Implementação de um controle de missões para veículos aéreos não-tripulados utilizando a plataforma Raspberry Pi

Abstract

O uso de múltiplas plataformas computacionais é uma forma de aumentar as capacidades de Veículos Aéreos Não-Tripulados (VANTs), visto que habilita o processamento de dados como imagens de câmeras e dados sensoriais a bordo da aeronave, e influencia o planejamento da missão. Este trabalho propõe a implementação de uma aplicação de controle de missão para Veículos Aéreos Não-Tripulados em uma plataforma Raspberry Pi que seja capaz de configurar e controlar algumas tarefas de uma missão como decolagem, pouso, navegação entre posições e envio de itens de missão; e estabelecer a integração dessa plataforma embarcada com o piloto automático Pixhawk através do uso de uma interface de comunicação serial. Os principais objetivos desse estudo são: proporcionar um controle com certo de grau de autonomia que seja capaz de executar algumas tarefas responsáveis por estágios iniciais de uma missão sem necessitar de intervação humana; e permitir o uso de mais módulos de processamento a partir do Raspberry Pi através de uma interface de comunicação serial padrão, sem causar um excesso de processamento no piloto automático. Esse controle é projetado como uma máquina de estado onde cada um de seus estados é uma tarefa a ser executado na sequência de eventos de uma missão. A comunicação entre o computador embarcado e o piloto automático se dá através de mensagens MAVLINK que podem conter comandos ou informações de status. Os resultados mostram que esse controle de missão é funcional e capaz de enviar itens de missão e outros comandos de navegação ao piloto automático. O módulo de controle também se mostrou capaz de tratar as mensagens recebidas e atribuir tarefas pertinentes ao estágio da missão em curso.

The usage of multiple computational platforms is a way to increase Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) capabilities. It enables on-board payload data processing, such as camera footage and sensory data, and influences the mission planning. This work proposes the implementation of an application for mission control for Unmanned Aerial Vehicles in a Raspberry Pi platform, that is capable of configuring and controlling some tasks in a mission such as taking off, landing, navigation between locations and the delivery of mission items; and establishing the integration between the embedded computer and the autopilot Pixhawk through the use of a serial communication interface. The main goals of this study are: providing a control with some degree of autonomy in which the execution of some tasks from early stages of a mission is possible without the need for human intervention; and allowing more processing modules to be executed on the Raspberry Pi without an autopilot overhead. This automated control is designed as a state machine in which each of its states is a task to be executed during the sequence of events in a mission. The communication between the embedded computer and the autopilot is through MAVLINK messages containing commands or status information. The results show that such control is functional and capable of delivering mission items as well as other navigation commands to the autopilot. The mission control module is also shown as capable of handling incoming messages and assigning pertinent tasks according to the mission stage.