Dissertations / Theses on the topic 'Drones (UAV)'
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ADER, MARIA, and DAVID AXELSSON. "Drones in arctic environments." Thesis, KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-217918.
Full textAbstract:
This is a master thesis by Maria Ader and David Axelsson, students at the Master of Science in Engineering degree program in Design and Product Realization at KTH, within the master program Integrated Product Design. The thesis work will benefit ÅF and the EU project ɪɴᴛᴇʀᴀᴄᴛ. The ɪɴᴛᴇʀᴀᴄᴛ project is part of the EU’s effort to forward climate research, and aims to “coordinate and harmonize research and monitoring efforts that will greatly contribute to our knowledge and understanding of changes occurring in the arctic environment.” One out of 12 subprojects within ɪɴᴛᴇʀᴀᴄᴛ aims to “increase awareness of drone technology and sensors among researchers and research station managers while making industry aware of innovative potential uses requiring drone and sensor development.” A drone is an unmanned aerial system/vehicle (UAS/UAV), i.e. an airborne vehicle without a human pilot aboard. This master thesis examines the need of drones at the ɪɴᴛᴇʀᴀᴄᴛ research stations and how arctic climates affect drone technology and the ergonomics of piloting a drone. The thesis also provides an overview of the current state of the drone market and the laws and regulations that affect the use of drones. A survey was distributed within ɪɴᴛᴇʀᴀᴄᴛ to map the researchers’ need of, and attitudes towards, drones, followed by exhaustive interviews with researchers and other key figures. Field testing at Tarfala Research Station provided complementing data. The primary insight from the study was that the researchers’ need, as well as the tasks and methods that they employ, vary greatly. Another insight was that many researchers want to use drones primarily as a sensor platform to collect data from large areas in a short time span. A situation-based drone recommendation and a concept proposal for a simple water sampling solution were made based on the results of the studyDetta är ett examensarbete utfört av Maria Ader och David Axelsson, studenter på civilingenjörsprogrammet Design och Produktframtagning på KTH, med masterinriktning Teknisk Design. Arbetet är utfört åt ÅF i syfte att bidra till EU-projektet ɪɴᴛᴇʀᴀᴄᴛ. Iɴᴛᴇʀᴀᴄᴛ är EU:s satsning på klimatforskning i Arktis och syftar till att “koordinera och harmonisera forskning och miljöbevakning som bidrar till vår kunskap och förståelse av förändringar som sker i de arktiska miljöerna.” Ett av tolv delprojekt inom ɪɴᴛᴇʀᴀᴄᴛ-projektet syftar till att öka medvetenheten om drönarteknologi och sensorer bland forskare och föreståndare på forskningsstationerna inom ɪɴᴛᴇʀᴀᴄᴛ, samt att göra drönarindustrin medveten om nya potentiella användningsområden. En drönare är ett obemannat luftfartyg, d.v.s. en flygfarkost utan pilot ombord. Drönare benämns ibland som “UAS” och “UAV”. I den här rapporten används främst den engelska termen “drones”. Detta examensarbete undersöker behovet av drönare på de forskningsstationer som är delaktiga i ɪɴᴛᴇʀᴀᴄᴛ och hur det arktiska klimatet påverkar drönartekniken och ergonomin. Arbetet kartlägger även drönarmarknaden och de lagar och regler som påverkar användandet av drönare. En utförlig studie genomfördes, där forskarnas behov av drönare undersöktes. En enkät skickades ut inom ɪɴᴛᴇʀᴀᴄᴛ och utförliga intervjuer genomfördes med forskare och andra nyckelpersoner. Ett studiebesök på Tarfala forskningsstation kompletterade med fältdata. Den främsta insikten från studien var att behov, arbetsuppgifter och metoder varierar mycket mellan de olika forskarna. En annan insikt var att många ville använda drönare som sensorbärare, och på så sätt insamla data från stora områden på kort tid. Resultatet från studien låg till grund för en situationsbaserad drönarrekommendation samt ett konceptförslag för en enkel vattenprovtagningslösning.
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Duffy, Sean David. "Why the Rise in Drones." Wright State University / OhioLINK, 2015. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=wright1440338245.
Full text
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Elmagri, Loay Hatem Rajab. "Architecture and Drones: Accomodating Unmanned Aerial Vehicles." Thesis, Virginia Tech, 2019. http://hdl.handle.net/10919/87584.
Full textAbstract:
Through out history, technological advancements have reshaped the built environment and its Architecture. The cities that we live in today were only made possible by the technologies of the first, second, and third industrial revolutions. Today, we are witnessing another technological revolution based on open source data and artificial intelligence.
As there is an enormous amount of prosperous innovations that would directly impact Architecture design tools, building and finishing materials, and construction methods, there are also other innovations that would require spaces, buildings, and cities to be designed to accommodate them. Among the latter mentioned innovations is the Unmanned Aerial Vehicle (UAV), also know as drones.
Like the automobile, drone technology will influence not only the way we live but also our design thinking and the components of our built environment. Along with drone�s ability to fly, UAV�s digital infrastructure is much more flexible and most importantly, invisible. Autonomous Drones� intelligent abilities allow them to provide a wide range of services in various fields such as; freight and delivery, transportation, infrastructure and buildings maintenance, survey, surveillance, policing, fire fighting, agriculture, and even construction, all of which will effectively reduce the amount of ground vehicle traffic, especially in populated cities. Today, as these possibilities are available and constantly under development, it is important for Architecture and Urban Design disciplines to address the challenge and provide comprehensive solutions to accommodate such a technology and allow its possibilities to prosper even further.
The intent of this thesis is to study UAV technology and design a mix-use complex that embraces and accommodates UAV services such as; delivery, transport, freight, and maintenance. The complex hosts a residential tower, a vertical garden tower, ground level commercial spaces, and an underground drone hub.MArch
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Loureiro, Ricardo Samuel Rodrigues. "Sistema SDR para comunicação com UAV." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2018. http://hdl.handle.net/10773/23785.
Full textAbstract:
Mestrado em Engenharia Eletrónica e TelecomunicaçõesOs veículos aéreos não tripulados (UAV) são extremamente versáteis e capazes de desempenhar funções nos mais diversos campos de ação. A sua aplicabilidade tem registado um aumento em inúmeros setores, desde drones militares a agrícolas passando por drones de transporte de mercadorias. Os UAVs são compostos por vários subsistemas dos quais alguns beneficiam da capacidade do mesmo transmitir grande quantidade de informação, por exemplo, para uma estação base. A elevada mobilidade aliada à variabilidade do canal usado para a transmissão de informação requer que sejam adotadas técnicas de modulação adequadas a este cenário. Nesta dissertação é apresentado o desenvolvimento de um transmissor baseado em sistemas SDR. Estes sistemas apresentam as vantagens de serem reconsagráveis e eficientes, sendo esta última característica muito importantes em aparelhos voadores. A cadeia do transmissor desenvolvida é baseada no protocolo IEEE 802.11p, atualmente usado em comunicações veiculares onde os problemas inerentes às comunicações com grande mobilidade e com o ar como canal transmissão são mitigados. Este protocolo e baseado em OFDM que oferece uma imunidade à variabilidade do canal e implementa métodos de correção ativa de erros. O transmissor foi projetado com o intuito de fazer de um transcetor flexível em termos de frequência de operação, largura banda e o tipo de informação que permite enviar, mantendo um tamanho, característica importante para sistemas a implementar em UAVs.
Unmanned aerial vehicles (UAV) are extremely versatile and capable of performing functions in the most diverse elds of action. Its applicability has increased in many sectors, from military drones to agricultural drones all the way to freight drones. UAVs are composed of several subsystems, some of which bene t from the capability of transmitting large amounts of information, for example to a base station. The high mobility coupled with the variability of the channel used in the transmission of information requires the adoption of appropriate modulation techniques. In this dissertation the development of a transmitter based on SDR systems is presented. These systems have the advantages of being recon gurable, small and e cient. These last two characteristics are very important for aerial devices. The developed transceiver chain is adapted from the IEEE 802.11p protocol currently used in vehicular communications where the inherent problems in highly mobile communications and with air as channel transmission are mitigated. This protocol is based on OFDM that provides immunity to channel variability and implements methods of active error correction. The transmitter was designed in order to develop a transceiver exible in terms of operating frequency, bandwidth and the type of information allowed, maintaining a small size, an important feature for systems implemented in UAVs.
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Dahlman, Elsa, and Karin Lagrelius. "A Game of Drones : Cyber Security in UAVs." Thesis, KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), 2019. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-259295.
Full textAbstract:
As Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are getting more popular and their area of use is expanding rapidly, the security aspect becomes important to investigate. This thesis is a systematic literature review that examines which type of cyber attacks are most common among attacks directed at civilian use UAVs and what consequences they bring. All cyber attacks presented in the report are categorized using the STRIDE threat model, which risk they pose and what equipment is required for the adversary to follow through with the attack. The findings are that Spoofing and Denial of Service attacks are the most common cyber attack types against UAVs and that hijacking and crashing are the most common results of the attacks. No equipment that is difficult to access is required for either of the attack types in most cases, making the result an indicator that the security state for civilian use UAVs today needs improving.Obemannade luftburna farkoster (OLF) blir mer vanliga allteftersom deras användningsområde utökas, vilket innebär att cybersäkerhetsaspekten behöver studeras. Detta arbete är en systematisk litteraturstudie som undersöker vilka typer av cyberattacker riktade mot drönare som är vanligast och vilka risker de medför. Attackerna i rapporten är kategoriserade med hjälp av metoden STRIDE samt efter vilka mål attackerna haft och vilken utrustning som krävs. Resultatet är att Spoofing och Denial of Service-attacker är vanligast och att de medför att attackeraren kan kapa eller krascha drönaren. Ingen svåråtkomlig utrustning krävs för någon av dessa attacktyper vilket indikerar att säkerhetsläget för civila drönare behöver förbättras.
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Rautu, Dorin Marian. "Déploiement temporaire d'une infrastructure de communication à base de drones." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0086.
Full textAbstract:
Dernièrement, l'utilisation des drones est en pleine expansion dans multiples domaines, par exemple récemment la livraison des colis ou des repas. Parallèlement, les stations de base mobiles sont incapables parfois de satisfaire les exigences des utilisateurs, surtout en cas d'événements imprévus, tels que les catastrophes, les rassemblements ou les rencontres sportives. Une solution prometteuse consiste à profiter de la disponibilité des drones pour pallier les déficiences des réseaux cellulaires en les aidant à satisfaire les demandes par l'extension de la couverture à l'aide des points d'accès installés à bord des drones. Bien que les drones offrent un déploiement rapide, le placement devient l'un des problèmes clés. Dans ce manuscrit nous nous intéressons à ce type de réseaux et au placement des drones en proposant une méthode de déploiement fondée sur une analogie avec la loi de Coulomb, les utilisateurs et les drones agissant comme des charges électriques, les drones étant attirés par les utilisateursRecently, the use of drones is booming in many areas, newly in parcel or meal shippement. Analogue to this deployment,the flexibility and resilience requirements of cellular networks are not always met by terrestrial base stations, mainly in the case of unforeseen events, such as natural disasters, gatherings or sports events. One promising solution is to benefit from the availability of drones in order to fulfill the temporary failures of cellular networks by helping them to meet the demands by extending the coverage using the access points installed onboard the UAVs. Although drones offer rapid deployment, the placement becomes one of the key issues. In this thesis we focus on this type of networks and in the drone placement by proposing a deployment method based on an analogy with Coulomb's law, the users and the drones acting like electric charges, the drones being attracted by users
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Theodorakopoulos, Panagiotis. "Suivi de cibles terrestres par des drones." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00392776.
Full textAbstract:
La plupart des applications des avions drones sont liées à l'observation d'événements au sol. En particulier, les suivi de cibles terrestres mobiles, qu'elles soient statiques, lentes ou rapides, est une tâche essentielle pour un drone. L'objectif global de la thèse est de proposer des méthodes qui permettent à un drone de suivre une cible terrestre, dans les conditions suivantes: - Le drone est de type voilure fixe équipé d'une caméra monoculaire. - Présence d'obstacles qui occultent la visibilité de zones au sol. - Existence de zones d'exclusion aérienne qui limitent le mouvement aérien. - Restrictions sur le champ de vue du capteur qui assure le suivi (caméra) - Différents comportements de la cible : elle peut évoluer librement ou sous contraintes dynamiques (cas d'une voiture par exemple), et peut être neutre ou évasive~: dans ce dernier cas, elle peut exploiter la présence d'obstacles pour éviter d'être perçue par le drone. Trois approches pour aborder ce problème sont proposées dans la thèse : - Une méthode basée aux lois de contrôle et de la navigation, - Une méthode basée sur la prédiction des déplacements de la cible, - Et une approche basée sur la théorie des jeux. Des résultats obtenus par des simulations réalistes et avec un drone sont présentés, pour évaluer et comparer les avantages et inconvénients de chacune des approches. Des extensions au cas "multi-drones" sont aussi proposées.
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Plinval, Henry de. "Commande référencée vision pour drones à décollages et atterrissages verticaux." Thesis, Toulouse, ISAE, 2014. http://www.theses.fr/2014ESAE0002/document.
Full textAbstract:
La miniaturisation des calculateurs a permis le développement des drones, engins volants capable de se déplacer de façon autonome et de rendre des services, comme se rendre clans des lieux peu accessibles ou remplacer l'homme dans des missions pénibles. Un enjeu essentiel dans ce cadre est celui de l'information qu'ils doivent utiliser pour se déplacer, et donc des capteurs à exploiter pour obtenir cette information. Or nombre de ces capteurs présentent des inconvénients (risques de brouillage ou de masquage en particulier). L'utilisation d'une caméra vidéo dans ce contexte offre une perspective intéressante. L'objet de cette thèse était l'étude de l'utilisation d'une telle caméra dans un contexte capteur minimaliste: essentiellement l'utilisation des données visuelles et inertielles. Elle a porté sur le développement de lois de commande offrant au système ainsi bouclé des propriétés de stabilité et de robustesse. En particulier, une des difficultés majeures abordées vient de la connaissance très limitée de l'environnement dans lequel le drone évolue. La thèse a tout d'abord étudié le problème de stabilisation du drone sous l'hypothèse de petits déplacements (hypothèse de linéarité). Dans un second temps, on a montré comment relâcher l'hypothèse de petits déplacements via la synthèse de commandes non linéaires. Le cas du suivi de trajectoire a ensuite été considéré, en s'appuyant sur la définition d'un cadre générique de mesure d'erreur de position par rapport à un point de référence inconnu. Enfin, la validation expérimentale de ces résultats a été entamée pendant la thèse, et a permis de valider bon nombre d'étapes et de défis associés à leur mise en œuvre en conditions réelles. La thèse se conclut par des perspectives pour poursuivre les travauxThe computers miniaturization has paved the way for the conception of Unmanned Aerial vehicles - "UAVs"- that is: flying vehicles embedding computers to make them partially or fully automated for such missions as e.g. cluttered environments exploration or replacement of humanly piloted vehicles for hazardous or painful missions. A key challenge for the design of such vehicles is that of the information they need to find in order to move, and, thus, the sensors to be used in order to get such information. A number of such sensors have flaws (e.g. the risk of being jammed). In this context, the use of a videocamera offers interesting prospectives. The goal of this PhD work was to study the use of such a videocamera in a minimal sensors setting: essentially the use of visual and inertial data. The work has been focused on the development of control laws offering the closed loop system stability and robustness properties. In particular, one of the major difficulties we faced came from the limited knowledge of the UAV environment. First we have studied this question under a small displacements assumption (linearity assumption). A control law has been defined, which took performance criteria into account. Second, we have showed how the small displacements assumption could be given up through nonlinear control design. The case of a trajectory following has then been considered, with the use of a generic error vector modelling with respect to an unknown reference point. Finally, an experimental validation of this work has been started and helped validate a number of steps and challenges associated to real conditions experiments. The work was concluded with prospectives for future work
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Strubel, David. "Couverture d'un chemin planifié composé de points de passage à optimiser avec des algorithmes évolutionnaires." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2019. http://www.theses.fr/2019UBFCK015/document.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est d'optimiser la couverture visuelle d'une zone vaste et complexe de façon à ce que ses images puissent composer une mosaïque à partir d'un drone.Pour trouver les meilleurs points de passage, deux méthodes ont été étudiées : l'optimisation par essaims particulaires (PSO) et les algorithmes génétiques (GA).Notre étude a prouvé que le GA est la méthode offrant de meilleures performances en raison de ses performances et de sa capacité d'adaptation.Après avoir réalisé des expériences pour comparer les algorithmes, une hybridation de GA et PSO a été réalisée et étudiée.La méthode proposée peut être appliquée sur de grandes surfaces de formes irrégulières, comme les terrains agricoles, et fournit un nombre réduit de points de passage qui doivent être survolés par un véhicule aérien de type drone (UAV).Des essais ont été réalisés pour simuler le vol d'un drone dans un environnement intérieur, les images générées pendant la simulation sont utilisées pour représenter une image de la totalité de l'environnement sous la forme d'une mosaïque.La méthode proposée est également appliquée dans de vastes zones extérieures. Des images satellitaires sont utilisées pour visualiser la couverture du trajet qui a été planifié.Les expériences valident l'efficacité de la méthode proposée pour trouver le nombre et la position des points de passageThe goal of this paper is to optimize the coverage of a vast and complexarea such that its mosaic image can be created. To find the best waypoints, twomethods have been investigated: Particle Swarm Optimization (PSO) and GeneticAlgorithms (GA). Our investigation proved that GA is a better method due toits performance and adaptability. After having performed experiments to compare the algorithms, a hybridization of GA and PSO is investigated.The proposed method can be applied on large areas with irregular shapes, such as agricultural fields, and it provides a minimized number of waypoints that must be flown over by the Unmanned Aerial Vehicle (UAV). The experiments were made to simulate the flight of the UAV in an indoor environment, and the images generated during the simulated flight have been used to show the final mosaic. The proposed method is also applied in the vast outdoor area using satellite images to visualize the final result of the coverage path planning. The experiments validate the efficiency of the proposed method for finding the number and the poses of the waypoints. The solution proposed to approach the problem of coverage path planning is rather different than the stateof the art by dividing the Coverage Path Planning on independent sub-problems to optimize and then using GA and later on GAPSO
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Costa, Andreia Graça da. "Sistema de rádio comunicações para UAV." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2015. http://hdl.handle.net/10773/15968.
Full textAbstract:
Mestrado em Engenharia Eletrónica e TelecomunicaçõesOs veículos aéreos não tripulados, mais conhecidos por drones, têm tomado atualmente uma posição importante na sociedade. Para além da sua importância no meio militar, têm sido cada vez mais utilizados para meios comerciais uma vez que o seu custo é relativamente baixo e podem ser utilizados para inúmeras aplicações. Devido à sua importância em missões de salvamento, reconhecimento de terreno e até mesmo de ataque, é fundamental uma boa comunicação entre a aeronave e a estação terrestre. Sendo a antena um dos principais elementos do sistema de comunicação, esta dissertação centrou-se no desenvolvimento de uma agregado de antenas a operar à frequência de 2.45GHz. Pretende-se que este agregado apresente polarização circular direita bem como um ganho e largura de banda elevados. Com o objetivo de se obter uma comunicação mais eficiente entre a aeronave e a estação terrestre, o agregado permitirá o redirecionamento do feixe principal do diagrama de radiação. Para tal, serão analisadas três abordagens distintas recorrendo a linhas de atraso e switches, permitindo que seja efetuado beamforming.
Unmanned aerial vehicles, better known as drones, have now taken an important position in society. Apart from their importance in the military field, they have been increasingly used for commercial area, since its low cost and can be used for different applications. Because of its importance in rescue missions, recognition of land and even attack, is essential a good communication between the drone and the ground station. The antenna is one of the main elements in a communication system, so this dissertation is focused on the development an antenna array for a frequency operation of 2.45GHz. It is intended that this antenna array to present right hand circular polarization and a high gain and wide band. In order to obtain a more eficient communication between the drone and the ground station, the antenna array will allow beamforming. For this purpose, three different approaches will be analyzed using delay lines and switches.
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Walton, Michael Tanner. "Mesh Networking for Inter-UAV Communications." Thesis, University of North Texas, 2019. https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc1505208/.
Full textAbstract:
Unmanned aerial systems (UASs) have a great potential to enhanced situational awareness in public safety operations. Many UASs operating in the same airspace can cause mid-air collisions. NASA and the FAA are developing a UAS traffic management (UTM) system, which could be used in public safety operations to manage the UAS airspace. UTM relies on an existing communication backhaul, however natural disasters may disrupt existing communications infrastructure or occur in areas where no backhaul exists. This thesis outlines a robust communications alternative that interfaces a fleet of UASs with a UTM service supplier (USS) over a mesh network. Additionally, this thesis outlines an algorithm for vehicle-to-vehicle discovery and communication over the mesh network.
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Ersson, Lisbet, and Emma Olsson. "Drones to the Rescue : A literary study of Unmanned Aerial Systems within healthcare." Thesis, Uppsala universitet, Kulturgeografiska institutionen, 2020. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-425866.
Full textAbstract:
This thesis addresses the subject of drone deliveries within healthcare to examine whether unmanned aerial vehicles can contribute with increased accessibility to medical supply. An overview of the advancements made in the field since its introduction in health care, is first presented in the report. Through a literary review on the subject, dimensions have been identified as significant for determining the possibly increased accessibility to medical equipment that the unmanned aerial system provides, and thus the utility of the system. This thesis further evaluates the system out of an accessibility perspective, which aims to meet theoretical criteria established by previous researchers in the accessibility field, and thereby adopt a holistic approach to the subject. It is concluded that the dimensions are dependent on characteristics of the geographical location and should be considered when discussing drones in medicine. However, knowledge and evaluations are lacking from regions that have implemented such a system, which contributes to uncertainties for how drone deliveries work in practice.
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Rabaça, Tomás. "O Uso de Drones na Atual Conflitualidade: Uma Análise ao Nível Estratégico e Tático." Master's thesis, Academia Militar. Direção de Ensino, 2014. http://hdl.handle.net/10400.26/7468.
Full textAbstract:
Nos dias de hoje, a tecnologia é uma variável incontornável na evolução da
humanidade e que nos oferece uma garantia de maior eficiência.
Na atual conflitualidade, as caraterísticas do espaço de batalha e todo o seu meio
envolvente exigem a utilização de meios que podem não requerer o emprego direto do
soldado. Os UAV (Unmanned Aerial Vehicle), ou simplesmente drones, são hoje em dia
empregues em teatros por vezes quase inacessíveis à presença de forças armadas.
Idealizados para fins militares (mas não exclusivamente), os drones são hoje um
meio qualificado que proporciona a uma força, uma nítida vantagem tanto a nível tático como a nível operacional ou estratégico. Estes meios podem ser empregues nas áreas das informações militar, apoio e controlo do tiro de artilharia, apoio aéreo às tropas de infantaria e cavalaria no campo de batalha, controlo de mísseis, entre outros.
O presente estudo pretende determinar de que modo é que os drones têm alterado a forma de entender e fazer a Guerra, através dos seus contributos ao nível estratégico e tático, bem como determinar as suas potencialidades e limitações, e expor
as vantagens e desvantagens que podemos retirar do seu emprego em contexto militar.
A metodologia utilizada tem por base as três fases do processo de investigação:
conceptual, metodológica e empírica. Trata-se de um estudo quantitativo de natureza
dedutiva, sendo a sua amostra constituída por três militares com conhecimentos na área
dos UAV. Foram realizadas entrevistas exploratórias, direcionadas ao Comandante do
1º Batalhão de Infantaria Mecanizado, ao Commandant de L’Escadrille SAL 33 /
Escadron de Reconnaissance 1/33 Belfort e a um professor/investigador da École
Spéciale Militaire de Saint-Cyr Coëtquidan.
Após o desenvolvimento do estudo conclui-se que os drones são hoje uma ferramenta útil no desenrolar das operações. Consoante o tipo e finalidade da operação
existem inúmeros destes meios que podem ser utilizados.No entanto, existem determinados pontos a cumprir, estabelecidos pelas normas
internacionais, também elas analisadas neste estudo.Abstract Nowadays, technology is an essential variable in the evolution of mankind giving us a guarantee of greater efficiency. In the current conflictuality, the characteristics of the battle space and all its surrounding environment require the use of means which may not require the direct use of the soldier. UAV (Unmanned Aerial Vehicles), or simply drones, are nowadays employed sometimes in theaters almost inaccessible to the presence of armed forces. Idealized for military (but not exclusively) purposes, the drones are now a qualified way of providing a force, with a clear advantage both tactical and operational or in a strategic level. These means may be employed in the areas of military intelligence, support and control of artillery fire, air support to troops of infantry and cavalry on the battlefield, missile control, among others. This study aims to determine how it is that the drones have changed the way we understand and make the war through their contributions to the strategic and tactical level, and to determine their potential and limitations, and expose the advantages and disadvantages that can be withdrawn from its job in the military context. The methodology is based on the three phases of the research process: conceptual, methodological and empirical. This is a quantitative study of deductive nature, with a sample of three military with expertise in the area of UAV. Exploratory interviews, directed for the Commander of the 1st Mechanized Infantry Battalion, the Commander of the L'Escadrille SAL 33 / Escadron de Reconnaissance 1/33 Belfort and a teacher / researcher at the École Spéciale Militaire de Saint-Cyr and Coëtquidan were performed. After the development of the study concluded that the drones are now a useful tool in the conduct of operations. Depending on the type and purpose of the operation there are numerous of these means which may be used. However, there are certain points to meet established in international norms analyzed in this study.
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Harris, Kathryn Elizabeth. "Asymmetric Strategies and Asymmetric Threats: A Structural-realist Critique of Drone Strikes in Pakistan, 2004-2014." Thesis, Virginia Tech, 2016. http://hdl.handle.net/10919/64516.
Full textAbstract:
As a component of the overall policy to defeat global terrorism and prevent attacks against the U.S., the Bush and Obama administrations have turned to unmanned aerial vehicles (UAVs), or drones. From 2004 to 2014, Pakistan has seen the largest volume of U.S. drone strikes targeting radical groups such as al Qaeda and the Taliban, a trend that is likely to continue for the foreseeable future. On the surface, using drones to eliminate terrorists while avoiding an official armed conflict aligns with the theory of neo- or structural realism developed by Kenneth Waltz. And yet although 9/11 served as the impetus for the U.S. to refocus attention on ameliorating the threat of terrorism and to initiate far-reaching measures to protect homeland security, there remains intense debate over whether or not the U.S. is actually more secure than it was prior to 9/11. While structural realism is still relevant to the current international system, the effects of drone strikes in Pakistan may set the U.S. on a path toward increasingly destabilizing situations that could lead to heightened insecurity and ultimately a change in power in the international system. The existing literature suggests that drone strikes in Pakistan are (1) leading to revenge-driven counter attacks, (2) intensifying radical anti-Americanism and creating more potential terrorists, (3) damaging the U.S. relationship with nuclear-armed Pakistan, (4) destabilizing the regions where drone attacks are launched, and (5) undermining American 'soft power.' The culmination of these five trends has the potential to disrupt the current balance of power in a way that is not in America's national interest. The unique security dilemma presented by the asymmetrical threat of terrorism and the asymmetrical response of drone strikes necessitates the continued evolution of neorealism as an IR theory.Master of Arts
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Baskaya, Elgiz. "Détection & diagnostic de pannes pour les drones utilisant la machine learning." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30043.
Full textAbstract:
Cette nouvelle ère de petits UAV qui peuplent actuellement l'espace aérien soulève de nombreuses préoccupations en matière de sécurité, en raison de l'absence de pilote à bord et de la nature moins précise des capteurs. Cela nécessite des approches intelligentes pour faire face aux situations d'urgence qui se produiront inévitablement pour toutes les catégories d'opérations d'UAV telles que définies par l'AESA (Agence européenne de la sécurité aérienne). Les limitations matérielles de ces petits véhicules suggèrent l'utilisation de la redondance analytique plutôt que la pratique habituelle de la redondance matérielle dans l'aviation humaine. Au cours de cette étude, des pratiques d'apprentissage automatique sont mises en œuvre afin de diagnostiquer les défaillances d'un petit drone à voilure fixe afin d'éviter le fardeau de la modélisation précise nécessaire au diagnostic par le modèle. Une méthode de classification supervisée, SVM (Support Vector Machines), permet de classer les défauts.Les données utilisées pour diagnostiquer les défauts sont les mesures de gyroscope et d'accéléromètre. L'idée de restreindre le jeu de données aux mesures d'accéléromètre et de gyroscope est de vérifier la capacité de classification de la méthode, avec un jeu de puces petit et peu coûteux, sans avoir à accéder aux données du pilote automatique, telles que les informations d'entrée de commande. Ce travail aborde les défauts dans les surfaces de contrôle d'un UAV. Plus précisément, les défauts considérés sont la surface de contrôle coincée en angle et la perte d'efficacité.Tout d'abord, un modèle d'aéronef est simulé. Ce modèle n'est pas utilisé pour la conception d'algorithmes FDD (Fault Detection and Diagnosis), mais est utilisé pour générer des données. Des données simulées sont utilisées à la place des données de vol pour isoler les effets probables du contrôleur sur le diagnostic, ce qui peut compliquer une étude préliminaire sur les FDD pour les drones. Les résultats montrent que pour les mesures simulées, SVM donne des résultats très précis sur la classification des défauts de perte d'efficacité sur les surfaces de contrôle. Ces résultats prometteurs appellent un complément d'investigation afin d'évaluer les performances du SVM en matière de classification des anomalies avec les données de vol. Des vols réels ont été organisés pour générer des données de vol erronées en manipulant le pilote automatique open source, Paparazzi. Toutes les données et le code sont disponibles dans le système de partage de code et de versions, Github. La formation est interrompue en raison du besoin de données étiquetées et du fardeau informatique lié à la phase de réglage des classificateurs. Les résultats montrent que, d'après les données de vol, SVM donne un score F1 de 0,98 pour la classification des failles bloquées à la surface de contrôle. En ce qui concerne les défauts de perte d'efficacité, il est nécessaire de recourir à certaines techniques d'ingénierie, impliquant l'ajout de mesures antérieures, pour obtenir les mêmes performances de classification. Un résultat prometteur est découvert lorsque les spinors sont utilisés comme caractéristiques au lieu de vitesses angulaires. Les résultats montrent qu'en utilisant les spinors pour la classification, la précision de la classification est considérablement améliorée, en particulier lorsque les classificateurs ne sont pas accordés. À l'aide de spinors et d'un noyau Gaussian, un classifieur sans accord donne un score F1 de 0,9555, soit 0,2712 lorsque les mesures gyroscopiques ont été utilisées. En résumé, ce travail montre que SVM donne une performance satisfaisante pour la classification des défauts sur les gouvernes d'un drone à l'aide de données de volThis new era of small UAVs currently populating the airspace introduces many safety concerns, due to the absence of a pilot onboard and the less accurate nature of the sensors. This necessitates intelligent approaches to address the emergency situations that will inevitably arise for all classes of UAV operations as defined by EASA (European Aviation Safety Agency). Hardware limitations for these small vehicles point to the utilization of analytical redundancy, rather than to the usual practice of hardware redundancy in manned aviation. In the course of this study, machine learning practices are implemented in order to diagnose faults on a small fixed-wing UAV to avoid the burden of accurate modeling needed in model-based fault diagnosis. A supervised classification method, SVM (Support Vector Machines) is used to classify the faults. The data used to diagnose the faults are gyro and accelerometer measurements. The idea to restrict the data set to accelerometer and gyro measurements is to check the method's classification ability, with a small and inexpensive chip set and without the need to access the data from the autopilot, such as the control input information. This work addresses the faults in the control surfaces of a UAV. More specifically, the faults considered are the control surface stuck at an angle and the loss of effectiveness.First, a model of an aircraft is simulated. This model is not used for the design of Fault Detection and Diagnosis (FDD) algorithms, but is instead utilized to generate data. Simulated data are used instead of flight data in order to isolate the probable effects of the controller on the diagnosis, which may complicate a preliminary study on FDD for drones. The results show that for simulated measurements, SVM gives very accurate results on the classification of the loss of effectiveness faults on the control surfaces. These promising results call for further investigation so as to assess SVM performance on fault classification with flight data. Real flights were arranged to generate faulty flight data by manipulating the open source autopilot, Paparazzi. All data and the code are available in the code sharing and versioning system, Github. Training is held offline due to the need for labeled data and the computational burden of the tuning phase of the classifiers. Results show that from the flight data, SVM yields an F1 score of 0.98 for the classification of control surface stuck faults. For the loss of efficiency faults, some feature engineering, involving the addition of past measurements is needed in order to attain the same classification performance. A promising result is discovered when spinors are used as features instead of angular velocities. Results show that by using spinors for classification, there is a vast improvement in classification accuracy, especially when the classifiers are untuned. Using spinors and a Gaussian Kernel, an untuned classifier gives an F1 score of 0.9555, which was 0.2712 when gyro measurements were used as features. In summary, this work shows that SVM gives a satisfactory performance for the classification of faults on the control surfaces of a drone using flight data
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Saif, Osamah. "Reactive navigation of a fleet of drones in interaction." Thesis, Compiègne, 2016. http://www.theses.fr/2016COMP2269/document.
Full textAbstract:
De nos jours, les applications utilisant des quadrirotors autonomes sont en plein essor. La surveillance et la sécurité de sites industriels ou sensibles, de zones géographiques pour l’agriculture par exemple sont quelques-unes des applications les plus célèbres des véhicules aériens sans pilote (UAV). Actuellement, certains chercheurs et scientifiques se concentrent sur le déploiement multi-drones pour l’inspection et la surveillance de vastes zones. L’objectif de cette thèse est de concevoir des algorithmes afin de réaliser une commande de vol en formation distribuée/décentralisée de multi-UAVs en temps réel dans une perspective de systèmes de systèmes. Tout d’abord, nous avons passé en revue certains travaux récents de la littérature sur la commande de vol en formation et la commande de quadrirotors. Nous avons présenté une brève introduction sur les systèmes de systèmes, leur définition et leurs caractéristiques. Ensuite, nous avons introduit la commande de vol en formation avec ses structures les plus utilisées dans la littérature. Nous avons alors présenté quelques travaux existants traitant du flocking (comportement de regroupement en flotte), les méthodes de modélisation les plus utilisés pour les quadrirotors et quelques approches de commande les plus utilisées pour stabiliser des quadrirotors. Deuxièmement, nous avons utilisé la structure de la commande comportementale pour réaliser un vol en formation de plusieurs UAVs. Nous avons conçu un comportement pour réaliser le vol en formation de multi-UAVs sans fragmentation. Le comportement proposé traite le problème flocking dans une perspective globale, c’est-à-dire, nous avons inclus une tendance dans chaque drone pour former une formation. Les défis des Systèmes de systèmes nous a motivés à chercher des algorithmes de flocking et de consensus introduits dans la littérature qui peuvent être utiles pour répondre à ces défis. Cela nous a amenés à proposer quatre lois de commande en visant à être compatibles avec le modèle non linéaire des quadrirotors et pouvant être expérimentés sur des plates-formes réelles. Les lois de commande ont été exécutées à bord de chaque quadrirotor dans la formation et chaque quadrirotor interagit avec ses voisins pour assurer un vol en formation sans collision. Enfin, nous avons validé nos lois de commande par des simulations et des expériences en temps réel. Pour la simulation, nous avons utilisé un simulateur de multi quadrirotors développé au laboratoire Heudiasyc. Pour les expériences, nous avons mis en œuvre nos lois de contrôle sur des quadrirotors ArDrone2 évolués dans un environnement intérieur équipé d’un système de capture de mouvement (Optitrack)Nowadays, applications of autonomous quadrotors are increasing rapidly. Surveillance and security of industrial sites, geographical zones for agriculture for example are some popular applications of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs). Nowadays, researchers and scientists focus on the deployment of multi-UAVs for the inspection and the surveillance of large areas. The objective of this thesis is to design algorithms and techniques to perform a real-time distributed/decentralized multi-UAVs flight formation control, from a system of systems perspective. Firstly, we reviewed recent works of the literature about flight formation control and the control of quadrotors. We presented a brief introduction about systems of systems, their definition and characteristics. Then, we introduced the flight formation control with its most used structures in the literature, some existing works dealing with flocking. Finally, we presented the most used modeling methodologies for quadrotors and some control approaches that are used to stabilize quadrotors. Secondly, we used the behavioral-based control structure to achieve a multiple UAV flocking. We conceived a behavior intending to address the control design towards a successful achievement of the flocking task without fragmentation. The proposed behavior treats the flocking problem from a global perspective, that is, we included a tendency of separated UAVs to form a flock.System of systems challenges motivated us to look for flocking and consensus algorithms introduced in the literature that could be helpful to answer to these challenges. This led us to propose four flocking control laws aiming at being compatible with the nonlinear model of quadrotors and at being implemented on experimental platforms. The control laws were run aboard each quadrotor in the flock. By running the control law, each quadrotor interacts with its neighbors to ensure a collision-free flocking. Finally, we validated our proposed control laws by simulations and real-time experiments. For the simulation, we used a PC-based simulator of flock of multiple quadrotors which was developed at Heudiasyc laboratory. For experiments, we implemented our control laws on ArDrone2 quadrotors evolved in an indoor environment equipped with an Optitrack motion capture system
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Elloumi, Mouna. "Surveillance de cibles mobiles fondée sur un réseau de drones." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. https://oatao.univ-toulouse.fr/25918/1/Elloumi_Mouna.pdf.
Full textAbstract:
Les systèmes fondés sur les drones constituent une solution appropriée pour la surveillance, en particulier des cibles mobiles. La grande mobilité des drones, leur faible coût de maintenance, la facilité de leur déploiement et leur capacité de vol stationnaire, font d'eux une solution intéressante pour la surveillance de cibles mobiles. Notre première contribution concerne le scénario où un seul drone surveille une seule cible mobile. Pour ce cas, nous avons proposé une méthode pour gérer la mobilité du drone, qui assure un suivi continu d'une cible mobile et qui permet d'économiser la consommation en énergie du drone. Les trajectoires du drone ont été calculées en fonction de la position de la cible par rapport au centre du champ de vision du drone. Nous avons considéré pour cela trois zones, et selon la position de la cible par rapport à ces trois zones, le drone fait des ajustements différents, pour minimiser les déplacements inutiles. Notre deuxième contribution concerne le scénario où plusieurs drones surveillent plusieurs cibles mobiles. Pour ce cas, nous avons proposé des méthodes adaptatives pour gérer le placement et le déplacement des drones. Nous avons appliqué ces méthodes dans le contexte de la surveillance du trafic routier. Les trajectoires des drones ont été adaptées, soit en fonction des positions des groupes de véhicules, soit en fonction des positions des événements de la route (embouteillages et excès de vitesse). Ces méthodes assurent la couverture des véhicules, la détection des événements anormaux et la diminution de la consommation d'énergie des drones. Nous avons utilisé une combinaison de l'architecture centralisée et de l'architecture distribuée, en effet les communications entre les drones et avec le point central sont toutes possibles. La communication est faite via des liaisons LTE. Nous nous sommes intéressés à des traces de mobilité réelles de véhicules et à des traces de mobilité générées par un modèle de mobilité véhiculaire qui utilise des plans de routes réelles. Nous avons étudié l'influence des traces de mobilité des véhicules utilisées sur les performances des méthodes de gestion de mobilité des dronesUAV-based systems are an appropriate solution for surveillance, especially for mobile targets. The high mobility of UAVs, their low maintenance costs, their easy deployment and their hovering capability make them an attractive solution for mobile target monitoring. Our first contribution deals with the scenario where a single UAV monitors a single moving target. For this case, we have proposed a method to manage the mobility of the UAV, which ensures a continuous monitoring of a mobile target and which reduces the energy consumption of the UAV. The trajectories of the UAV were calculated according to the distance between the position of the target and the center of the UAV's field of view. We have considered three zones, and depending on the position of the target in those three zones, the UAV makes different adjustments to minimize unnecessary movements. Our second contribution deals with the scenario where several drones monitor multiple moving targets. For this case, we proposed adaptive methods to manage the placement and movement of UAVs. We applied these methods in the context of road traffic monitoring. The trajectories of UAVs have been adapted according to the positions of the groups of vehicles, or according to the positions of the events of the road (traffic jams and speeding violations). These methods ensure the coverage of vehicles, the detection of abnormal events and the reduction of energy consumption of UAVs. We have used a combination of the centralized architecture and the distributed architecture, indeed the communications between the UAVs and with the central point are all possible. The communication is done via LTE links. We were interested in real mobility traces of vehicles and mobility traces generated by a vehicular mobility model that uses real road maps. We studied the influence of vehicle mobility traces on the performance of UAV mobility management methods
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Schacht, Rodriguez Ricardo. "Planification de la mission des drones basée sur le pronostic et la gestion de la santé." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0257.
Full textAbstract:
Actuellement, les véhicules aériens télépilotés ou autonomes (UAV) multirotors, avec la capacité de décollage et d'atterrissage vertical, se sont avérés être une solution efficace et peu coûteuse dans les applications de vol civil grâce aux progrès significatifs dans le développement de méthodes plus efficaces de contrôle, planification de trajectoire et prise de décision. Pour de telles applications, les multirotors développent différentes tâches comme l'exploration, la photogrammétrie, la vidéo, la cartographie et plus récemment toutes celles dédiées à l'agriculture de précision comme l'irrigation et le suivi des cultures. Durant sa mission, le multirotor parcourt un ensemble de trajectoires reliées par emph{n} points de référence (ou way-points) dans une zone connue ou inconnue. Cependant, pendant l'accomplissement de la mission, différents facteurs négatifs affectent la performance du véhicule comme les conditions environnementales, l'apparition de défauts ou de pannes et les limitations énergétiques dues aux contraintes de l'alimentation en énergie. Le problème de limitation énergétique dans un multirotor est dû aux capacités de puissance que la batterie embarquée peut fournir. Les drones multirotors sont propulsés par des batteries Lithium Polymère (Li-Po) qui sont des batteries rechargeables de technologie Lithium-Ion. Ils possèdent un électrolyte polymère au lieu d'un électrolyte liquide et fournissent une puissance et une densité d'énergie élevées. Cependant, en fonction de l'utilisation, c'est-à-dire le nombre de cycles de charge/décharge et d'autres facteurs tels que les dommages provoqués par des décharges excessives, les performances de la batterie ont tendance à diminuer. Une telle diminution ou un tel vieillissement entraîne une réduction de l'efficacité de la batterie et donc du vol du multirotor en diminuant le temps de mission total ou l'endurance du vol, et conduit à un problème de manœuvrabilité, ce qui augmente le risque d'accident et de crash. Le travail présenté dans cette thèse aborde les questions relatives aux performances des batteries Li-Po et leur influence sur les tâches de planification et de suivi de trajectoire dans le cadre de vol de multirotors. En considérant les techniques de pronostic basées sur des modèles et les méthodes de planification de trajectoire, une stratégie de planification de mission hiérarchique basée sur la consommation d'énergie est proposée et validée au niveau de la simulation en considérant différentes situations de vol. Les performances du drone, ainsi que sa capacité à effectuer et à remplir une mission, sont pondérées en déterminant l'état de santé de la batterie (SoH) qui est un indice permettant de mesurer le niveau de dégradation de la batterie. Le SoH aide à estimer la durée de vie utile restante de la batterie (RUL) et établit la limitation d'énergie par le calcul de l'endurance maximale de vol (FE_{max}). De telles informations sont nécessaires à la génération de la planification des trajectoires qui ne prennent pas seulement en compte les contraintes liées à l'utilisation mais aussi la portée et les limites de la mission à exécuterRotorcraft Unmanned Aerial Vehicles (UAV) with take-off and vertical landing capabilities or multirotors have proved to be an efficient and low-cost solution for civil flight applications due to significant advances in the development of robust and more efficient altitude and attitude control strategies, planning and re-planning algorithms capable of detecting and avoiding obstacles and Fault Diagnosis & Fault Tolerant Control methods. In most applications where multirotors are used, they develop different task as exploration, photogrammetry, filming, mapping and more recently all those dedicated to precision agriculture such as irrigation and crop monitoring. During the task development, the multirotor executes a mission which consists to fly through a set of paths connected by n reference points (named way-points) inside a known or unknown area. However, during the mission development, different negative factors decrease the multirotor flight performance such as environmental conditions, occurrence of faults or failures in actuators/sensors and energetic limitations due to the power source constraints. The energetic limitation problem in a multirotor are due to power capabilities that on-board battery can supply. Due to power and energy requirements, multirotors are powered by Lithium Polymer batteries which are rechargeable batteries of Lithium-Ion technology. They possess a polymer electrolyte instead of a liquid electrolyte and provide high power and energy densities. However, according to the use due to the number of charge/discharge cycles and other factors like damage provoked by over-discharges, the battery performances tend to decrease. Such decrease or aging causes a reduction in the efficiency of the UAV multirotor flight by the decrease of the total mission time or flight endurance, and leads to maneuverability problem, which increases the risk of crash and collision. This thesis topic addresses the issues concerning to battery performances and its influence into the mission and path planning tasks. By considering model-based prognosis techniques and path planning methods, a hierarchy mission planning strategy based on energy consumption is proposed and validated at simulation level considering different flight situations. The UAV performances, as well as its capability to execute and fulfill a mission is weighted by the computation of the battery State of Health (SoH) which is an index to measure the degradation level of the battery. The SoH helps to estimate the battery Remaining Useful Life (RUL) and establishes the energy limitation by the computation of the Maximum Flight Endurance (MFE). Such information is necessary to path planning generation which not only consider the constraints related to the power source but also the scopes and limitations of the mission to be executed. In addition, the main concern of this thesis are long time-distance missions e.g exploration or inspection of remote areas where it is fundamental to have a proper use of energy aboard the multirotor
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ioannidis, ioannis. "Unmanned Aerial Vehicles and remote sensing in search and rescue missions in Sweden." Thesis, KTH, Fastigheter och byggande, 2018. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-266775.
Full textAbstract:
This paper gives a thοrοugh lοοk in the use οf Unmanned Aerial Vehicles (UAV) in search and rescue missiοns. The οbjective is tο identify, thrοugh a literature review, all types οf UAV, the available remοte sensοrs that can be mοunted in a UAV and what type οf data each sensοr prοvides, the methοdοlοgy οn flight planning and what is the regulatοry framewοrk, guidelines and limitatiοns, οf UAV flight in sοme οf the biggest cοuntries wοrldwide and in specific fοr the Eurοpean Uniοn and Sweden. Alsο, a brief research in the field οf machine learning was dοne in οrder tο identify the pοssibilities given in use οf οbject recοgnitiοn and avοidance techniques. In the case οf Sweden, we have alsο identified the framewοrk fοr the Search and Rescue οperatiοns accοrding tο the “Civil Prοtectiοn Act. Gοvernment Bill 2002/03:119. Refοrmed rescue services legislatiοn”, in whοse hands falls the respοnsibility tο use and implement UAVs in such type οf missiοns. The main οbjectives fοr future develοpment are the full autοnοmy οf a UAV, the energy limitatiοns in the οperatiοnal phase, the fast prοcessing οf data οnbοard and the acquisitiοn οf the data thrοugh cοmmunicatiοn links withοut the need οf a physical cοnnectiοn between the UAV and the grοund cοntrοl statiοn (GCS). Accοrding tο οur research the οptimal cοnfiguratiοn οf UAVs in a search and rescue scenariο is a fleet οf fully autοnοmοus heterοgeneοus UAVs (fixed-wing UAVs and quadcοpters) with sοlar panels attached tο the fixed-wing UAVs, a high-resοlutiοn camera, a thermal camera and a Synthetic Aperture Radar (SAR). As the field οf UAVs is vastly grοwing the research οn the subject was cοnducted until April 1st, 2018 due tο new papers and research cοnducted in the subject regularly.
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Asplund, Thidlund Peter. "The good and the bad: UCAV counterinsurgency : how are the UCAV theories reflected in the counterinsurgency in Afghanistan and Pakistan?" Thesis, Försvarshögskolan, 2016. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:fhs:diva-6199.
Full textAbstract:
The modern battlefield is a changing environment where new ideas and technology are being tried and implemented. One such technology that has brought recent changes to the battlefield is the Unmanned Aerial Combat Vehicles (UCAV), commonly (and often incorrectly) referred to as “drones”. UCAV can be considered the new weapon of choice to deal with irregular opponents or terrorist organisations, such as those in Afghanistan and Pakistan. However, the use of UCAV is not without contradictory elements and leads to debate. It is within this debate that this study takes foothold. This study will be analysing the debate and issues surrounding this by evaluating four contrasting variables, measuring impact through different means and aiming to increase the understanding of UACV in the field. There are several crossovers in the analysis of all four variables citing the strengths and weaknesses of UCAV provisions in conflict. The analysis, however, conclude that a sole, holistic use of UCAV strikes would not resort in a termination of threats, such as the Taliban or Al-Qaida. This means that both the positive and the negative aspects of UCAV are seen in the conflict and do not contradict one another. Regretfully, this implicates that even if the Taliban and Al-Qaida becomes less effective due to the UCAV strikes, they will not perish.
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Eaton, William H. "Automated taxiing for unmanned aircraft systems." Thesis, Loughborough University, 2017. https://dspace.lboro.ac.uk/2134/33502.
Full textAbstract:
Over the last few years, the concept of civil Unmanned Aircraft System(s) (UAS) has been realised, with small UASs commonly used in industries such as law enforcement, agriculture and mapping. With increased development in other areas, such as logistics and advertisement, the size and range of civil UAS is likely to grow. Taken to the logical conclusion, it is likely that large scale UAS will be operating in civil airspace within the next decade. Although the airborne operations of civil UAS have already gathered much research attention, work is also required to determine how UAS will function when on the ground. Motivated by the assumption that large UAS will share ground facilities with manned aircraft, this thesis describes the preliminary development of an Automated Taxiing System(ATS) for UAS operating at civil aerodromes. To allow the ATS to function on the majority of UAS without the need for additional hardware, a visual sensing approach has been chosen, with the majority of work focusing on monocular image processing techniques. The purpose of the computer vision system is to provide direct sensor data which can be used to validate the vehicle s position, in addition to detecting potential collision risks. As aerospace regulations require the most robust and reliable algorithms for control, any methods which are not fully definable or explainable will not be suitable for real-world use. Therefore, non-deterministic methods and algorithms with hidden components (such as Artificial Neural Network (ANN)) have not been used. Instead, the visual sensing is achieved through a semantic segmentation, with separate segmentation and classification stages. Segmentation is performed using superpixels and reachability clustering to divide the image into single content clusters. Each cluster is then classified using multiple types of image data, probabilistically fused within a Bayesian network. The data set for testing has been provided by BAE Systems, allowing the system to be trained and tested on real-world aerodrome data. The system has demonstrated good performance on this limited dataset, accurately detecting both collision risks and terrain features for use in navigation.
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Gustafsson, Hanna, and Lea Zuna. "Unmanned Aerial Vehicles for Geographic Data Capture: A Review." Thesis, KTH, Geodesi och satellitpositionering, 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-210039.
Full textAbstract:
In GIS-projects the data capture is one of the most time consuming processes. Both how to collect the data and the quality of the collected data is of high importance. Common methods for data capture are GPS, LiDAR, Total Station and Aerial Photogrammetry. Unmanned Aerial Vehicles, UAVs, have become more common in recent years and the number of applications continues to increase. As the technique develops there are more ways that UAV technique can be used for collection of geographic data. One of these techniques is the UAV photogrammetry that entails using an UAV equipped with a camera combined with photogrammetric software in order to create three dimensional models and orthophotos of the ground surface. This thesis contains a comparison between different geographic data capture methods such as terrestrial and aerial methods as well as UAV photogrammetry. The aim is to investigate how UAVs are used to collect geographic data today as well how the techniques involving UAVs can replace or be used as a complement to traditional methods. This study is based on a literature study and interviews. The literature study aims to give a deeper insight in where and how UAVs are used today for geographic data capturing with focus on three main areas: environmental monitoring, urban environment and infrastructure, and natural resources. Regarding the interviews companies and other participants using UAVs for geographic data collection in Sweden have been interviewed to get an accurate overview of the current status regarding the use of UAVs in Sweden. Advantages, disadvantages, limitations, economical aspects, accuracy and possible future use or development are considered as well as different areas of applications. The study is done in collaboration with the geographic IT company Digpro Solutions AB. The goal is to be able to present suggestions of how UAV data can be applied in Digpros applications. Information from the literature study and the interviews show that using a UAV makes it possible to cover a large range between terrestrial and aerial methods, and that it can replace or complement other methods for surveying and data collection. The use gives the possibility to get close to the object without being settle to the ground, as well as work environment profits since dangerous, difficult areas can be accessed from distance. The data can be collected faster, quicker, cheaper and more frequent. Time savings occurs in the measurement stage but compared to terrestrial methods more time is required for the post-processing of the data. The use in Sweden is limited due to difficulties linked to Swedish legislation regarding camera surveillance, as well as long waiting times for the permissions that is required to fly. However, a change in the camera surveillance law is expected which means that UAVs will be excluded from the law. That may result in great benefits for everyone within the industry as well as a continued development of the technique and the use of UAVs.Inom GIS ar datainsamling en av de mest tidskrävande processerna. Både hur data samlas in samt kvaliteten ar av hög vikt. Några av de vanligaste metoderna för datainsamling idag är GPS, LiDAR, totalstation och fotogrammetri. Obemannade flygfarkoster, UAVs, har de senaste åren blivit allt vanligare och användningsområdena fortsätter att öka. I takt med att tekniken hela tiden utvecklas finns idag flertalet satt att med hjälp av UAVs samla in geografisk data. Med kamerautrustade obemannade flygfarkoster och fotogrammetriska programvaror ar det bland annat möjligt att skapa tredimensionella modeller samt ortofoton av markytan. Detta kandidatexamensarbete innehaller en jämförelse mellan terrestra- samt flygburna metoder för datainsamling och obemannade flygburna metoder. Syftet är att undersöka hur UAVs kan anvandas för att samla in geografisk data samt möjligheten att ersätta eller komplettera existerande metoder, samt att presentera en overgripande bild av UAVs anvandningsomåden. Denna studie bygger pa en litteraturstudie samt intervjuer. Litteraturstudien syftar till en djupare inblick i anvandningsområden för UAV tekniken med fokus på tre huvudområden: miljöövervakning, urbana miljöer och infrastruktur samt naturliga resurser. Under intervjuerna intervjuades företag och andra aktörer inom branschen med syftet att göra en nulägesanalys av hur UAVs används för insamling av geografisk data i Sverige. Det insamlade materialet analyserades med avseende pa användningsområden, för- och nackdelar, hinder, kostnader, noggrannhet samt möjlig framtida användning och utveckling av tekniken. Studien är gjord i samarbete med företaget Digpro Solutions AB som är verksamma inom geografisk IT. Målet är att efter studien kunna ge förslag på hur data insamlad med UAV kan appliceras på Digpros applikationer. Information fran intervjuerna och litteraturen har visat att UAV täcker ett stort spann mellan terrestra- och flygburna metoder, och att den kan ersätta eller utgöra ett komplement till många mät- och datainsamlingsmetoder. Användningen av UAVs innebär möjlighet till att samla in data på ett nära avstånd till objekt utan att vara bunden till marken. Den medför även arbetsmiljövinster då farliga, svårtillgängliga områden kan nås från avstånd. Data kan samlas in snabbare, enklare, billigare och mer frekvent. Tisdbesparingar sker i inmätningsskedet men jämfört med terrestra mätmetoder krävs dock mer tid för efterbearbetning av mätdatat. Användningen i Sverige begränsas av svårigheter kopplade till Svensk lagstiftning gällande kameraövervakning, samt långa väntetider på de tillstånd som kravs för att få flyga. Dock väntas en ändring i kameraövervakningslagen som innebär att drönare inte innefattas i lagen. Detta kan komma att medföra stora fördelar för samtliga inom branschen samt en fortsatt utveckling av tekniken samt användningen av UAVs.
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Neuman, Malin. "Mätningar av koldioxid- och metankoncentrationer över skogsbestånd med mobila mätsystem - en litteratur- och surveystudie för att kartlägga dagens teknikutveckling och framtidsutsikter." Thesis, Linnéuniversitetet, Institutionen för skog och träteknik (SOT), 2021. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:lnu:diva-104834.
Full textAbstract:
Mänsklig aktivitet har ökat utsläppen av växthusgaser i atmosfären så mycket att det påverkat klimatet och spås förändra det mer om inte åtgärder vidtas för att utsläppen ska minksa och helst upphöra helt. För att lindra effekterna av koldioxid, som är den växthusgas med störst påverkan, kan skogen spela en stor roll. För att veta vilka åtgärder som är lämpliga krävs förståelse för hur olika ingrepp i skogen påverkar dess upptag och utsläpp. Under några decennier har koncentrationer och flöden av växthusgaser mätts med hjälp av fasta master. De är dock för få för att kunna generalisera resultaten över hela landskap. Här undersöks hur teknikläget för mobila mätmetoder ser ut idag via en litteratur- och surveyundersökning. Samtliga respondenter är hoppfulla och tror att det bara är en tidsfråga innan tekniken finns för att kunna använda sig av små drönare för att kunna genomföra mätningar av gaser över skogsmark. Ett koncept för en pilotstudie har tagits fram där koldioxidkoncentrationer ska mätas.
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Bonnin, Vincent. "From Albatrosses to Long Range UAV Flight by Dynamic Soaring." Thesis, Toulouse, ISAE, 2015. http://www.theses.fr/2015ESAE0016/document.
Full textAbstract:
Le Dynamic Soaring est une technique de vol qui extrait l'énergie du vent par des manoeuvres particulières. Il estdirectement inspiré par le vol des albatros, qui parviennent à se maintenir en vol sans battre des ailes sur des centaines dekilomètres. Les types de manoeuvres nécessaires ainsi que les dimensions de l'oiseau suggèrent un potentiel de transposerle Dynamic Soaring aux véhicules de faibles dimensions. Cette thèse étudie la faisabilité d'exploiter le Dynamic Soaring dansle but de longue endurance vol autonome. Modèles et simulations sont menées afin de dériver une trajectoire quimaintienne le véhicule en vol sans apport d'énergie interne et d'étudier la physique de ce vol particulier,. Ensuite, larecherche se concentre sur l'influence des variables d'environnement et du cap de vol sur les sur les performances parDynamic SoaringDynamic Soaring is a flight technique which extracts energy from the wind through particular maneuvers. It is directlyinspired by the flight of Albatrosses, which manage to sustain non-flapping flight for hundred of miles. The types ofrequired maneuvers as well as dimensions of the bird suggest a potential to transpose Dynamic Soaring to small dimensionvehicles. This PhD investigates the feasibility to extract energy by Dynamic Soaring in the purpose of long enduranceautonomous flight. Models and simulation are conducted in order to investigate the physics of this particular flight as wellas the feasibility to derive a trajectory which keep the vehicle aloft without internal energy contribution. Then the researchfocuses on the influence of environment variables and of travel heading on Dynamic Soaring performances
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Persson, Emil. "A systematic literature review on drones’ application in last-mile delivery." Thesis, Högskolan i Gävle, Avdelningen för industriell ekonomi, industridesign och maskinteknik, 2021. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hig:diva-36733.
Full textAbstract:
In recent years, companies such as Amazon and DHL have started to develop alternative last-mile delivery options because of the growing trend in e-commerce. Last-mile deliveries refer to the terminal to customer deliveries and have become increasingly challenging to manage, as traffic congestions in cities has risen. Therefore, companies have begun searching for alternative delivery methods, such as autonomous drones or unmanned aerial vehicles (UAV). The purpose of this thesis is to investigate drones in the current literature on last-mile delivery. First, by conducting a systematic literature review on the current literature available in two major databases. Second, by analyzing the collected literature sample and presenting it through a descriptive analysis focusing on bibliometrics and a thematic analysis that identifies emerging themes for drivers for drones’ application in last-mile delivery, barriers for drones’ application in last-mile delivery, and approaches for implementing drones in last-mile delivery. Drones’ application in last-mile delivery has the potential to reduce cost, decrease delivery time, reduce emissions, and reduce energy consumption. However, barriers that hinder the implementation, such as governmental regulations, need further consideration for the implementation to occur. Some evident gaps can be found related to the barriers. Both managers and researchers might find the thesis useful, as it provides a holistic view on the subject, with theoretical, managerial, and societal implications being presented.
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Delamer, Jean-Alexis. "Planification d'une stratégie de navigation et de guidage pour des drones autonomes dans des milieux encombrés." Thesis, Toulouse, ISAE, 2019. http://www.theses.fr/2019ESAE0028.
Full textAbstract:
Avec la demande croissante pour l’utilisation de drones autonomes dans des milieuxurbains, la sûreté et l’efficacité de ces missions doivent être garanties. D’une part, il est connuque dans ces milieux la haute densité d’obstacles peut mettre en péril le vol en cas de collision.D’autre part, la capacité de navigation - estimation de la position et par conséquent l’erreurd’exécution - de ces drones dépend de la disponibilité et de la performance de leurs capteursembarqués qui varient selon l’environnement. Dans ce contexte, cette thèse propose un cadre deplanification de chemin sûr et efficace pour des drones en milieux encombrés. Nous avons fondénotre travail sur les Processus Décisionnel de Markov à Observabilité Mixte (MOMDP), carils permettent de modéliser des processus décisionnels à long terme tout en prenant en comptel’incertitude sur l’environnement et son observabilité mixte. Nous proposons une modélisationdu problème de planification qui intègre le système de guidage, navigation et contrôle (GNC),afin de mieux représenter la dynamique de la transition d’état pour un drone, ainsi que l’erreurd’exécution associée. La disponibilité probable, connue a priori, des capteurs embarqués, est aussiconsidérée dans le modèle. Afin d’assurer les contraintes de sûreté, nous proposons une fonctionde coût qui nous permet de raisonner en termes de taux de collision maximal à respecter. Cecipermet au planificateur de définir des politiques qui sont à la fois efficaces - minimisation dutemps de vol - et sûres, par le choix des chemins qui favorisent le respect du taux de collisionmaximal défini. De plus, dus à la complexité du problème de planification, nous proposons unnouvel algorithme de résolution "POMCP-GO", qui est basé sur deux algorithmes de l’état del’art. Nous avons exhaustivement évalué cet algorithme pour notre cadre d’applicationWith the growing demand for the use of UAVs in urban environments, the safetyand effectiveness of these missions must be guaranteed. It is known that in these environmentsthe high density of obstacles can put flight at risk in the case collision. The navigation capacity- estimation of the position and therefore the execution error - of these UAVs depends onthe availability and performance of their on-board sensors, which vary in the environment.In this context, this thesis proposes a safe and effective path planning framework for UAVsin clustered environments. We based our work on the Mixed Observability Markov DecisionProcesses (MOMDP) because it allows us to model long-term decision processes while takinginto account environmental uncertainty and mixed observability. We propose a planning modelthat integrates the guidance, navigation and control system (GNC), in order to better representthe dynamics of the state transition for a drone, as well as the associated execution error. Theprobable availability, known a priori, of on-board sensors is also considered in the model. Inorder to ensure safety constraints, we propose a cost function that allows us to reason in termsof maximum allowable collision rate. This allows the planner to compute policies that are botheffective - minimizing flight time - and safe, by choosing paths that comply with the definedmaximum collision rate. In addition, due to the complexity of the planning problem, we proposea new "POMCP-GO" resolution algorithm, which is based on two state-of-the-art algorithms.We have thoroughly evaluated this algorithm for our application framework
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Lundquist, Joel. "Killing Terrorists - Armed Drones and the Ethics of War." Thesis, Malmö högskola, Fakulteten för kultur och samhälle (KS), 2014. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:mau:diva-22322.
Full textAbstract:
The aim of this thesis is to answer the question whether the U.S. policy on targeted killings with combat drones is compatible with the legal doctrine of just war theory, applicable international law, and human rights law. Moreover, this paper intends to examine the legal issues arising from the U.S. practice of international law in relation to the justification of targeted killings. The purpose of this thesis is to determine whether the practice of targeted killings can be considered lawful and, if not, to provide knowledge about how the method violates applicable international law and the ethics of war. The focus is placed on relevant treaties and customary international law, and just war theory is used as a theoretical complement to explain the meaning and purpose of selected laws in order to determine their applicability to the research problem. Furthermore, this procedure has been conducted by using a legal method to identify the legal problem and interpret relevant sources of law in order to determine their applicability to the research problem. The thesis has determined that the U.S. policy on targeted killings with combat drones is not consistent with applicable international law and fundamental human rights law. In particular, the practice of targeted killings violates the principle of distinction.
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Laplace, Rémi. "Applications et services DTN pour flotte collaborative de drones." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00795890.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans cette thèse effectuée au LaBRI portent sur la mise en place d'une flotte de drones et le portage sur celle-ci d'applications collaboratives distribuées utilisant des communications asynchrones non sûres. Ces applications sont formalisées grâce au modèle de réétiquetage de graphes Asynchronous Dynamicity Aware Graph Relabeling System (ADAGRS) que nous proposons. Au delà des contributions théoriques, ces travaux ont débouché sur la mise en place du démonstrateur CARUS dans lequel cinq drones se partagent la surveillance d'une grille de 15 points d'incidents potentiels (au sol). Lorsqu'un drone détecte un incident, il s'en rapproche pour le traiter. Le reste de la flotte doit alors prendre en charge les points que ce drone ne traite plus.Les réorganisations nécessaires de la flotte se font en totale autonomie vis-à-vis du sol et sous hypothèse de perte éventuelle de drones et de messages.
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Prévost, Carole Gabrielle. "UAV Optimal Cooperative Obstacle Avoidance and Target Tracking in Dynamic Stochastic Environments." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/27964/27964.pdf.
Full text
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Valentini, Alice. "Evaluation of deep learning techniques for object detection on embedded systems." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2018. http://amslaurea.unibo.it/15478/.
Full textAbstract:
Area surveying is an important tool used to inspect and study in detail a given area, it is especially useful to monitor the movements and the settlement of populations located in a developing country.
Unmanned Aerial Vehicles (UAV), given the recent developments, could represent a suitable technology in order to carry out this task in an easier and cheaper way.
The use of UAV based surveys techniques poses many challenges in terms of accuracy, speed and efficiency.
The target is to build an autonomous flight system which is able to define optimal flight paths using the gathered information from the environment.
In this thesis we will focus on the development of the perception system which has to capture the desired information with accurate and fast detections.
More in detail, we will explore and evaluate the use of object detection models based on Deep Learning techniques who will sense and collect data which will later use for on-board elaboration. The object detection model has to be accurate in order to detect all the objects encountered on the ground and fast in order to not introduce too much latency into the on-board decision system. Fast and accurate decisions could permit an efficient coverage of the area.
Different embedded platforms will be considered and examined in order to meet the model's computational requirements and to provide an efficient use in terms of battery consumption.
Different training configurations will be tested in order to maximize our detection accuracy metric, minimum average precision (mAP).
The detection speed will be then evaluated on our board using Frame Per Second (FPS) metric. In addition to YOLO we also tested TinyYOLO, a smaller and faster network. Results will be then compared in order to find the best configuration in terms of accuracy/speed.
We will show that our system is able to meet all the requirements even if we do not achieve our ideal detection speed.
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Tellez, guzman Jose juan. "Navigation autonome d'un drone en intérieur basée sur les images." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT034.
Full textAbstract:
Cette thèse présente la conception et la mise en œuvre pratique d’unsystème de navigation intérieure d’un Drone en utilisant un système de vision dont les données sont obtenues à partir des informations sur l'environnement acquises par une caméra embarquée sur un Drone. Les techniques récemment utilisent les systèmes mono vision, vision stéréo et SLAM. Dans cette thèse nous développons de techniques pour la mono vision, en raison de la charge utile limitée dans un Drone. Les propriétés de perspective dans le traitement d’images sont utilisées pour concevoir le système de vision embarquée qui vise à extraire des informations visuelles. Afin de réaliser la navigation au milieu d’un couloir, la matrice de rotation de la caméra est obtenue à partir de directions orthogonales extraites par des points de fuite, dont les directions définissent un environnement structuré commun. Pour commander et stabiliser notre système de type Drone, un schéma de commande à base de quaternion borné est présenté, celui stabilise l'orientation du Drone, et il est également utilisé pour commander sa direction, en fusionnant les informations visuelles et celles provenant de la centrale inertielle.Pour corroborer nos résultats, le modèle mathématique du drone, les lois de commande et le système de vision, sont simulés afin de tester la stabilité du système complet. Une fois les simulations validées, la navigation autonome d’un drone dans le monde réel a été réalisée. Finalement, nous avons fait évoluer une plateforme réelle dans un environnement virtuel, intitulé quais-virtuelThis thesis presents the design and practical implementation of aquadrotor indoor navigation system using a vision system whose inputdata are obtained from environment information acquired by an embedded camera placed on quadrotor system. Actually, some used techniquesare mono vision, stereo vision, SLAM among others. For our researchwe propose to work with mono vision system, due the limited payload ofa quadrotor system. Properties in image perspective are used to designthe embedded vision system which aim is to extract visual information,to fly placed always in the center of a corridor. Camera rotation matrix is obtained by means of orthogonal directions extracted by vanishingpoints, which directions define a common structured environment. Then,to control and to stabilize our quadrotor system, a quaternion boundedcontrol scheme is presented, which stabilize quadrotor’s orientation, andalso is used to control its heading direction merging visual information.Quadrotor estimation positions with respect to world reference in y andz-axes are used as input for the bounded position control to pose it atdesired position. It should be mentioned that vision strategy is not ableto estimate x-axis, thus this axis is controlled manually.In order to corroborate ours results, mathematical model, control lawand vision system are simulated to corroborate the closed-loop system’sstability and for test our result in real world some platforms have beendeveloped, proposing a new quasi-virtual system that merge virtual worldwith real platform
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Spaenlehauer, Ariane. "Decentralized monocular-inertial multi-UAV SLAM system." Thesis, Compiègne, 2019. http://www.theses.fr/2019COMP2494.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous proposons un algorithme pour la localisation d’une flotte de UAVs autonomes dans le cadre de l’architecture des Systèmes-de-Systèmes. En particulier, notre objectif est que les UAVs autonomes puissent se localiser et générer une carte d’un environnement inconnu en utilisant le moins possible de capteurs embarqués sur chaque UAV : une caméra monoculaire dirigée vers l’avant et une centrale inertielle. Cette problématique est cruciale pour des applications telles que l’exploration de zones inconnues ou de missions de sauvetage et de reconnaissance. Les choix de conception algorithmique sont motivés par une étude de l’état de l’art dans les domaines des systèmes multi-robots réalisant de la localisation, de la cartographie, de la navigation et/ou de l’exploration, ainsi que des approches de SLAM visuel, monoculaire, temps réel et monoculaire-inertiel. Le traitement des mesures en vision monoculaire, par nature, n’est pas capable d’estimer des distances métriques à cause de la perte d’information sur la profondeur lors de la projection de l’environnement sur le plan image. Bien que cela ne représente pas un problème majeur pour la plupart des systèmes simple-robot, l’obtention de distances métriques est nécessaire pour permettre la collaboration inter-robots. De plus, lorsque les problématiques de contrôle, de navigation et d’exploration sont ajoutées au problème initial, les distances métriques deviennent d’autant plus importantes. Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle approche pour estimer des distances métriques pour un système mobile embarquant seulement une caméra monoculaire et une centrale inertielle via une fusion lâche des mesures.Ce travail de recherche explore également la conception d’un système de localisation pour une flotte de UAVs soumise à des hypothèses minimales : pas de connaissance a priori sur les poses initiales et terminales, pas de connaissance sur l’environnement et pas de mesures absolues ou extérieures aux robots. De plus, notre système est capable de gérer des trajectoires agressives, des changements de vitesse et de cap abrupts ainsi que des mesures bruitées telles que des images floues. Dans les systèmes multi-robots, la gestion des repères est critique et nécessite une attention particulière. La plupart des travaux simplifie ce problème dans un premier temps, en représentant l’ensemble des repères par rapport à un repère « monde » arbitraire. Toutefois, ce genre d’hypothèse nécessite soit des mesures de capteurs que nous n’utilisons pas dans notre système car externes aux robots, soit une connaissance a priori sur l’environnement ou les conditions expérimentales que nous n’avons pas. Dans notre système, chaque robot évolue dans son propre repère, l’ensemble des relations entre les repères nécessaires à la collaboration inter-robots est estimé par notre algorithme. De ce fait, nous pouvons nous abstraire de système de positionnement absolu tel que le GPS. Dans ce but, nous proposons une généralisation du concept de fermeture de boucle bien connu dans le SLAM traditionnel (simple-robot) aux systèmes de SLAM multi-robots. Dans le cadre de cette généralisation, nous mettons en exergue les nouveaux phénomènes induits et leurs conséquences. Cela est démontré expérimentalement, et mis en correspondance avec un système simple-robot. De plus, nous présentons les résultats expérimentaux obtenus dans la recherche de l’amélioration de la localisation en intégrant les nouvelles contraintes de fermeture de boucleIn this thesis, we provide a scheme for localization of a fleet of autonomous UAVs (unmanned autonomous vehicles) within a Technological System-of-Systems architecture. Specifically, we aim for a fleet of autonomous UAVs to localize themselves and to obtain a map of an unknown environment using a minimal set of sensors on each UAV: A front monocular camera and an Inertial Measurement Unit. This is a critically important problem for applications such as exploration of unknown areas, or search and rescue missions. The choices for designing such a system are supported by an extensive study of the scientific literature on two broad fronts: First, about the multi-robot systems performing localization, mapping, navigation and exploration, and second, about the monocular, real-time and inertial-monocular SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) algorithms. Processing monocular camera frames suffers the drawback of lacking the capability of providing metric estimates as the depth dimension is lost when the frames are photographed by the camera. Although, it is usually not a critical problem for single-robot systems, having accurate metric estimates is required for multi-robot systems. This requirement becomes critical if the system is designed for control, navigation and exploration purposes. In this thesis, we provide a novel approach to make the outputs of monocular SLAM algorithms metric through a loosely-coupled fusion scheme by using the inertial measurements. This work also explores a design for a fleet of UAVs to localize each robot with minimal requirements: No a priori knowledge about the environment, information about neither the position nor the moment in time the UAV takes off and land is required. Moreover, the system presented in the thesis handles aggressive UAV trajectories having dramatic changes in speed and altitude. In multi-robot systems, the question of the coordinate frames require more attention than in single robot systems. In many studies, the coordinate frame problem is simplified to the representation of the fleet and the expression of the measurements in a global coordinate frame. However, this kind of hypothesis implies either the use of additional sensors to be able to measure the transformations to the global coordinate frame or additional experimental constraints, for example about the starting position of the robots. Our system does not require absolute measurements like GNSS positioning or knowledge about the coordinate frame of each UAV. As each UAV of the fleet estimates its location and produces a map in its own coordinate frame, relations between those coordinate frames are found by our scheme. For that purpose, we extend the well known concept of loop-closures in single-robot SLAM approaches, to multi-robot systems. In this research work, we also provide an overview of the new effects due to the extended definition of loop-closures we provide in comparison with the loop-closures scheme that can be found in single robot SLAM algorithms. In addition to the coordinate frame problem, we provide experimental results about the possibilities for improving the location estimate of a fleet by considering the places visited by several UAVs. By searching for similar places using each UAV imagery, using the 2-D information encapsulated in the images of the same sceneryfrom different view points, and the 3-D map locally estimated by each UAV, we add new constraints to the SLAM problem that is the main scheme that can be used to improve the UAV location estimates. We included experiments to assess the accuracy of the inter-UAV location estimation. The system was tested using datasets with measurements recorded on board UAVs in similar conditions as the ones we target
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Lugo, Cárdenas Israel. "Autonomous take-off and landing for a fixed wing UAV." Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2364/document.
Full textAbstract:
Ce travail étudie certains des problèmes les plus pertinents dans le sens de la navigation et contrôle présentés dans une classe particulière de mini-véhicules aériens. L'un des principaux objectifs c'est à réaliser un véhicule léger et facile à déployer dans un court laps de temps, un véhicule sans pilote drone capable de suivre une mission complète, du décollage aux points de cheminement suivants et de terminer la mission avec un atterrissage autonome à l'intérieur d'une zone délimitée en utilisant une interface graphique dans un ordinateur ou une tablette. La génération de trajectoire II est la partie qui dit le drone où il doit voyager et sont générés par un algorithme intégré sur le drone. Le résultat classique de Dubins est utilisé comme base pour la génération de trajectoire en 2D et nous avons étendu à la génération de trajectoire 3D. Une stratégie de suivi de trajectoire développée en utilisant l'approche de Lyapunov, est présentée pour piloter un drone à voilure fixe à travers tout le chemin désiré. Le concept clé derrière le contrôleur de suivi de trajectoire s'appuie sur la réduction de la distance entre le centre de masse de l'avion p et le point sur la trajectoire q à zéro, ainsi que l'angle entre le vecteur vitesse et la tangente à la trajectoire. Afin de tester les techniques mises au point au cours de la thèse une application C# -Net personnalisée a été développé nommé MAV3DSim (Multi-Aerial Vehicle 3D Simulator). Le MAV3DSim permet une opération de lecture/écriture de/vers le moteur de simulation à partir de laquelle nous pourrions recevoir toutes les informations de capteurs émulés et envoyés par le simulateur. Le système complet est capable d'effectuer un décollage et d'atterrissage autonome, à travers des points de suivi. Ceci est accompli en utilisant chacune des stratégies développées au cours de la thèse. Nous avons une stratégie pour le décollage et l'atterrissage, ce qui est généré par la partie de navigation qui est le générateur de trajectoire. Une fois que nous avons généré le chemin, il est utilisé par la stratégie de suivi de trajectoire et avec ce que nous avons l'atterrissage et le décollage autonomeThis work studies some of the most relevant problems in the direction of navigation and control presented in a particular class of mini‐aircraft. One of the main objectives is to build a lightweight and easy to deploy vehicle in a short period of time, an unmanned aerial vehicle capable of following a complete mission from take‐o⁄ to the following waypoints and complete the mission with an autonomous landing within a delimitated area using a graphical interface in a computer. The Trajectory Generation It is the part that tells the drone where it must travel and are generated by an algorithm built into the drone. The classic result of Dubins is used as a basis for the trajectory generation in 2D and we have extended it to the 3D trajectory generation. A path following strategy developed using the Lyapunov approach is presented to pilot a fixed wing drone across the desired path. The key concept behind the tracking controller is the reduction of the distance between the center of mass of the aircraft p and the point q on the path to zero, as well as the angle between the velocity vector and the vector tangent to the path. In order to test the techniques developed during the thesis a customized C # .Net application was developed called MAV3DSim (Multi‐Aerial Vehicle 3D Simulator). The MAV3DSim allows a read / write operation from / to the simulation engine from which we could receive all emulated sensor information and sent to the simulator. The MAV3DSim consists of three main elements, the simulation engine, the computation of the control law and the visualization interface. The simulation engine is in charge of the numeric integration of the dynamic equations of the vehicle, we can choose between a quadrotor and a xed wing drone for use in simulation. The visualization interface resembles a ground station type of application, where all variables of the vehicle s state vector can be represented on the same screen. The experimental platform functions as a test bed for the control law prototyping. The platform consists of a xed wing aircraft with a PX4 which has the autopilot function as well as a Raspberry PI mini‐computer which to the implementation of the generation and trajectory tracking. The complete system is capable of performing an autonomous take‐o⁄and landing, through waypoints. This is accomplished by using each of the strategies developed during the thesis. We have a strategy for take‐o⁄ and landing, which is generated by the navigationon part that is the trajectory generator. Once we have generated the path, it is used by the trajectory tracking strategy and withthat we have landing and take‐o⁄ autonomously
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Волков, Ілля Андрійович. "Метод побудови програмного забезпечення безпілотного вантажного літального апарату." Master's thesis, КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. https://ela.kpi.ua/handle/123456789/46836.
Full textAbstract:
Дана дисертація розглядає один з можливих способів автоматизації
процесу кур’єрської доставки - доставку посилок кінцевому отримувачу за
допомогою безпілотних апаратів, які б могли виконувати такі завдання у
дуже короткий час, незалежно від завантаженості доріг та систем
громадського транспорту. Така система дозволяє суттєво знизити час
доставки вантажу кінцевому користувачу, зменшити обсяг інфраструктури,
необхідної для підтримки її працездатності та скоротити кількість
обслуговуючого персоналу. Також повна автоматизація процесу доставки
дозволяє знизити вплив людського фактору на якість обслуговування. На
даний момент вже реалізовано кілька таких систем, проте жодна з них не є
повністю безпечною та не відповідає всім вимогам до системи автоматичної
кур’єрської доставки. Також жодна з цих розробок не має архітектури, що
повністю покриває функціонал екосистеми безпілотного літального апарату.
Також в даній роботі була досліджена низка готових архітектурних рішень,
призначених для побудови аналогічного програмного забезпечення, взятих зі
схожих наукових досліджень. Проте жодна з них також не відповідає всім
поставленим вимогам до даного програмного забезпечення, або має суттєві
недоліки, що перешкоджає її програмній реалізації, впровадженню або
застосуванню на практиці. У зв’язку з усіма вище переліченими факторами
було прийняте рішення про розробку власної архітектури для реалізації
програмного комплексу екосистеми вантажного безпілотного літального
апарату. А для підтвердження працездатності цієї архітектури і доведення її
ефективності було розроблене відповідне програмне забезпечення із
застосуванням запропонованого методу розробки.
Метою даного наукового дослідження є розробка методу побудови
програмного забезпечення екосистеми вантажного безпілотного літального
апарату, такого, що покращить та удосконалить існуючі підходи до
програмування БПЛА як з точки зору процесу їх впровадження, так і з точки
зору використання кінцевого продукту.
Основні задачі, які були виконані під час проведення даного
дослідження:
˗ вивчення і аналіз готових впроваджених програмних продуктів-аналогів з метою виявлення їх основних переваг та недоліків;
˗ вивчення і аналіз аналогічних наукових досліджень з метою
дослідження шляхів вирішення основних задач побудови програмного
забезпечення БПЛА;
˗ створення власного методу побудови програмного забезпечення
вантажного БПЛА, враховуючи результати попереднього дослідження
предметної області;
˗ написання програмного забезпечення на основі даного методу,
аналіз його основних переваг та недоліків, та доведення його ефективності.
Об’єктом даного наукового дослідження є архітектура програмного
забезпечення екосистеми вантажного БПЛА та підходи до реалізації даної
архітектури.
Предметом дослідження є методи та способи побудови програмного
забезпечення екосистеми вантажного БПЛА.
Під час проведення даного дослідження був використаний метод
systematic mapping study (систематичний огляд літератури) для вивчення і
аналізу предметної області даного дослідження з текстових джерел
інформації та метод case study (метод ситуативного аналізу) для аналізу
розробленого методу побудови програмного забезпечення.
Наукова новизна отриманого методу побудови програмного
забезпечення полягає у тому, що в ньому вперше БПЛА розглядається як
актор екосистеми безпілотних літальних апаратів і вперше для цієї
екосистеми була розроблена архітектура програмного забезпечення. Також
вперше було введене саме поняття екосистеми безпілотних літальних
апаратів.
Практичне значення отриманих результатів полягає у тому, що був
розроблений простий, ефективний та комплексний підхід до вирішення
задачі з побудови програмного забезпечення вантажного БПЛА, який досить
легко може бути застосований для вирішення комерційних задач із адресної
доставки малогабаритних вантажів.
Результати цього дослідження були представлені на VІ Всеукраїнській
науково-практичній конференції молодих вчених та студентів «Інформаційні
системи та технології управління» (ІСТУ-2021).
Дана дисертація складається з реферату, вступу, основної частини що
поділяється на 4 розділи, висновків та додатків що включають в себе лістинг
програмного коду та графічні матеріали. Основна частина даної роботи
містить 105 сторінок, 28 рисунків, 18 таблиць та 19 посилань.This dissertation considers one of the possible ways to automate the courier delivery process - delivery of parcels to the final recipient using unmanned aerial vehicles, which could perform such tasks in a very short time, regardless of the congestion of roads and public transport systems. This system can significantly reduce the time of delivery of goods to the end user, reduce the amount of infrastructure needed to maintain its efficiency and reduce the number of service personnel. Also, full automation of the delivery process reduces the impact of the human factor on the quality of service. Currently, several such systems have been implemented, but none of them is completely secure and does not meet all the requirements for an automatic courier system. Also, none of these developments has an architecture that fully covers the functionality of the unmanned aerial vehicle ecosystem. Also in this work, a number of ready-made architectural solutions designed to build similar software, taken from similar research. However, none of them also meets all the requirements for this software, or has significant shortcomings that prevent its software implementation, implementation or application in practice. In connection with all the above factors, it was decided to develop its own architecture for the implementation of the software package of the ecosystem of cargo unmanned aerial vehicles. And to confirm the efficiency of this architecture and prove its effectiveness, appropriate software was developed using the proposed method of development. The purpose of this research is to develop a method for building software ecosystems of unmanned aerial vehicles, one that will improve and enhance existing approaches to UAV programming both in terms of the process of their implementation and in terms of use of the final product. The main tasks that were performed during this study: ˗ study and analysis of ready-implemented software products-analogues in order to identify their main advantages and disadvantages; ˗ study and analysis of similar research to explore ways to solve the main problems of building UAV software; ˗ creation of own method of construction of the software of the cargo UAV, taking into account results of preliminary research of subject area; ˗ writing software based on this method, analyzing its main advantages and disadvantages, and proving its effectiveness. The object of this research is the software architecture of the cargo UAV ecosystem and approaches to the implementation of this architecture. The subject of the research is the methods and ways of building the software of the cargo UAV ecosystem. During this study, the method of systematic mapping study was used to study and analyze the subject area of this study from textual sources of information and the method of case study to analyze the developed method of software construction. The scientific novelty of the obtained method of software construction is that for the first time the UAV is considered as an actor in the ecosystem of unmanned aerial vehicles and for the first time a software architecture was developed for this ecosystem. Also, for the first time, the very concept of the unmanned aerial vehicle ecosystem was introduced. The practical significance of the obtained results is that a simple, effective and comprehensive approach for solving the problem of building a UAV software was developed, which can easily be used to solve commercial problems of targeted delivery of small cargo. The results of this study were presented at the VI All-Ukrainian scientificpractical conference of young scientists and students "Information Systems and Control Technologies" (ISCT-2021). This dissertation consists of an abstract, introduction, main part divided into 4 sections, conclusions and appendices that include a list of program code and graphics. The main part of this work contains 105 pages, 28 figures, 18 tables and 19 references.
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Boche, Adèle. "Méthodes indirectes d'adaptation et de décision pour la sécurisation du vol des drones à voilure fixe." Thesis, Toulouse, ISAE, 2018. http://www.theses.fr/2018ESAE0043/document.
Full textAbstract:
De par l’augmentation de leur utilisation, la sécurisation du vol des drones devient de plus en plus importante. La commande tolérante aux fautes peut alors contribuer à l’obtention d’un niveau de sécurité acceptable. Le but de cette thèse est de développer une méthode de commande tolérante aux fautes basée sur deux types d’approches : l’approche Automatique qui utilise une représentation de systèmes à l’aide de modèles décrivant des évolutions continues et l’approche Intelligence Artificielle qui se base sur la représentation de systèmes à l’aide de modèles discrets ou logiques. Ainsi la première contribution de cette recherche est le développement d'une méthode générique de commande tolérante aux fautes utilisant les cadres de modélisation discret et continu. L’idée consiste à combiner une modélisation continue permettant d’estimer l’état et les paramètres de fautes et une modélisation discrète permettant de prendre une décision en ligne quant au contrôleur à utiliser. L’estimation continue permet d’avoir plus d’informations sur la faute qu’avec une modélisation discrète, alors que celle-ci prend en compte des probabilités de panne et des techniques d’optimisation qui sont plus adaptées à la tâche de décision. La seconde contribution concerne le développement et la validation d’une méthode permettant de détecter et de diagnostiquer la faute. Pour ses avantages, l’idée a été de développer un filtre de Kalman sensibles aux sauts de panne pour l’estimation de l’état et des paramètres de fautes. Pour la détection et le diagnostic de la panne, l’idée a été d’utiliser les données de l’estimation de façon probabiliste. Une fois la faute détectée et identifiée, le système de commande doit réagir pour pouvoir compenser cette faute. La troisième contribution porte donc sur l’amélioration du suivi de la trajectoire par reconfiguration du système de commande. L’objectif est de combiner les méthodes de commutation et d’adaptation, afin de limiter le nombre de contrôleurs en utilisant des contrôleurs adaptatifs pour les modes dégradés, tout en ayant des contrôleurs faciles à concevoir. Des techniques d’optimisation sont alors utilisées de façon à prendre une décision en ligne quant au choix du contrôleur. Finalement, la méthode développée doit être vérifiée avant de pouvoir être implémentée sur un drone. La dernière contribution est l’évaluation de la capacité de la méthode à suivre une trajectoire d’atterrissage en cas de pannes capteurs ou actionneurs grâce à un modèle de droneMajor security risks appear with the increase of the number of UAV in the air space. Thus, UAV security is more and more important and Fault Tolerant Control (FTC) methods could support the achievement of acceptable security level. The aims of this research is to develop a FTC method which combines two approaches : Automatic Control approach which is based on model which have a continuous representation of the system and Artificial Intelligence approach which is based on discrete or logical model to represent the system. Thus, the first contribution of this thesis is the development of a generic fault tolerant control method which uses discrete and continuous frameworks. The idea was to combine a continuous framework to estimate the state and fault parameters and a discrete framework to take on line a decision about the controller. The continuous estimation provides more knowledge on the fault whereas a discrete model allows the use of different optimization tools which are more adapted to decision task. The second contribution is the development and the validation of a method for fault detection and diagnosis. For its potential, a Kalman filter is adapted in order to be sensitive to abrupt faults and used for state and fault parameters estimation. These estimates are then used in a probabilistic way to detect and identify the fault. Once the fault is detected, the control system should react to compensate the fault. Thus, the third contribution of this thesis is the improvement of the trajectory tracking by reconfiguration of the control system. The aim is to combine switching and adaptive methods in order to limit the number of controllers by using adaptive controllers for degraded modes while having convenient controllers. Optimization tools are then used to take the decision on the controller to use. Finally, the method has to be validated before being implemented on line. The last contribution is the evaluation of the ability of the method to follow its trajectory despite the apparition of actuator or sensor faults during a landing approach
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RODRIGUEZ, MILLIAN JULIAN DARIO. "Towards the application of UAS forroad maintenance at the Norvik Port." Thesis, KTH, Bro- och stålbyggnad, 2019. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-254252.
Full textAbstract:
One of the vital processes for the maintenance of infrastructure is the collection of information about the inventory and current state of the infrastructure. Such activities are mostly done manually by the inspector in the field. However, Unmanned Aerial Vehicles (UAV) offer the possibilities to improving the accuracy, precision, and efficiency of those tasks. The present dissertation focusses on the evaluation of the requirements and possibilities for the incorporation of UAV in the assessment of port infrastructure, with an emphasis on pavement infrastructure. The first step to reach the goal of the research was the elaboration of an extensive literature review where the leading practices and trends for the use of Unmanned Aerial Systems (UAS) were identified. Based on the literature review, it was possible to propose a roadmap for the implementation of the UAS in the assessment of port infrastructure. The roadmap was implemented in a case study for the Norvik port in Stockholm while the restrictions and information allowed. This research produced several key findings. First, it was possible to recognize the lack of precise definitions in the pavement assessment, the faults in the current manual collection of pavement distresses and the voids in an investigation regarding the recognition of pavement defects different than cracking as some of the critical problems in the area. Additionally, the current applications like bridge and structural inspection, and available technologies like LiDAR or visual sensors were identified along with its improvement opportunities and restrictions. The key steps for the implementation of a UAS for assessing infrastructure were formulated as the identification of the needs and critical parameters, the selection of the UAS components, mainly the UAV and sensor, and the postprocessing of the data. The main conclusion drawn from the research is that it is possible to use UAS to assess the state of the infrastructure. However, not all UAS are suitable for all situations or necessities. The selection of the UA, according to the needs and limitations of the project, plays a vital role regarding the viability of implementation of a UAS for monitoring port infrastructure. The sufficiency of a UAS is closely related on its capability to acquire the information of the selected structures, with the required quality, and overcome the limitations, challenges, and restrictions of the site of application. As a way forward, the most important element to address is the implementation of Machine Learning (ML) techniques and Artificial Intelligence (AI) to extract the relevant features of the data automatically.
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Bronz, Murat. "Conception mini-drone longue endurance." Phd thesis, Toulouse, ISAE, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00993465.
Full textAbstract:
L'objet de cette thèse est de démonter la faisabilité de conception d'un mini-drone longue endurance sans recourir à des véhicules de grande envergure qui nécessite des infrastructures supplémentaires, des systèmes de lancement complexes et un personnel d'exploitation important. Pour ce faire, une approche d'optimisation globale du problème a été utilisée, en s'appuyant sur les spécificités de chacun des aspects de la conception de mini-drones. Ce concept de mini-drone longue endurance doit repousser les limites dans plusieurs disciplines telles que l'aérodynamique, la propulsion, les structures, les sources d'énergies et le stockage, le contrôle et la navigation, ainsi que la miniaturisation de l'électronique embarquée. Un programme de conception baptisé Cdsgn a été développé et prend en compte les problèmes spécifiques de chaque discipline consacrées aux mini-drones. Il permet de voir l'influence de chaque paramètre de conception sur la performance finale de la conception, menant à la sélection optimale des paramètres. Cdsgn génère et analyse rapidement de nombreuses configurations de l'avion tout en simulant la performance de chaque configuration pour un pro fil de mission donnée. Un outil de post-traitement a également été développé afin de filtrer et sélectionner de manière interactive les paramètres de conception parmi les nombreuses configurations pour répondre à des applications pratiques. Le programme proposé a été utilisé dans le développement et la conception de plusieurs projets, tels que Solar Storm, premier mini-drone hybride au monde à énergie solaire d'une envergure de cinquante centimètre, SPOC, un mini-drone longue distance conçu pour voler au-dessus de la mer Méditerranée de Nice jusqu'en Corse (Calvii) et enfin Eternity, mini-drone de longue endurance d'une envergure d'un mètre, avec une configuration classique. Capable d'une autonomie de quatre heures avec les batteries embarquées, son temps de vol peut être amélioré jusqu'à huit heures avec l'utilisation de l'énergie solaire. En utilisant les évaluations de chaque projet, Cdsgn a été amélioré à la fois pour l'exactitude des calculs et pour la performance opérationnelle afin de développer le plus petit véhicule aérien pour une mission d'endurance donnée.
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Large, Anne-Claire. "Concevoir l'interaction avec des systèmes de drones militaires : une approche incarnée et située." Thesis, Montpellier 3, 2015. http://www.theses.fr/2015MON30090.
Full textAbstract:
Cette thèse s’inscrit dans une approche incarnée et située de la cognition humaine et de l’ergonomie des interfaces Homme-Machine (IHM). En rupture avec les théories computo-symboliques, cette approche considère que la cognition a pour seule vocation l’action dans le but de s’adapter au monde. Appliquée à l’ergonomie des IHM, elle met l’accent sur la perception, l’action et le contexte comme éléments clés de l’interaction Homme-Machine. Cette vision de l’ergonomie est ici mise au service de la conception de stations sol de drones militaires, sur lesquelles le manque de sollicitations perceptivo-motrices et le caractère isolé des opérateurs contribuent à une accidentologie symptomatique. L’objet de cette thèse est donc de montrer en quoi l’approche incarnée et située permet de guider une démarche ergonomique et, en particulier, la conception de deux stations sol de drones militaires développés par Airbus Defence and Space. Dans un premier temps, une analyse centrée sur les aspects moteurs, perceptifs et contextuels de l’activité des opérateurs de drones est réalisée. La seconde étape est dédiée à la définition d’une organisation matériel-logiciel standardisée pour tous types de drones. Cette organisation repose sur l’exploitation de processus perceptivo-moteurs, notamment au moyen du paradigme Stimulus-Response Compatibility (SRC). En troisième lieu, est présentée la conception matérielle et logicielle de deux stations sol de drones adaptées à leurs contextes respectifs d’utilisation. Des moyens de vérification (e.g. tests utilisateurs) sont mis en œuvre pour valider les solutions proposées. Les résultats obtenus montrent que la démarche adoptée permet d’améliorer significativement certains aspects de l’activité des opérateurs de drones, en particulier en termes de performances et de charge mentale. D’autre part, ces travaux soulignent l’intérêt de l’approche incarnée et située, et sa forte valeur applicative tant au sein de la démarche ergonomique que dans un cycle de conception industrielleCette thèse s’inscrit dans une approche incarnée et située de la cognition humaine et de l’ergonomie des interfaces Homme-Machine (IHM). En rupture avec les théories computo-symboliques, cette approche considère que la cognition a pour seule vocation l’action dans le but de s’adapter au monde. Appliquée à l’ergonomie des IHM, elle met l’accent sur la perception, l’action et le contexte comme éléments clés de l’interaction Homme-Machine. Cette vision de l’ergonomie est ici mise au service de la conception de stations sol de drones militaires, sur lesquelles le manque de sollicitations perceptivo-motrices et le caractère isolé des opérateurs contribuent à une accidentologie symptomatique. L’objet de cette thèse est donc de montrer en quoi l’approche incarnée et située permet de guider une démarche ergonomique et, en particulier, la conception de deux stations sol de drones militaires développés par Airbus Defence and Space. Dans un premier temps, une analyse centrée sur les aspects moteurs, perceptifs et contextuels de l’activité des opérateurs de drones est réalisée. La seconde étape est dédiée à la définition d’une organisation matériel-logiciel standardisée pour tous types de drones. Cette organisation repose sur l’exploitation de processus perceptivo-moteurs, notamment au moyen du paradigme Stimulus-Response Compatibility (SRC). En troisième lieu, est présentée la conception matérielle et logicielle de deux stations sol de drones adaptées à leurs contextes respectifs d’utilisation. Des moyens de vérification (e.g. tests utilisateurs) sont mis en œuvre pour valider les solutions proposées. Les résultats obtenus montrent que la démarche adoptée permet d’améliorer significativement certains aspects de l’activité des opérateurs de drones, en particulier en termes de performances et de charge mentale. D’autre part, ces travaux soulignent l’intérêt de l’approche incarnée et située, et sa forte valeur applicative tant au sein de la démarche ergonomique que dans un cycle de conception industrielle
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Mohammad, Ammad Uddin. "UAV Routing Protocol (URP) for crop health management." Thesis, Brest, 2017. http://www.theses.fr/2017BRES0147/document.
Full textAbstract:
Les réseaux de capteurs sans fil sont maintenant un moyen crédible de collecte de données sur les cultures. L'installation d'une structure de communication fixe pour relayer les données surveillées depuis la tête de grappe jusqu'à sa destination finale peut être soit impraticable en raison de la topologie du terrain, soit prohibitive en raison du coût initial élevé. Une solution plausible consiste à utiliser des véhicules aériens sans pilote (UAV) comme moyen alternatif de collecte de données et de contrôle de supervision limité de l'état des détecteurs. Dans cet article, nous considérons le cas des parcelles agricoles disjointes comprenant chacune des grappes de capteurs, organisées de manière prédéterminée en fonction des objectifs d'élevage. Cette recherche vise à trouver une solution optimale pour la recherche de UAV et la collecte de données à partir de tous les capteurs installés dans un champ de culture. En outre, le protocole de routage des capteurs tiendra compte d'un compromis entre la gestion de l'énergie et les frais généraux de diffusion des données. Le système proposé est évalué en utilisant un modèle simulé et il devrait trouver une classe parmi toutes les sous-considérationsWireless sensor networks are now a credible means for crop data collection. The installation of a fixed communication structure to relay the monitored data from the cluster head to its final destination can either be impractical because of land topology or prohibitive due to high initial cost. A plausible solution is to use Unmanned Aerial Vehicles (UAV) as an alternative means for both data collection and limited supervisory control of sensors status. In this paper, we consider the case of disjoint farming parcels each including clusters of sensors, organized in a predetermined way according to farming objectives. This research focuses to drive an optimal solution for UAV search and data gathering from all sensors installed in a crop field. Furthermore, the sensor routing protocol will take into account a tradeoff between energy management and data dissemination overhead.The proposed system is evaluated by using a simulated model and it should find out a class among all under consideration
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Truong, Victor. "DIGUE : Détection d’Interférences Gnss pour U.a.v autonomE." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAS018.
Full textAbstract:
La présente étude s'inscrit dans le domaine des interférences GNSS, en particulier les interférences de leurrage. Le leurrage consiste à induire une fausse position à un récepteur, c'est-à-dire une position différente de celle où il localisé. Cette étude consiste à proposer une approche de détection d'interférences de leurrage pour drone autonome utilisant les données directement issues des récepteurs. En réalisant un état de l'art des méthodes de détection de leurrage, le contrôle du biais d'horloge est apparu comme une approche potentielle. Une modélisation numérique d'une attaque de leurrage sur un récepteur a mis en évidence que le biais d'horloge présente des sauts lorsqu'il passe de la constellation GNSS à la constellation du leurre. En reproduisant cette attaque sur des récepteurs commerciaux utilisant de vrais signaux, le biais d'horloge présente des sauts plus importants que prévus par le modèle, et dans certains cas sur la dérive du biais également. Ces sauts ont été observés sur différents scénarios d'attaque plus ou moins subtiles, cependant l'amplitude de ces sauts semble aléatoire.Pour aller plus loin que la simple détection de leurrage, une approche utilisant une formation de drones communicants a été proposée dans le but de faire une estimation de la localisation du leurre. Cette méthode est basée sur un protocole de déplacement permettant à la formation de délimiter une zone de l'espace où le leurre est supposé être localisé. Le protocole actuel n'est pas encore complètement abouti mais il offre déjà une base prometteuse.L'étude du comportement du biais d'horloge a permis de mettre en évidence son intérêt dans une stratégie de détection de leurrage GNSS. A partir de ce constat, de futurs travaux pourront être menés sur le développement et l'implémentation sur un drone volant d'un algorithme de détection basé sur le contrôle du biais d'horloge. L'étude de l'utilisation d'une formation de drone pour la localisation d'un leurre a permis de poser les bases d'une solution prometteuse. De futurs travaux peuvent être menés afin de compléter le protocole de déplacement et de valider son efficacité face à différents types de leurresThis study is part of the field of GNSS interference detection, in particular spoofing interferences. Spoofing consist in inducing a false position to a receiver, i.e a position different from the receiver's true position. The study's aim is to propose an approach for detecting spoofing interferences on an autonomous UAV using data directly available on the receivers. With the study of the state of the art of spoofing detection methods, the monitoring of the clock bias seemed like a potential method. A numerical modeling of a spoofing attack on a receiver showed that the clock bias undergoes jumps when it switch from the GNSS constellation to the spoofing constellation. By replicating this attack on a commercial receivers using real signals, the clock bias shows higher jumps than expected by the model and in some cases the clock drift also show some jumps. These jumps have been observed on different more or less subtle attack scenarios, however the amplitude of the jumps seems random.To go further than the simple spoofing detection, an approach using a communicating drone formation has been proposed. This method is based on a movement protocol allowing to delimit a space area where the spoofer is supposed to be located. The current protocol is not yet fully completed but it offers a promising basis.The study of the behavior of the clock bias highlighted its interest in a GNSS spoofing detection strategy. Based on this observation, further work could be carried out on the development and implementation on a UAV of a detection algorithm based on the monitoring of the clock bias. The study of the use of a drone formation for the localization of a spoofer led to the basis of a promising solution. Further work could be carried out in order to complete the movement protocol and to validate its efficiency against different types of spoofers
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Quentel, Alain. "Développement d'un LIDAR à balayage pour la détection et la poursuite longue portée de drones." Thesis, Normandie, 2021. http://www.theses.fr/2021NORMR011.
Full textAbstract:
L'utilisation abusive de drones civils est une préoccupation croissante depuis ces dernières années. En réponse, de multiples systèmes basés sur des technologies optiques, électroniques et même acoustiques ont été développés pour la détection et la poursuite de ces drones. Cela représente néanmoins un challenge en raison de leur faible taille et de leur grande diversité de formes et de trajectoire. Afin de répondre à ce besoin pour des distances allant jusqu'au kilomètre, nous avons recherché, développé et optimisé un système LiDAR (light detection and ranging) à balayage. Dans notre système, la mesure de distance est réalisée via le principe du temps de vol, et l'imagerie est effectuée en scannant séquentiellement la scène en utilisant un système de miroir galvanométrique à deux axes. Nous avons profité de la polyvalence du système de balayage pour développer plusieurs modes de fonctionnement. Un mode de détection classique réalise l'image de la scène à l'aide d'un balayage ligne par ligne de type grand champ. Le mode de suivi est basé sur un motif local entourant la cible, qui est mis à jour à une très haute cadence afin de maintenir la cible dans les limites de ce motif. Nous avons réalisé une étude d'optimisation, théorique et numérique, des nombreux paramètres impliqués dans le balayage LiDAR afin d'atteindre des performances suffisantes en termes de portée maximale, de résolution et de fréquence de localisation. L'optimisation des modèles pour les modes de détection et de poursuite a été le principal focus, en utilisant la probabilité de détection cible comme fonction à maximiser. La taille, la vitesse et la réflectivité de la cible ont également été incluses dans la probabilité de détection, donnant un aperçu complet des performances du système. Sur la plateforme LiDAR, chaque composant a été caractérisé afin d'enrichir et de valider nos modèles. Cette plateforme a été testée durant plusieurs semaines d'essais, au cours desquelles nous avons réalisé la détection et la poursuite de divers types de drones. S'en est suivi un processus d'intégration pré-industrielle des chaînes optiques, électroniques et algorithmiquesMisuse of civil drones, or UAVs (unmanned aerial vehicles) has been a rising concern in the past few years. As a response, multiple systems including optics, electronics and even acoustics technologies have been developed for detection and tracking. Unfortunately, UAVs represent a challenging target to detect and track due to their small, decimetric size and large variability of shapes and behaviors. In this PhD, we developed and optimized a LiDAR (light detection and ranging) system to tackle this issue to distances up to a kilometer. In our system, range is acquired using the time of flight principle, and imagery done by sequentially scanning the scene with a dual-axis galvanometer. We took advantage of the scanning versatility to develop several operating modes. A standard detection mode captures the image of the scene using a raster-scan of large _eld of view. Tracking mode is based on a local pattern surrounding the target, which is updated at a very high rate to keep the target within its boundaries. Efforts were put into a theoretical and numerical optimization study of the numerous parameters involved in our scanning LiDAR, so as to reach su_cient performances in term of maximal range, localization resolution and rate. Pattern optimization for both detection and tracking mode was a primary focus, using the target probability of detection as the function to maximize. Target size, speed and re_ectivity was also introduced in the probability of detection, giving a complete overview of the system performance. On our LiDAR platform, developed from the ground up, each component was characterized to enrich and validate our models. This prototype was tested for UAVs detection and tracking during several weeks of trials. Following this success, a pre-industrial integration process was launched and supervised by the candidate
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Srinivasan, K. Venkatesh. "Implementation of an Unmanned Aerial Vehicle for New Generation Peterbilt Trucks." Thesis, University of North Texas, 2016. https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc849706/.
Full textAbstract:
As science and technology continue to advance, innovative developments in transportation can enhance product safety and security for the benefit and welfare of society. The federal government requires every commercial truck to be inspected before each trip. This pre-trip inspection ensures the safe mechanical condition of each vehicle before it is used. An Unmanned Aerial Vehicle (UAV) could be used to provide an automated inspection, thus reducing driver workload, inspection costs and time while increasing inspection accuracy. This thesis develops a primary component of the algorithm that is required to implement UAV pre-trip inspections for commercial trucks using an android-based application. Specifically, this thesis provides foundational work of providing stable height control in an outdoor environment using a laser sensor and an android flight control application that includes take-off, landing, throttle control, and real-time video transmission. The height algorithm developed is the core of this thesis project. Phantom 2 Vision+ uses a pressure sensor to calculate the altitude of the drone for height stabilization. However, these altitude readings do not provide the precision required for this project. Rather, the goal of autonomously controlling height with great precision necessitated the use of a laser rangefinder sensor in the development of the height control algorithm. Another major contribution from this thesis research is to extend the limited capabilities of the DJI software development kit in order to provide more sophisticated control goals without modifying the drone dynamics. The results of this project are also directly applicable to a number of additional uses of drones in the transportation industry.
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Rousseau, Gauthier. "Optimal trajectory planning and predictive control for cinematographic flight plans with quadrotors." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLC086/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s'intéresse à la réalisation autonome de plans de vol cinématographiques par un quadrotor équipé d'une caméra. Ces plans de vol consistent en une série de points de passage à rejoindre successivement, en adoptant diverses méthodes de prise de vue et en respectant des références de vitesses ainsi que des couloirs de vols. Une étude approfondie de la dynamique du quadrotor est tout d'abord proposée et utilisée pour construire un modèle linéarisé du drone autour de l'équilibre de vol stationnaire. L'analyse de ce modèle linéaire permet de mettre en évidence l'impact de l'inertie des rotors du drone dans sa dynamique, notamment l'apparition d'un comportement à non minimum de phase en roulis ou tangage, lorsque les moteurs sont inclinés. Dans un second temps, deux algorithmes de génération de trajectoires lisses, faisables et adaptées à la cinématographie sont proposés. La faisabilité de la trajectoire est garantie par le respect de contraintes sur ses dérivées temporelle, adaptées pour la cinématographie et obtenue grâce à l'étude du modèle non linéaire du drone. Le premier repose sur une optimisation bi-niveaux d'une trajectoire polynomiale par morceaux, dans le but de trouver la plus rapide des trajectoires à minimum de jerk permettant d'accomplir la mission. Le second algorithme consiste en la génération de trajectoires B-spline non-uniformes à durée minimale. Pour les deux solutions, une étude de l’initialisation du problème d'optimisation est présentée, de même qu'une analyse de leurs avantages et limitations. Pour ce faire, elles sont notamment confrontées à des simulations et vols extérieurs. Enfin, une loi de commande prédictive est proposée pour asservir les mouvements de la caméra embarquée de manière douce et préciseThis thesis focuses on the autonomous performance of cinematographic flight plans by camera equipped quadrotors. These flight plans consist in a series of waypoints to join while adopting various camera behaviors, along with speed references and flight corridors. First, an in depth study of the nonlinear dynamics of the drone is proposed, which is then used to derive a linear model of the system around the hovering equilibrium. An analysis of this linear model allows us to emphasize the impact of the inertia of the propellers when the latter are tilted, such as the apparition of a nonminimum phase behavior of the pitch or roll dynamics. Then, two algorithms are proposed to generate smooth and feasible cinematographic trajectories. The feasibility of the trajectory is ensured by constraints on its time derivatives, suited for cinematography and obtained with the use of the nonlinear model of the drone. The first algorithm proposed in this work is based on a bi-level optimization of a piecewise polynomial trajectory, in order to find the fastest feasible minimum jerk trajectory to perform the flight plan. The second algorithm consists in the generation of feasible, minimum time, non-uniform B-spline trajectories. For both solutions, a study of the initilization of the optimization problem is proposed, as well as a discussion about their advantages and limitations. To this aim, they are notably confronted to simulations and outdoor flight experiments. Finally, a predictive control law is proposed to smoothly and accurately control the onboard camera
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Duberg, Daniel. "Safe Navigation of a Tele-operated Unmanned Aerial Vehicle." Thesis, KTH, Skolan för datavetenskap och kommunikation (CSC), 2018. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-221701.
Full textAbstract:
Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) can navigate in indoor environments and through environments that are hazardous or hard to reach for humans. This makes them suitable for use in search and rescue missions and by emergency response and law enforcement to increase situational awareness. However, even for an experienced UAV tele-operator controlling the UAV in these situations without colliding into obstacles is a demanding and difficult task. This thesis presents a human-UAV interface along with a collision avoidance method, both optimized for a human tele-operator. The objective is to simplify the task of navigating a UAV in indoor environments. Evaluation of the system is done by testing it against a number of use cases and a user study. The results of this thesis is a collision avoidance method that is successful in protecting the UAV from obstacles while at the same time acknowledges the operator’s intentions.Obemannad luftfarkoster (UAV:er) kan navigera i inomhusmiljöer och genom miljöer som är farliga eller svåra att nå för människor. Detta gör dem lämpliga för användning i sök- och räddningsuppdrag och av akutmottagning och rättsväsende genom ökad situationsmedvetenhet. Dock är det även för en erfaren UAV-teleoperatör krävande och svårt att kontrollera en UAV i dessa situationer utan att kollidera med hinder. Denna avhandling presenterar ett människa-UAV-gränssnitt tillsammans med en kollisionsundvikande metod, båda optimerade för en mänsklig teleoperatör. Målet är att förenkla uppgiften att navigera en UAV i inomhusmiljöer. Utvärdering av systemet görs genom att testa det mot ett antal användningsfall och en användarstudie. Resultatet av denna avhandling är en kollisionsundvikande metod som lyckas skydda UAV från hinder och samtidigt tar hänsyn till operatörens avsikter.
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Mahdoui, Chedly Nesrine. "Communicating multi-UAV system for cooperative SLAM-based exploration." Thesis, Compiègne, 2018. http://www.theses.fr/2018COMP2447/document.
Full textAbstract:
Dans la communauté robotique aérienne, un croissant intérêt pour les systèmes multirobot (SMR) est apparu ces dernières années. Cela a été motivé par i) les progrès technologiques, tels que de meilleures capacités de traitement à bord des robots et des performances de communication plus élevées, et ii) les résultats prometteurs du déploiement de SMR tels que l’augmentation de la zone de couverture en un minimum de temps. Le développement d’une flotte de véhicules aériens sans pilote (UAV: Unmanned Aerial Vehicle) et de véhicules aériens de petite taille (MAV: Micro Aerial Vehicle) a ouvert la voie à de nouvelles applications à grande échelle nécessitant les caractéristiques de tel système de systèmes dans des domaines tels que la sécurité, la surveillance des catastrophes et des inondations, la recherche et le sauvetage, l’inspection des infrastructures, et ainsi de suite. De telles applications nécessitent que les robots identifient leur environnement et se localisent. Ces tâches fondamentales peuvent être assurées par la mission d’exploration. Dans ce contexte, cette thèse aborde l’exploration coopérative d’un environnement inconnu en utilisant une équipe de drones avec vision intégrée. Nous avons proposé un système multi-robot où le but est de choisir des régions spécifiques de l’environnement à explorer et à cartographier simultanément par chaque robot de manière optimisée, afin de réduire le temps d’exploration et, par conséquent, la consommation d’énergie. Chaque UAV est capable d’effectuer une localisation et une cartographie simultanées (SLAM: Simultaneous Localization And Mapping) à l’aide d’un capteur visuel comme principale modalité de perception. Pour explorer les régions inconnues, les cibles – choisies parmi les points frontières situés entre les zones libres et les zones inconnues – sont assignées aux robots en considérant un compromis entre l’exploration rapide et l’obtention d’une carte détaillée. À des fins de prise de décision, les UAVs échangent habituellement une copie de leur carte locale, mais la nouveauté dans ce travail est d’échanger les points frontières de cette carte, ce qui permet d’économiser la bande passante de communication. L’un des points les plus difficiles du SMR est la communication inter-robot. Nous étudions cette partie sous les aspects topologiques et typologiques. Nous proposons également des stratégies pour faire face à l’abandon ou à l’échec de la communication. Des validations basées sur des simulations étendues et des bancs d’essai sont présentéesIn the aerial robotic community, a growing interest for Multi-Robot Systems (MRS) appeared in the last years. This is thanks to i) the technological advances, such as better onboard processing capabilities and higher communication performances, and ii) the promising results of MRS deployment, such as increased area coverage in minimum time. The development of highly efficient and affordable fleet of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) and Micro Aerial Vehicles (MAVs) of small size has paved the way to new large-scale applications, that demand such System of Systems (SoS) features in areas like security, disaster surveillance, inundation monitoring, search and rescue, infrastructure inspection, and so on. Such applications require the robots to identify their environment and localize themselves. These fundamental tasks can be ensured by the exploration mission. In this context, this thesis addresses the cooperative exploration of an unknown environment sensed by a team of UAVs with embedded vision. We propose a multi-robot framework where the key problem is to cooperatively choose specific regions of the environment to be simultaneously explored and mapped by each robot in an optimized manner in order to reduce exploration time and, consequently, energy consumption. Each UAV is able to performSimultaneous Localization And Mapping (SLAM) with a visual sensor as the main input sensor. To explore the unknown regions, the targets – selected from the computed frontier points lying between free and unknown areas – are assigned to robots by considering a trade-off between fast exploration and getting detailed grid maps. For the sake of decision making, UAVs usually exchange a copy of their local map; however, the novelty in this work is to exchange map frontier points instead, which allow to save communication bandwidth. One of the most challenging points in MRS is the inter-robot communication. We study this part in both topological and typological aspects. We also propose some strategies to cope with communication drop-out or failure. Validations based on extensive simulations and testbeds are presented
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Gavrilovic, Nikola. "Endurance improvement of mini UAVs through energy harvesting from atmospheric gusts." Thesis, Toulouse, ISAE, 2018. http://www.theses.fr/2018ESAE0024/document.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour but de découvrir la faisabilité et le potentiel de la récupération d'énergie à partir de rafales atmosphériques pour les micro et mini véhicules aériens sans pilote. L'atmosphère sert de grande source d'énergie pouvant être récoltée afin d'accroître la performance des petits UAV sous la forme d'une autonomie et d'une autonomie étendues. Il est bien connu que de nombreuses espèces d'oiseaux utilisent diverses techniques de vol pour obtenir des performances de vol étonnantes. Compte tenu du fait que les véhicules susmentionnés partagent la taille et la vitesse de vol avec des dépliants naturels, cette thèse peut être considérée comme une application des techniques de vol bio-inspirées pour les véhicules construits par l’homme. Cette étude de trois ans visait à établir une dérivation théorique des équations qui décrivent la dynamique de vol d'un aéronef en présence d'un environnement en rafales. La première réalisation a été la démonstration du mécanisme de récupération d'énergie et des paramètres d'influence à travers des simulations décrivant le vol en modèle de masse ponctuelle d'aéronef avec un contrôle optimisé de l'ascenseur en présence d'un profil de vent sinusoïdal et stochastique. La réalisation suivante est liée à un système sensoriel inspiré par la biologie qui utilise des mesures de pression des ailes pour estimer l’angle d’attaque local. Ce système particulier a été utilisé dans l’estimation du champ de vent, en tant que mécanisme décisif et protection contre le décrochage. Enfin, les dernières contributions sont liées à l’expérience et aux résultats obtenus lors d’essais en vol visant à prouver l’augmentation de l’état énergétique de l’avion lors des manœuvres de récupération d’énergie. La première campagne d'essais en vol a été réalisée avec un mini-UAV disponible dans le commerce équipé de sondes à trous multiples et d'un contrôleur conçu sur mesure. Cette campagne a démontré l’augmentation de l’état d’énergie dans un fort gradient de vent horizontal. La deuxième campagne d'essais en vol a été réalisée avec une aile volante équipée d'un système de détection de pression pour l'estimation du champ de vent. Cette campagne a également impliqué des économies supplémentaires sur la consommation d'énergie électrique lors des vols de récupération d'énergieThis thesis aims at discovering the feasibility and potential of energy-harvesting from atmospheric gusts for micro and mini unmanned aerial vehicles. The atmosphere serves as a great source of energy that can be harvested in order to increase performance of small UAVs in form of extended endurance and range. It is well known that many bird species use various flight techniques for achieving astonishing flight performances. Considering the fact that aforementioned vehicles share size and flight speed with natural flyers, this thesis can be considered as an application of bioinspired flight techniques for man made vehicles. This three-year study set out to establish a theoretical derivation of equations that describe flight dynamics of an aircraft in presence of gusty environment. The first achievement was demonstration of energy harvesting mechanism and influencing parameters through simulations that describe aircraft point mass model flight with optimized control of elevator in presence of sinusoidal and stochastic wind profile. The next achievement is related to a biologically inspired sensory system that uses wing pressure measurements for local angle of attack estimation. That particular system found purpose in wind field estimation, as decisive mechanism and stall protection. Finally, last contributions are related to experience and results gained from flight tests which aimed to prove increase in energy state of the aircraft while performing energy harvesting maneuvers. The first flight test campaign was performed with commercially available mini UAV equipped with multi-hole probes and custom designed controller. This campaign demonstrated the raise in energy state within strong horizontal wind gradient. The second flight test campaign was done with a flying wing equipped with pressure sensing system for wind field estimation. This campaign also involved additional insight savings in electrical power consumption during energy harvesting flights
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Ciullo, Vito. "Measurements of wildland fires by drone." Thesis, Corte, 2020. http://www.theses.fr/2020CORT0005.
Full textAbstract:
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 détailThis 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
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Leroux, Boris. "Fusion de données LiDAR et photographiques pour le géoréférencement direct d’un lever topographique par micro-drone aérien." Thesis, Le Mans, 2019. http://www.theses.fr/2019LEMA1024.
Full textAbstract:
Avec le développement des systèmes d'acquisition dynamique, la production de données spatiales a pris une ampleur sans précédent. Pour les exploitants, l'intérêt est d'obtenir un clone numérique du site pour mieux gérer leurs ressources. Pour acquérir ces données la société Hélicéo propose notamment un drone aérien capable d'embarquer soit un appareil photo, soit un capteur LiDAR. Comme toute instrumentation de dynamique, cette solution nécessite de géoréférencer les données acquises.Sur la plupart des systèmes d'acquisition dynamique actuels, le géoréférencement des données acquises est réalisé grâce au couplage d'un récepteur GNSS et d'une centrale inertielle qui permettent de déterminer la trajectoire de la plateforme et son orientation.Pour répondre à ces contraintes, les drones embarquent généralement des capteurs MEMS issus de la micro-technologie qui présentent l'avantage d'être légers, peu encombrants et de consommer peu d'énergie. Cependant, l’incertitude de l'attitude déterminée par ces derniers dégrade la justesse du géoréférencement au point d'être incompatible avec les applications topographiques.Cette thèse propose une méthode alternative de géoréférencement des données acquises par un capteur LiDAR embarqué sur drone basée sur l'utilisation d'une caméra et de l'odométrie visuelle (VO). Ce manuscrit aborde donc dans un premier temps l'aspect théorique de cette nouvelle méthodologie, notamment la détermination de l'attitude à partir des images acquises par une caméra puis le géoréférencement des données LiDAR à partir du couplage GNSS/VOWithin the development of systems dedicated to mobile mapping, spatial data production takes a growing part. For users, this spatial data is particularly interesting when computing digital models which are used to manage efficiently the resource, they are responsible for. To collect this data Hélicéo company especially offers an aerial solution which can embed a camera or a LiDAR sensor. Like every platforms dedicated to dynamic mapping, this system needs to geo-referencing the collected data in a coordinate reference frame.Most of the mobile mapping systems perform direct georeferencing using the trajectory determined from coupled GNSS receiver and inertial measurement unit (IMU). Even if this method is well known et operational for Airborne Laser Scanning (ALS) and Mobile Mapping Systems (MMS), it is hard to transpose for lightweight platforms like drones which require special payloads.To suit this constrains, drones use Micro-Electro Mechanical Systems (MEMS) which are light, compact and require low power. However, the accuracy of the attitude computed from this MEMS sensors is degraded compared to the tactical sensors so that it does not correspond to the accuracy level expected for topographic surveys.The goal of our study was to establish and validate a new methodology based on a camera and visual odometry (VO) computing. This thesis describes the theoretical approach to compute attitude from images taken by a camera and how LiDAR points are georeferenced using GNSS receiver coupled to VO. In the second part, this thesis describes the different experiments and the process we follow to validate this method and the comparison with traditional GNSS/IMU method
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Zhou, Yilin. "Métrologie 100 % automatique par photogrammétrie aéroportée légère et GPS de précision permanent et embarqué : application au suivi de digues." Thesis, Paris Est, 2019. http://www.theses.fr/2019PESC2033.
Full textAbstract:
Le développement des plateformes de véhicules aériens autonomes (UAV) en fait une source de données précieuse pour les applications d’inspection, de suivi, de cartographie et de modélisation 3D. La photogrammétrie UAV ouvre de nouvelles applications dans la photogrammétrie aérienne rapprochée et introduit une alternative peu coûteuse à la photogrammétrie classique pour véhicules pilotés. La cartographie de corridors, est l’un des domaines d’importance considérable pour la photogrammétrie UAV, car largement sollicitée pour la surveillance et la gestion de certaines infrastructures — les autoroutes, les voies ferroviaires, les voies navigables et les pipelines. En raison de la géométrie particulière de la scène, ceci est un cas à prendre avec précaution. Les erreurs s’accumulent facilement sur la plus longue dimension de la scène et une déformation en bol est souvent observée; de plus, la planéité de la scène introduit de fortes corrélations entre les paramètres à déterminer. Ces deux facteurs réunis rendent plus difficile l’obtention de résultats de haute précision dans la configuration corridor par rapport à une géométrie de prise de vue plus classique. Cette thèse est un projet de recherche initié par un concessionnaire fluvial, responsable de la maintenance et de la surveillance de son installation hydraulique — les digues. L’objectif est d’appliquer la photogrammétrie UAV pour obtenir un suivi 3D dense, plus rapide et moins chère, pour la surveillance de ces digues. Dans le cadre de la thèse, nous cherchons à réduire le travail de terrain tout en maintenant une précision cartographique élevée, en l’occurrence, diminuer le nombre de points de contrôle au sol (GCP). Dans un premier temps, des simulations sont réalisées pour mieux comprendre certains problèmes de cartographie de corridors qui nous intéressent. Ensuite, des études plus approfondies sont menées sur les trois aspects qui nous intéressent le plus. Le premier porte sur la géométrie de l’acquisition aérienne, et plus précisément sur l’influence des images obliques, des images nadir de différentes hauteurs de vol, ainsi que la possibilité d’une calibration de caméra en vol et son application à une géométrie d’acquisition défavorable. Le deuxième vise à améliorer les performances d’acquisition des caméras métriques haute gamme. La déformation de l’image introduite par la variation de la température de la caméra est étudiée et modélisée. Une méthode de correction de cet effet thermique est proposée, ses performances sont évaluées sur des jeux de données terrestres et aériens en configuration de corridors. Le dernier s’intéresse à l’effet de l’obturateur roulant utilisé dans les caméras grand public, qui est vu couramment sur les plateformes UAV du marché. Deux méthodes sont présentées pour calibrer le temps de lecture de la caméra, une propriété qui n’est souvent pas donnée par les fabricants de caméras. Une méthode en deux étapes est proposée pour la correction de l’effet de l’obturateur roulant, ses performances sont évaluées dans les configurations de bloc et de corridorThe development of unmanned aerial vehicle (UAV) platform makes it nowadays avaluable source of data for inspection, surveillance, mapping and 3D modeling issues. UAV photogrammetry opens various new applications in close-range aerial domain and introduces a low-cost alternative to classical manned vehicle photogrammetry. Corridor mapping, one of the fields with substantial importance for UAV photogrammetry, is largely demanded in the surveillance and management of infrastructure assets – highways, railways, waterways and pipelines. Due to the special geometry of the scene, corridor mapping is one case that needs taking precautions. Errors accumulate easily on the longer dimension of the scene and a bowl effect is often observed; the flatness of the scene introduces strong correlations between parameters to be determi-ned, these two factors together, make it more difficult to obtain high accuracy results in corridor configuration than in block one. This thesis is a research project initiated by a river concessionary, which has the responsibility of maintenance and surveillance of its hydraulic facility – the dikes. The objective is to apply UAV photogrammetry, which is faster, cheaper and offers a continuous geometric surveillance, for the monitoring of dikes. While maintaining a high surveying accuracy, a reduced field work, i.e. the number of ground control points (GCPs) is expected.In the first place, simulations are carried out to gain an insight of several problems of corridor mapping that interest us. Then, thorough investigations are conducted on three aspects that interest us the most. The first study focuses on the aerial acquisition geometry, discussions are given on the influence of oblique images, nadir images of different flight heights as well as the possibility of an in-flight camera calibration and its application on unfavourable acquisition geometry. The second study aims to improve the acquisition performance for high-end metric cameras. The image deformation introduced by camera temperature variation is investigated and modelled. A method for the correction of this thermal effect is proposed, its performance is evaluated on both terrestrial and aerial datasets of corridor configuration. The last study interests in the rolling shutter effect for consumer-grade cameras with rolling shutter, which is commonly seen in UAV platforms on the market. Two methods are presented to calibrate the camera readout time, a property that is often not given by camera manufacturers. A two-step method is proposed for the correction of rolling shutter effect, its performance is evaluated in both block and corridor configurations
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Tournadre, Vincent. "Métrologie par photogrammétrie aéroportée légère : application au suivi d'évolution de digues." Thesis, Paris Est, 2015. http://www.theses.fr/2015PESC1131/document.
Full textAbstract:
En embarquant un appareil photo grand public de bonne qualité sur un drone ou un ULM, il est aujourd'hui possible de réaliser de manière 100% automatique des modélisations 3D visuellement « parfaites » ou en tout cas suffisante tant que ce modèle est utilisé comme support de communication. Par contre, les performances de ces méthodes sont encore mal maîtrisées dans le contexte où l'on veut utiliser le modèle comme outil de mesure. Les géométries d'acquisition linéaires, propices aux dérives de bandes photogrammétriques, en sont un exemple représentatif. Un phénomène de courbure de bande est alors constaté, nécessitant un travail de mesure terrain conséquent pour être corrigé. Ces imprécisions limitent l'intérêt de telles acquisitions, et sont un défi pour la communauté des photogrammètres, le marché naissant du drone, mais aussi de multiples industriel ayant un intérêt fort pour des systèmes capables d'assurer un suivi de mouvement 3D des sols avec une précision de quelques millimètres (par exemple suivi de digues, érosion agraire, surveillance de réseaux ferrés,...). Cette thèse est un projet de recherche issu d'un partenariat entre l'Institut National de l'Information Géographique et Forestière (IGN), et la Compagnie Nationale du Rhône (CNR), concessionnaire chargé d'entretenir et surveiller le réseau de digues de retenue du fleuve. Il s'agit - à partir de moyens aériens légers - d'arriver à un système d'auscultation plus rapide, plus économique et offrant une géométrie plus fine que les systèmes topométriques utilisés actuellement. Nous présentons tout d'abord une étude comparative des moyens aériens légers, montrant l'intérêt et les limitations des drones face aux ULM. Nous proposons des procédures d'acquisition adaptées aux géométries étudiées, permettant de limiter de manière opérationnelle les dérives. Dans un second temps, nous montrons que les phénomènes de courbure sont liés à des modèles d'orientation internes inadaptés, et nous proposons une procédure d'auto-calibration en trois étapes. Nos essais menés sur des chantiers linéaires montrent que le calcul des orientations est sensiblement amélioré (d'écarts métriques à des écarts centimétriques). Dans un troisième temps, nous proposons une optimisation de la compensation sur les points d'appuis, permettant de diminuer le nombre de mesures nécessaires. Enfin, nous présentons des méthodes pour contrôler l'incertitude des modèles 3D générés, et à travers une analyse diachronique, des exemples de suivi d'évolution permettant de suivre finement l'évolution de tels ouvragesBy embarking a good quality consumer grade camera on an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) or on an ultralight system, it is possible to create – fully automatically – 3D models that are visually ''perfect'', or at least sufficient for visual or communication purposes. However, the accuracy of these methods is still a concern, especially if the resulting models are to be used as measuring tools. Linear acquisitions – also known as corridor mapping – are a striking example of the uncontrolled error propagation. A bowl effect is often observed, requiring multiple ground measurements to be overcome. These effects restrict the interest of such acquisitions. They are a challenge for the photogrammetrists community, the emerging civil UAV market, as well as many industrials interested in systems able to monitor ground deformations with an accuracy within a few millimeters (railway network surveillance, erosion of agricultural land, embankments monitoring,…).This thesis is an applied research project, led with a river concessionary which has the responsibility to maintain and keep under surveillance its containment dykes network. The purpose is to use light aerial systems as a mean for a monitoring system which is faster, cheaper, and more detailed than the topometric solutions used so far. First of all, we present a comparative study to understand, between UAVs and ultralight system, which tool is the most adapted for a specific need. We propose refined acquisition procedures, than can be used to limit operationally the drifts. In a second phase, we identify the internal camera model as the weak link, and propose a three steps auto-calibration procedure. Our tests led on linear acquisitions demonstrate that the external orientations accuracy are noticeably improved (from decimetric or even metric disparities, reduced to a few centimeters or less). In a third part, we propose an optimization of the adjustment on the ground control points, which is a way to limit the amount of ground measurements necessary. Finally, we present methods to control 3D models uncertainty, and through a diachronic analysis, examples of how such data can be used to monitor such structures through time