lagrange. Un algorithme d’intégration numérique semi-explicite de Newmark conditionnellement stable est utilisé. Dans le but d’accélérer l’intégration numérique du modèle, un deuxième modèle dynamique basé sur la méthode des coordonnées relatives, plus léger et moins coûteux en temps de calcul, est proposé comme alternative et mieux adapté pour l’élaboration d’une loi de commande et le contrôle de vol. Enfin, le phénomène de couplage aéroélastique au niveau des surfaces portantes des pales d’hélices flexibles est pris en compte dans la variation de l’angle d’attaque qui modifie le torseur des forces aérodynamiques appliquées au système
The dynamic modeling of the autonomous flying machines makes these last decades important strides because of interest that those offer in the military or civil field. This work presents a complete dynamic model which holds account of the flexibility of the structures or components of a Helicopter drone with four rotors, with strong manoeuvrability and having a good stability in hovering, called XSF conceived at the Dataprocesing Laboratory Integrative Biology and Complex System’s (IBISC) of the University of Evry Val Essonne. The XSF is regarded as a system multi bodies with articulated chains, in this direction a first dynamic model is elaborate while being based on the technique of the Lagrange multipliers to take into account the forces of contact between the different ones under structures. By introducing the aerodynamic torques and of gravity, the equilibrium equations are written and solved by using a method of substitution to eliminate the multipliers Lagrange. An algorithm of numerical integration semi-explicit of conditionally stable Newmark is used. With an aim of accelerated numerical integration of the model, a second dynamic model based on the method of the relative co-ordinates, lighter and less expensive in computing times is proposed like alternative and to better adapt for the development of a law of order and the control of flight. The aerolastic phenomenon of coupling on the level of the airfoils of the flexible blades of propellers is taken into account in the variation of the angle of attack which modifies the torque of the aerodynamic loads applied to the system

Thèse de doctorat : Mécanique-Automatique : Evry-Val d'Essonne : 2009. Thèse de doctorat : Mécanique-Automatique : Ecole Polytechnique EPT TUNISIE : 2009.
Thèse soutenue en co-tutelle. Titre provenant de l'écran-titre.

L’intérêt pour la modélisation et la commande des engins volants s’est accru de manière significative au cours de ces dernières années. La complexité et les possibilités des engins volants s’accroissent rapidement et la gamme des missions qu’elles doivent réaliser se développe. Cependant afin que les drones puissent atteindre ce potentiel, certains défis techniques doivent être surmontés, notamment l’étude et l’intégration de la flexibilité structurelle, la prise en compte des phénomènes aérodynamiques, et l’élaboration de stratégies de commandes adaptées. Le travail présenté s’inscrit dans ce cadre et porte spécifiquement sur deux types de drones : -Les plus légers que l’air : Application à la modélisation et commande d’un dirigeable souple. -Les plus lourds que l’air : Application à la modélisation et commande d’un quadrirotor flexible : le XSF. Nous présentons dans un premier temps un modèle global d’engins volants flexibles autonomes. On admet que ces objets volants subissent de grands déplacements et de petites déformations élastiques. Le formalisme utilisé est basé sur l’approche de Newton-Euler, approche souvent utilisée dans le cas d’objets volants rigides. Dans cette étude nous généralisons le formalisme de corps rigides existant en y incluant l’effet de la flexibilité, sans pour autant détruire la méthodologie globale, et ce au moyen d’une technique hybride lagrangienne-eulerienne. La flexibilité apparaît dans le système dynamique global par le moyen d’un nombre réduit de degrés de liberté supplémentaires issus d’une synthèse modale. Cette technique permet de faciliter par la suite l’élaboration d’algorithmes de commande et de stabilisation. Le phénomène des masses ajoutées est également pris en considération. Une méthode originale de traitement analytique de ce phénomène a été établie pour un corps flexible en grands mouvements. Elle est basée sur la notion de potentiel flexible, et sur le développement de l’énergie cinétique du fluide sous l’effet d’un mouvement global du corps flexible. Cette méthode a permis de mettre en évidence le couplage rigide-flexible dans la matrice des masses ajoutées pour un traitement global d’un dirigeable flexible. On présente aussi le modèle dynamique et aérodynamique du quadrirotor flexible XSF conçu au laboratoire IBISC et destiné à un concours interuniversitaire sur les microdrones. Une technique robuste " Backstepping " est réalisée pour la stabilisation du dirigeable flexible au voisinage d’un point cible. Et une stratégie de contrôle de PID a été proposée pour la stabilisation de l’XSF. La stratégie de commande est contrainte par l’impératif d’optimisation du rapport précision/portabilité, pour que les algorithmes développés puissent être intégrés dans l’informatique embarquée de ces engins volants. Une validation numérique est présentée à la fin du rapport
The interest of dynamic modeling and control of the autonomous flying objects increased significantly during these last years. Complexity and capability of these flying objects are expanding rapidly now, and the range of missions their designed to support is growing. In order to fulfil this requirement, it is necessary, in one hand, to introduce the effect of the structural flexibility and the aerodynamic phenomenon in the dynamic model, and in the other hand, to build a suitable strategy of command and stabilization for these flying objects. The work is registered within this framework, and relates two types of engines: - Lighter than air vehicle: Application on the modelling and control of flexible airship. - Heavier than air vehicle: Application on the modelling and control of flexible micro-drone. We present a general model of autonomous flexible flying engine undergoing great overall motion and small elastic displacements. The formalism used is based on the Newton- Euler approach, which is frequently used for rigid flying objects. In this study we generalize the existing formalisms for rigid bodies, by including the effect of flexibility without destroying the total methodology. A modal synthesis is used. A hybrid method based on the energetic principles and Lagrange equations is presented. The phenomenon of the added masses is also taken into account. In order to integrate the fluid-structure interaction of a flexible airship, we develop an original analytical formulation of the problem using both the new notion of flexible flow potential, and the development of the kinetic energy of the air constrained by the motion and the vibration of the airship. This method allows to put in an obvious place the coupling "overall motion - flexibility" in the added mass matrix. We also present the dynamic and aerodynamic model of a flexible quadrirotor called XSF, designed in the IBISC laboratory and intended for an interuniversity competition for microdrones. A robust methodology based on the " Backstepping " control is realized to stabilize the airship around a desired position, and a PID controller is proposed to stabilise the XSF. The strategy of command is compelled by imperative to optimize the ratio precision/portability, to allow an easy insertion of the developed algorithms in the embedded electronics. A numerical validation is presented in the end of this report

Combinant les avantages des voilures fixes et tournantes, le vol biomimétique présente un avenir prometteur pour les microdrones. Le mouvement de l'engin volant est assuré par les forces aérodynamiques de traction et de portance ainsi que les couples aérodynamiques créés par les ailes battantes. Un modèle simplifié basé sur les relations fondamentales de la dynamique a ainsi été établi. Des commandes non linéaires par retour d'état ou retour de mesure de capteurs d'attitude embarqués sont développées afin de stabiliser l'orientation du corps. La stabilisation de la position est assurée par un couplage entre l'angle de roulis et la force de portance. Les commandes proposées dans cette thèse sont à faible coût de calcul, tiennent compte des saturations induites par les amplitudes maximales des angles des ailes. Elles sont basées sur des techniques de moyennisation couplées à des résultats récents de stabilisation des corps rigides. La robustesse des commandes vis-à-vis d'erreurs de modèle, d'erreurs aérodynamiques, de perturbations externes, etc. a été testée.

Le drone à voilures tournantes de type VTOL est un système complexe non-linéaire, instable notamment en mode de vol quasi-stationnaire et présente une dynamique fortement couplée. Ainsi, nous nous sommes intéressés aux problèmes de commande par retour visuel et aux problèmes de l'estimation de l'orientation de l'engin volant afin d'obtenir de bonnes performances pour le contrôle automatique de l'appareil. La thèse se divise en deux parties: L'élaboration d'une stratégie de commande par asservissement visuel d'un engin volant de type VTOL (Vertical Take-off and Landing) capable de réaliser un vol stationnaire. Cette loi est basée sur les techniques robustes du Backstepping, permettant la limitation de l'orientation à de petites valeurs. Ensuite, nous avons élaboré une stratégie de suivi de trajectoire pré-définie par rapport à une cible fixe. Pour résoudre un problème cruciale lors de l'extraction des informations visuelles qui est l'estimation de la direction de la gravité intervenant dans la définition même des erreurs visuelles, nous avons utilisé les mesures inertielles pour élaborer un filtre estimateur de la direction de la gravité et un autre pour une direction indépendante et à partir de ces deux directions la matrice d'orientation est restituée. Le vecteur des biais des gyroscopes est également estimé. Un autre aspect original de ce travail est l'élaboration d'un filtre estimateur de la matrice d'orientation globale qui garantit que la matrice d'orientation reste dans le groupe SO(3). Les stratégies de commande et les filtres estimateurs ont été validés par des simulations et par des expériences expérimentaux sur le drone HoverEye de Bertin Technologies
VTOL (Vertical Takeoff and Landing) flying vehicles are non-linear, unstable and complex systems in particular during quasi-stationary flight mode, they present a strongly coupled dynamics. Thus, we were interested throughout this thesis to the problems of visual servoing and orientation estimation of VTOL robots in order to obtain good performances for their automatic control. The thesis is divided into two parts: We developed a visual servoing control strategy of a VTOL engine in hovering mode. This control law is based on the robust techniques of Backstepping, allowing the limitation of the orientation to small values. Then, we worked out a control law of tracking a predefined trajectory. The direction of the gravity vector exists even in the definition of the visual errors. Therefore, it is crucial to get a precise estimation of this direction vector. We used inertial measurements to elaborate an estimator for the gravity direction and another estimator for an independent direction. From these two directions the orientation matrix was restored. The vector of gyroscope bias is also estimated. Another original aspect of this work is the conception of a third estimator for the total orientation matrix, this estimator guarantees that the matrix of orientation remains in the SO(3) group. The control strategies and the estimators were validated by results from simulations and experiments on the HoverEye vehicle from Bertin Technologies

Les insectes volants dépendent de leur œil panoramique et du flux optique pour le guidage et l'évitement d'obstacles. La fusion des sens visuels, inertiels et aérodynamiques, est remarquable chez la mouche. L'étude comportementale et neurophysiologique de la mouche a inspiré la recherche en intelligence artificielle et la construction de robots autonomes. Les recherches sur le système visuo-moteur de la mouche de l'Équipe de neurocybernétique du Laboratoire de neurobiologie du CRNS à Marseille, ont mené au développement de deux robots mobiles possédant un système visuel en électronique analogique basé sur des Détecteurs Elementaires de Mouvement (DEM) s'inspirant de ceux de la mouche (. . . )
Previous research on the visuo-motor system of the fly within the Neurocybernetics Group of the Laboratory of Neurobiolgy, CNRS, Marseilles, France, has led to the development of two mobile robots which feature an analogue electronic vision system based on Elementary Motion Detectors (EMD) derived from thoseof the fly. A tethered Unmanned Air Vehicle (UAV), called Fania, was developed to study Nap-ofthe-Eart (NOE)flight (terrain following) and obstacle avoidance using a motion sensing visual system. After an aerodynamic study, Fania was custom-built as a miniature (35 cm, 0. 840kg), electrically-powered, thrust-vectoring rotorcraft. It is constrained by a whirling-arm to 3 degrees of freedom with pitch and thrust control. The robotic aircraft's 20-photoreceptor onboard eye senses moving contrasts with 19 ground-based neuromorphic EMDs

La surveillance par télédétection en champ rapproché (sol, drone …) partage de nombreux points communs avec la télédétection spatiale, traitée dans un autre chapitre. Mais elle offre aussi une gamme d'approches plus riche en raison de la plus grande facilité de mise en œuvre et d'expérimentation et elle permet d'atteindre des résolutions très fines. Ce chapitre fait le point sur les principales méthodes actuelles de la télédétection en champ proche.

Instead of sending human beings into volcanoes, drone-bot is used to measure the live lava temperature, and it alerts the ground station to protect people near the surroundings. The thermocouple is used as a temperature sensor. It can measure a wide range of higher temperatures, and it can be interfaced with the TTGo T-Call development board to process and send the temperature data to the ground station through GSM as short message service (SMS). Also the ESP-32 CAM is interfaced with that development board to capture the snapshot of the mountain if the temperature is high and the same snap is shared to the ground station through Wi-Fi. The GPS module is also interfaced with the development board to know the location of the volcano.