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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Desenvolvimento de uma cabeça sensora para veículos aéreos não-tripulados
Authors: Rogerio Rodrigues Lima
First Advisor: Leonardo Antonio Borges Torres
First Referee: Bruno Otávio Soares Teixeira
Second Referee: Ricardo de Oliveira Duarte
Abstract: Veículos Aéreos Não-Tripulados (VANTs) têm sido foco de muitas pesquisas nos últimos anos, devido ao grande número de aplicações potenciais para robôs aéreos, nos campos civil e militar. Entretanto, os sistemas eletrônicos comercialmente disponíveis para essa classe de veículos em geral são caros, e a importação dos mesmos de outros países para o Brasil pode estar sujeita a severas restrições. Neste trabalho, apresenta-se o desenvolvimento de um sistema de instrumentação eletrônica embarcada, doravante denominado "Cabeça Sensora", objetivando alcançar características equivalentes as dos sistemas comerciais, mas como uma plataforma nacional de baixo custo e aberta, que possa ser facilmente reproduzida em outras instituições de ensino ou pesquisa. O sistema proposto é capaz de estimar ângulos de atitude e contêm diversos sensores, tais como sensores inerciais (acelerômetros e girômetros), magnetômetros, receptor GPS, sensores de pressão estática e dinâmica, necessários para aplicações de navegação inercial, guiagem e controle de veículos aéreos. São abordados os desenvolvimentos de hardware e de firmware, que incluem a implementação de um algoritmo de fusão sensorial para estimação de atitude. Quatro algoritmos de fusão sensorial foram avaliados em ambiente de simulação, e os respectivos resultados comparados para se determinar aquele que, com base no seu desempenho, foi posteriormente implementado na Cabeça Sensora. Finalmente, resultados experimentais obtidos com um protótipo da Cabeça Sensora são apresentados e analisados.
Abstract: Unmanned Aerial Vehicles have been recently the focus of numerous research projects due to the great number of potential civilian and military applications of aerial robots. However, the commercially available electronic systems used in the control of such vehicles are, in general, very expensive, and to import them from foreign countries can be subjected to strong restrictions. In this work the development of an embedded electronic instrumentation system, hereafter called Sensor Head, is presented. The objective is to provide a Brazilian open design that has similar characteristics to those commercially available systems, such that it can be reproduced in other research and educational institutions. The developed system is capable of attitude estimation, and it is comprised by many sensors such as accelerometers, gyros, magnetometers, GPSreceiver, static and dynamic pressure sensors, all of them necessary to accomplish control, guidance and navigation tasks for aerial vehicles. Both the hardware and firmware development processes are addressed, particularly the implementation of a sensor fusion algorithm for attitude estimation. Four sensor fusion algorithms were evaluated in order to choose the most appropriate to be implemented in the Sensor Head. Finally, experimental results are provided in order to show the quality of the developed Sensor Head embedded system.
Subject: Engenharia elétrica
Kalman, Filtragem de
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9GJFQS
Issue Date: 27-Feb-2013
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