Dissertação
{pt_PT=LiDAR-based Perception and Control for Rotary-wing UAVs in GPS-denied Environments} {} EVALUATED
{pt=Esta tese explora o problema da estimação da atitude e controlo dum quadrotor em ambientes no qual não existe cobertura GPS, o que é particularmente importante, por exemplo, para inspecionar pontes. O sensor usado para este efeito foi o LiDAR que permite estimar a posição do corpo relativamente a um poste de referência. Em primeiro lugar foi estudada a determinação da atitude usando vectores no referencial do corpo e no inercial e fundindo essa informação com a que é obtida pelo giroscópio. Estes podem também estimar um bias constante na velocidade angular com algumas alterações, ambas as versões foram desenvolvidas, tendo depois sido analisados os casos nos quais podem ser usados. Experimentalmente, os observadores foram usados com vectores obtidos através do LiDAR, onde as suas medidas correspondem a intersecções com um poste que é usado como referência. Foram também desenvolvidos controladores de posição e atitude de modo a manter o qudricóptero em frente ao poste. Estes foram testados experimentalmente usando a matriz de Rotação do IMU, o Estimador e derivando a posição através do LiDAR. Os resultados obtidos com este sistema foram promissores, podendo ser usados quando não existe informação de GPS., en=This thesis explores the problem of Attitude Estimation and Control of a quadcopter in a GPS denied environment. This is particularly important in cases such as bridge inspections. The sensor used for this purpose was a LiDAR which allows the estimation of the relative position and attitude of the vehicle relative to a pier. Firstly, the problem of attitude estimation was addressed, using vector measurements expressed in the body frame and in the inertial frame, fusing this information with the one obtained from the gyroscopes. The presented observers can estimate a constant bias in the angular velocity with a few changes. Both versions were developed and the cases were they can be used were analysed. Experimentally the observers were tested using vector measurements in the body and inertial frames obtained from the LiDAR, where those measurements correspond to edges of a reference pier. Position and attitude controllers were also developed in order to keep the Quadcopter facing the pier. These were then experimentally tested using the Rotation Matrix from the IMU, the estimator and the estimated position from the LiDAR. The results obtained for this system were promissing and can be used when GPS information is unavailable. }
dezembro 5, 2016, 14:0
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