Nowadays, the interest and possible applications of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) have been increasing rapidly, making this vehicles more and more impor- tant in human daily life. One of the operations that the scientific community is discussing the most is the autonomous landing of these small scale aircrafts. Among all the topics about UAV, the most discussed topics are the navigation and the landing in indoor environment, in which the UAV should be able, in absence of GPS signal, to autonomously find a point of interest, navigate toward it and finally land on it accurately and smoothly. The aim of this thesis is to propose new control laws that mixed with computer- vision allow to realize a vision-based tracking and landing algorithm for a multi- rotor UAV. In particular, in this application the vision algorithm will be applied in such a way as to retreive useful information on navigation purposes and exploit them in order to obtain an in-plane synchronization, followed by a time-optimal descent trajectory. The efficacy of marker visual detection and the control laws implemented are tested and validated in a simulation environment.

Oggigiorno, l’interesse e le possibili applicazioni riguardo ai velivoli a pilotaggio remoto (UAV) sono aumentati rapidamente, rendendo questi veicoli sempre piu ́ importanti nella vita quotidiana di ogni essere umano. Una delle operazioni maggiormente discusse dalla comunit`a scientica `e l’atterraggio autonomo di questi piccoli velivoli. Tra tutti gli argomenti riguardo agli UAV, i discussi sono la navigazione e l’atterraggio in ambienti indoor, in cui il drone deve essere in grado, in assenza di segnale GPS, di cercare autonomamente un punto di interesse, navigare verso esso e alla fine atterrare su di esso accuratamente e dolcemente. L’obbiettivo di questa tesi `e quello di proporre nuovi leggi di controllo che unite alla computer visione consentano di realizzare un algoritmo di inseguimento e at- terraggio autonomo, basato sulla visione, per un drone multirotore. In particolare, in questa applicazione l’algoritmo di visione verra` applicato in maniera tale da ottenere informazioni utili alla navigazione e sfruttarle per ot- tenere una sincronizzazione nel piano, seguita da una traiettoria di discesa tempo ottimale. L’efficacia dell’identificazione visiva del marker e le leggi di controllo implementate sono testate e validate all’interno di un ambiente di simulazione.

Autonomous landing based on computer-vision fiduciary markers

DAMINO, NICOLÒ
2019/2020

Abstract

Nowadays, the interest and possible applications of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) have been increasing rapidly, making this vehicles more and more impor- tant in human daily life. One of the operations that the scientific community is discussing the most is the autonomous landing of these small scale aircrafts. Among all the topics about UAV, the most discussed topics are the navigation and the landing in indoor environment, in which the UAV should be able, in absence of GPS signal, to autonomously find a point of interest, navigate toward it and finally land on it accurately and smoothly. The aim of this thesis is to propose new control laws that mixed with computer- vision allow to realize a vision-based tracking and landing algorithm for a multi- rotor UAV. In particular, in this application the vision algorithm will be applied in such a way as to retreive useful information on navigation purposes and exploit them in order to obtain an in-plane synchronization, followed by a time-optimal descent trajectory. The efficacy of marker visual detection and the control laws implemented are tested and validated in a simulation environment.
GOZZINI, GIOVANNI
ROGGI, GABRIELE
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
2-ott-2020
2019/2020
Oggigiorno, l’interesse e le possibili applicazioni riguardo ai velivoli a pilotaggio remoto (UAV) sono aumentati rapidamente, rendendo questi veicoli sempre piu ́ importanti nella vita quotidiana di ogni essere umano. Una delle operazioni maggiormente discusse dalla comunit`a scientica `e l’atterraggio autonomo di questi piccoli velivoli. Tra tutti gli argomenti riguardo agli UAV, i discussi sono la navigazione e l’atterraggio in ambienti indoor, in cui il drone deve essere in grado, in assenza di segnale GPS, di cercare autonomamente un punto di interesse, navigare verso esso e alla fine atterrare su di esso accuratamente e dolcemente. L’obbiettivo di questa tesi `e quello di proporre nuovi leggi di controllo che unite alla computer visione consentano di realizzare un algoritmo di inseguimento e at- terraggio autonomo, basato sulla visione, per un drone multirotore. In particolare, in questa applicazione l’algoritmo di visione verra` applicato in maniera tale da ottenere informazioni utili alla navigazione e sfruttarle per ot- tenere una sincronizzazione nel piano, seguita da una traiettoria di discesa tempo ottimale. L’efficacia dell’identificazione visiva del marker e le leggi di controllo implementate sono testate e validate all’interno di un ambiente di simulazione.
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