Title

Vuelo autónomo basado en estimadores estocásticos para mantener a un objetivo dentro del campo de visión

Author

BEATRIZ HERNANDEZ HERNANDEZ

Contributor

JOSE DE JESUS RANGEL MAGDALENO (Thesis Adviser)

JOSE MARTINEZ CARRANZA (Thesis Adviser)

Access level

Open Access

Summary or description

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.

Publisher

Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica

Publish date

August, 2017

Publication type

Master thesis

Publication version

Accepted Version

Format

application/pdf

Language

Spanish

Audience

Students

Researchers

General public

Citation suggestion

Hernández-Hernández B.

Source repository

Repositorio Institucional del INAOE

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