Título
Vuelo autónomo basado en estimadores estocásticos para mantener a un objetivo dentro del campo de visión
Autor
BEATRIZ HERNANDEZ HERNANDEZ
Colaborador
JOSE DE JESUS RANGEL MAGDALENO (Asesor de tesis)
JOSE MARTINEZ CARRANZA (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Autonomous flight - (VUELO AUTÓNOMO) Stochastic estimators - (ESTIMADORES ESTOCÁSTICOS) Kalman unscented filter - (FILTRO KALMAN) Image processing - (PROCESAMIENTO DE IMÁGENES) CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA - (CTI) FÍSICA - (CTI) ELECTRÓNICA - (CTI) MICROELECTRÓNICA. DISEÑO - (CTI)
Resumen o descripción
The use of drones in areas such as cinema, sports, social events and even military
areas has been increasing due to their exibility to capture video in scenarios where
there is an interest to keep a target within the field of view of the drones onboard
camera. In order to remove the dependence of the pilot that controls the drone, in
this work we present a system for an autonomous flight control of the drone with
the goal of keeping a target within the field of view of its onboard camera. For the
latter, the images were captured by a camera onboard the drone, whose output was
combined with a stochastic estimator of the target states, based on the Unscented
Kalman Filter, to generate control commands so that the drone performs such recording
autonomously. Two approaches are proposed, the first with the target seen from
the front of the drone and the second with the target seen from above by the drone.
Both approaches of the system were validated with real-time tests involving different
targets moving with different trajectories and compared against human pilots. For
the first approach, our system kept the target within the field of view with a 96.60%
of success and the second approach with a 92.05 %, compared to 83.30% and 89.13%
of success obtained by human pilots, respectively. The latter indicates that our approach
has the potential to be used in applications where autonomous drones could be used for
aerial video recording, with a special interest in keeping a target within
the field of view of the drone's camera.
El uso de los drones en áreas como el cine, deportes, eventos sociales e incluso
en áreas militares ha incrementado debido a su flexibilidad para capturar video en
escenarios donde hay un gran interés por mantener a un objetivo dentro del campo
de visión de la cámara a bordo del dron. Con el fin de eliminar la dependencia del
piloto que controla al dron, en este trabajo se presenta un sistema para el control
del vuelo autónomo del dron con el propósito de mantener a un objetivo dentro del
campo de visión de la cámara que tiene a bordo. Las imágenes fueron capturadas por
la cámara a bordo del dron y combinadas con un estimador estocástico de los estados
del objetivo, basado en el Filtro Kalman Unscented, para generar comandos de control
que permitan al dron realizar la grabación de forma autónoma. Se proponen dos
enfoques, el primero con el objetivo visto desde el frente del dron y el segundo con el
objetivo visto desde arriba por el dron. Ambos enfoques fueron validados con pruebas
en tiempo real que involucran a un objetivo que se mueve en diferentes trayectorias y
son comparadas con pilotos humanos. Para el primer enfoque, nuestro sistema mantiene
al objetivo dentro del campo de visión con un 96.60% de éxito y para el segundo
enfoque con un 92.05 %, mientras que el éxito obtenido con pilotos humanos es del
83.30% y del 89.13% respectivamente. Lo anterior, indica que nuestro enfoque tiene
el potencial para ser usado en aplicaciones en las que los drones autónomos pueden
ser utilizados para grabación aérea de video, con un especial interés por mantener a
un objetivo dentro del campo de visión de la cámara a bordo del dron.
Editor
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
Fecha de publicación
agosto de 2017
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Versión de la publicación
Versión aceptada
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Audiencia
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Sugerencia de citación
Hernández-Hernández B.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional del INAOE
Descargas
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