Determinação de atitude de multicópteros usando medidas vetoriais obtidas de uma câmera

• Processo: 15/04393-2
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2015
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2017
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Sistemas Aeroespaciais
• Pesquisador responsável: Davi Antônio dos Santos
• Beneficiário: Davi Antônio dos Santos
• Instituição Sede: Divisão de Engenharia Mecânica (IEM). Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Ministério da Defesa (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Carlos Henrique Quartucci Forster ; Helio Koiti Kuga
• Assunto(s): Visão computacional Filtros de Kalman Aeronaves não tripuladas Sistemas embarcados
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: determinação de atitude | Filtragem de Kalman | Multicópteros | Visão Computacional | Determinação e Controle de Atitude

Resumo

Este projeto lidará com a determinação de atitude (DA) de veículos aéreos não tripulados do tipo multicóptero usando medidas vetoriais tomadas de uma câmera fixa ao veículo e apontada verticalmente para baixo. A DA a partir de medidas vetoriais consiste num tópico já bem investigado na literatura de controle de satélites e outros dispositivos aeroespaciais. Nessa área, as medidas vetoriais mais comumente usadas são a direção do Sol, a direção de nadir, as direções de estrelas distantes e a direção do campo geomagnético. Os métodos de DA atualmente aplicados a multicópteros são em geral baseados (na maioria dos casos, indiretamente) em, no máximo, duas medidas vetoriais: a direção de nadir (usando acelerômetros) e a direção do campo geomagnético (usando magnetômetros). Argumenta-se no texto que ambas as medidas apresentam deficiências que limitam a melhoria de desempenho e confiabilidade de sistemas de DA embarcados. O presente trabalho propõe alternativamente um \textit{framework} para determinação de atitude de multicópteros a partir de medidas vetoriais obtidas de uma câmera embarcada, apontada verticalmente para baixo. Tais medidas vetorias correspondem às direções entre o centro de massa (CM) do veículo e os centros de \textit{landmarks} com posições, formas e/ou cores conhecidas. Os métodos derivados desse \textit{framework} serão avaliados em duas etapas. Na primeira, serão realizadas simulações em MATLAB/Simulink usando a ferramenta de realidade virtual Simulink 3D Animation, onde o ambiente, o movimento da câmera e as \textit{landmarks} serão modelados graficamente. A segunda etapa de avaliação se baseará em experimentos em tempo real num sistema embarcado baseado na plataforma Raspberry Pi. Solicita-se na presente proposta um apoio para a aquisição de equipamentos necessários para avaliar experimentalmente os métodos a serem propostos. (AU)