EnglishΕλληνικά
Fixed-wing UAV για παρακολούθηση οχημάτων σε πραγματικό χρόνο, χωρίς εξάρτηση από GPS
Πτυχιακή εργασία με αντικείμενο τον σχεδιασμό και την κατασκευή ενός αυτόνομου fixed-wing UAV για ανίχνευση και παρακολούθηση οχημάτων σε πραγματικό χρόνο. Το αεροσκάφος εκτελεί αυτόνομα ολόκληρες αποστολές, ακολουθεί κινούμενους στόχους μέσω του onboard συστήματος όρασης και διατηρεί την πλοήγησή του όταν το GPS δεν είναι διαθέσιμο ή δεν είναι αξιόπιστο.
Το PX4 σε flight controller συμβατό με Pixhawk διαχειρίζεται την αυτόνομη εκτέλεση της αποστολής: απογείωση, πλοήγηση σε waypoints, loiter και προσγείωση. Τα συστήματα όρασης και εντοπισμού θέσης παρέχουν στο flight controller τα δεδομένα που χρειάζεται για να λειτουργεί πέρα από μια συμβατική ροή βασισμένη αποκλειστικά στο GPS, ενώ διατηρείται manual RC override για λόγους ασφαλείας.
Το airframe βασίζεται σε τροποποιημένο Titan Dynamics Slinger, με 3D-printed σκελετό από PETG και ενισχύσεις PA12-CF για μεγαλύτερη αντοχή. Ένας pusher motor παρέχει την προώθηση. Το NVIDIA Jetson Nano εκτελεί το vision pipeline, το Pixhawk αναλαμβάνει το flight control και ένα Raspberry Pi μεταδίδει την τηλεμετρία. Custom power board διατηρεί ξεχωριστές LiPo μπαταρίες για την πρόωση και τα υπολογιστικά συστήματα, με φιλτράρισμα για την προστασία των ηλεκτρονικών από θόρυβο τροφοδοσίας.
Η onboard κάμερα ανιχνεύει οχήματα με YOLO11 Nano, εκπαιδευμένο σε custom εναέριο dataset περίπου 1.500 σχολιασμένων καρέ που συλλέχθηκαν με DJI Phantom 4. Data augmentation — περιστροφές, αναστροφές, αλλαγές χρώματος και mosaic transforms — βοηθούν το μοντέλο να διαχειρίζεται διαφορετικές συνθήκες λήψης. Το μοντέλο εκτελείται με TensorRT σε FP16 και επιτυγχάνει 25–30 FPS στο Jetson Nano. Kalman-filter tracker διατηρεί σταθερή την ταυτότητα κάθε οχήματος από καρέ σε καρέ.
Όταν το GPS δεν είναι διαθέσιμο ή η ποιότητά του υποβαθμίζεται, το αεροσκάφος χρησιμοποιεί την κάμερά του για να εκτιμήσει τη θέση του. Τα live καρέ αντιστοιχίζονται με γεωαναφερμένα map tiles, των οποίων η γνωστή κλίμακα παρέχει αναφορά στον πραγματικό κόσμο. Έτσι εκτιμώνται η θέση, η κατεύθυνση και το υψόμετρο από όσα βλέπει η κάμερα. Οι εκτιμήσεις συνδυάζονται με δεδομένα κίνησης από την IMU, ώστε η πλοήγηση να παραμένει σταθερή ανάμεσα στις οπτικές αντιστοιχίσεις. Η μέθοδος περιγράφεται αναλυτικότερα στο project Visual Localization.
Dynamic resolution scaling προσαρμόζει την ανάλυση της κάμερας στη διαθέσιμη υπολογιστική ισχύ. Όταν ο εντοπισμός θέσης, η ανίχνευση και η παρακολούθηση εκτελούνται ταυτόχρονα, το σύστημα μπορεί να μειώσει την ανάλυση ώστε να διατηρήσει άμεσο frame rate. Το custom σύστημα RPV, γραμμένο σε Rust, παρέχει τον low-latency σύνδεσμο ανάμεσα στο αεροσκάφος και τον σταθμό εδάφους, μεταφέροντας live video, MAVLink telemetry και manual RC override μέσω raw 802.11.
