MEJORA DE UN SISTEMA DE PREVENCIÓN DE COLISIONES DE VEHICULO ÁEREO NO TRIPULADO EN ESPACIOS CERRADOS

Abstract

En este trabajo, un sistema de detección y evasión de colisiones en dos dimensiones, desarrollado por terceros, se extiende para cubrir la tercera dimensión. El sistema es implementado en un vehículo aéreo no tripulado de cuatro hélices, armado en base a un kit DJI y un controlador de vuelo Pixhawk, provisto de sensores ultra sónicos para medición de distancia, conectados a un microcontrolador Arduino. La detección de obstáculos y la ejecución del algoritmode evasiones es desarrollada en tiempo real. Las mediciones de distancia se limpian mediante filtro de mediana y filtro lineal de Kalman; el microcontrolador toma el control del UAV si detecta un obstáculo en su zona de seguridad, evita la colisión y devuelve el control al piloto. El sistema implementado es capaz de detectar y evadir en tiempo real obstáculos en tres dimensiones, mejorando la seguridad de un UAV que circula en un espacio reducido. La velocidad máxima del UAV que asegura evasión satisfactoria es reducida con respecto al trabajo base, sin llegar a ser demasiado lenta para su uso en espacios reducidos.

This work presents the implementation of a collision detection and avoidance system in threedimensions. It is based on the work of Rethnaraj Rambabu et al. that creates a collisionavoidance system in two dimensions, extending it to cover a third dimension. The algorithmis implemented with a quadrotor unmanned aerial vehicle, or UAV, assembled from a DJIkit and a Pixhawk flight controller; the UAV is provided with ultrasonic sensors for distancemeasurement, connected to an Arduino microcontroller for detecting obstacles and executingthe collision avoidance algorithms in real time. The distance measurements are filteredby a median filter and a Kalman linear filter; the microcontroller takes control of the UAVif it detects an obstacle on its safe zone, returning control to the user after avoiding the obstacle.The implementation is tested against the Rambabu et al. implementation, where it isdetermined that the new system successfully allows real-time collision detection and avoidancein three dimensions, improving the safety of an UAV moving in an enclosed space.The maximum UAV speed that allows successful collision avoidance is reduced, while stillbeing acceptable speeds for usage in enclosed spaces.