Sistema de navegació indoor de baix cost per drons

Premi HEMAV 2019 al millor TFMThe final degree project is based on the design of a low cost navigation system for indoor environments that is able to use in a drone. To prove the system in a real experiment a drone is built to use with the designed navigation system and to make flight tests. The project is structured in four big chapters. The first chapter studies the actual state of art of the different navigation systems that exists and are used. We make a study of each of the existing possibilities. As a result of the study, the selected technology to use in the navigation system is the optic, that is to say, the data comes from cameras. The selected cameras are the depth camera Intel RealSense D435 and the tracking camera Intel RealSense T265. The second chapter summarizes the laws and mathematical equations with which we mathematically model drone movements. It also explains how PID controllers work. This controller is the most commonly used controller in drone flight controllers. This chapter serves to understand how drones fly and how they stabilize. In the third chapter, we expose all the selected components used to build the drone in order to test the indoor navigation system. One of the main criteria to select the drone components was the cost of them. Finally, we made two flight test to understand the difference between fly in an outdoor space with GPS signal and fly in an indoor space without GPS signal. In last chapter, we explain the design of the indoor navigation system. Once the indoor navigation system was built and test with the drone, the results were very satisfactory. First of all we prove the zero capacity that a drone has to navigate in an indoor space without GPS signal and then, we have observed that using the indoor navigation system designed in this project, the drone is able to navigate in any environment without GPS signal.El treball de fi de grau està basat en el disseny d’un sistema de navegació per a espais interiors de baix cost que sigui capaç de fusionar-se amb un dron. Per tal de provar el sistema que dissenyem es construeix un dron per fusionar-lo al sistema i fer les proves de vol. El treball està estructurat en quatre grans capítols. El primer capítol estudia l’estat de l’art actual sobre els diferents sistemes de navegació que existeixen i s’estan utilitzant. Es fa un estudi de cadascun de les existents possibilitats. Com a resultat d’aquest estudi, la tecnologia escollida per l’ús en el sistema de navegació és l’òptica, és a dir, la basada en informació provinent de càmeres. Les càmeres escollides són la càmera de profunditat Intel RealSense D435 i la càmera de seguiment Intel RealSense T265. El segon capítol resumeix les lleis i equacions matemàtiques amb les quals modelem matemàticament els moviments d’un dron. També tracta com funciona el controlador PID que fan servir la gran majoria dels controladors de vol dels drons. Aquest capítol serveix per entendre com volen els drons i com s’estabilitzen. En el tercer capítol expliquem l’elecció de tots els components amb els quals hem construït el dron per tal de poder posar a prova el sistema de navegació indoor. Un dels principals criteris a l’hora de seleccionar els elements del dron ha sigut el cost d’aquests. Finalment fem dues proves de vol per entendre la diferència entre volar sota el senyal GPS i volar en un espai interior on no arriba el senyal GPS. L’últim capítol parla del disseny del sistema de navegació indoor. Un cop el sistema de navegació indoor ha estat dissenyat i provat amb el dron, els resultats obtinguts han sigut positius. Primer de tot hem comprovat la nul·la capacitat que té un dron de navegar en un espai interior sense senyal GPS. I posteriorment hem vist que amb la utilització del sistema de navegació indoor ha sigut possible navegar en un espai on no arriba el senyal GPS.Award-winnin