Σχεδίαση και ανάπτυξη συστήματος αυτόνομου μη επανδρωμένου ιπτάμενου οχήματος συλλογής και επεξεργασίας δεδομένων από κάμερα μη ορατού φάσματος

Βαβάμης, Γεώργιος

Design and development of an unmanned autonomous aerial vehicle for data acquisition and processing of non-visible spectrum signals

Διπλωματική εργασία

Author

Βαβάμης, Γεώργιος

Date

2022-10-20

Advisor

Piromalis, Dimitrios

διπλωματική εργασία (4.640Mb)

Keywords

Drone ; UAV ; Μη επανδρωμένα ιπτάμενα οχήματα ; Ψηφιακή κάμερα ; Unmanned aerial vehicle

Abstract

Η παρούσα εργασία είναι, κατά βάση, μία βιβλιογραφική έρευνα για την χρήση των μη επανδρωμένων ιπτάμενων οχημάτων που αξιοποιούνται σε εφαρμογές με κάμερες, τόσο στο ορατό, όσο και στο μη ορατό φάσμα. Στο πρώτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται στον αναγνώστη, γενικευμένα, όλα τα είδη των μη επανδρωμένων οχημάτων και δίνεται έμφαση στα ιπτάμενα οχήματα, όπου παρουσιάζονται και αναλύονται οι τύποι τους και ο τρόπος λειτουργίας τους. Στο κεφάλαιο 2, αναλύεται η φύση του φωτός, οι διάφορες ομάδες του φάσματός του και αναφέρονται εφαρμογές για κάθε μία από αυτές, καθώς και ο τρόπος λειτουργίας των οπτικών αισθητήρων. Το κεφάλαιο 3, εξετάζει τις διαθέσιμες, εμπορικά, λύσεις για πολυκόπτερα μη επανδρωμένα ιπτάμενα οχήματα, αναλύοντας τα χαρακτηριστικά τού κάθε μοντέλου των μεγαλύτερων εταιριών στον χώρο και καταλήγει σε έναν συγκεντρωτικό, συγκριτικό πίνακα. Έπειτα, στο κεφάλαιο 4, επεξηγείται ο τρόπος με τον οποίο συλλέγονται τα δεδομένα από ένα μη επανδρωμένο ιπτάμενο όχημα, καθώς και ο τρόπος αποθήκευσης και διαχείρισής τους. Έχοντας αναλύσει όλα όσα χρειάζονται μέχρι στιγμής, στο κεφάλαιο 5, παρουσιάζονται οι τομείς στους οποίους βρίσκουν εφαρμογή τα μη επανδρωμένα ιπτάμενα οχήματα και οι ανάγκες της εκάστοτε εφαρμογής. Στο κεφάλαιο 6, παρουσιάζεται η σουίτα λογισμικών ανάλυσης PIX4D και οι δυνατότητες του κάθε υποπρογράμματός της. Καταλήγοντας, στο κεφάλαιο 7, αναλύονται οι παράμετροι που πρέπει να ληφθούν υπόψιν κατά την σχεδίαση οποιουδήποτε συστήματος μη επανδρωμένου ιπτάμενου οχήματος για κάποια εφαρμογή, με σκοπό να συγκεντρωθεί η γνώση που χρειάζεται κάποιος, έτσι ώστε να κάνει την σωστή επιλογή του ιπτάμενου οχήματος, των λογισμικών πλοήγησης και ανάλυσης, καθώς και των αισθητήρων που θα χρειαστεί για την αποδοτικότερη χρήση του συστήματος που θα σχεδιάσει.

Abstract

The present paper is basically, a reference research on the use of unmanned aerial vehicles(drones) that are utilized in applications with cameras, both in the visible and non-visible spectrum. In the first chapter, the reader is presented with all kinds of unmanned vehicles in general with an emphasis on drones where their types and the way they work, are analyzed. Chapter 2, analyzes the nature of light, the different groups of its spectrum and some applications for each of them are mentioned, as well as the way optical sensors work. Chapter 3, examines the commercially available solutions for multicopter drones, analyzing the characteristics of each model, from the largest companies in the field, concluding with a consolidating, comparative table. Continuing, in chapter 4, is explained the way with which the data are collected from a drone, as well as how they are stored and managed. Having analyzed all that is needed so far, in chapter 5, the areas in which drones find application and the needs of each application are presented. Chapter 6, introduces the PIX4D analysis software suite and the capabilities of each of its subroutines. Concluding, in chapter 7, the parameters that have to be taken into account when designing any drone system for an application are analyzed, in order to gather the knowledge needed to make the right choice regarding the vehicle itself, the navigating and analyzing systems, as well as the sensors needed for a more efficient use of the system intended for design.