Development of an quadcopter planning algorithm

Abstract

Bir quadcopter, birkaç insansız araç sisteminin (İHA) bir türüdür, yani insan operatörü olmadan çalıştırılabilir. Drone'u çevreleyen ortam, kesinlikle drone için bir rotada gezinme ve planlamada ek zorluklar yaratacak birçok engele sahip olabilir. Drone'un bir engelin nerede olduğunu tahmin etmesi gerekecek ve ona çarpmamak için buna göre manevra yapması gerekecek. Bahsedilen bu sorun çok önemli bir özellik gerektirmektedir: Engellerden kaçınma. Buradaki amaç, drone'nun öncelikle çevresinde ve özellikle yolu üzerindeki herhangi bir nesneyi algılamasıdır. Ardından, etrafından uçarak veya örneğin üzerinde uçarak ona çarpmaktan kaçınmalıdır. Bu görevin başarılı bir şekilde yapılabilmesi için birçok karmaşık görevin bir arada çalışması gerekir. Drone dinamiklerini doğru bir şekilde anlatabilmek için drone için matematiksel bir model yapılmalıdır. Bu, drone'ya yeni bir yörünge noktası seti verildiğinde, drone'u bu noktalara doğru bir şekilde hareket ettirebilecek bazı motor voltajlarına çevrilebilmelerini sağlar. Bu tez, temel olarak yaygın olarak kullanılan bir planlama algoritmasını, tanıtılan D* lite algoritmasını kullanma yaklaşımıyla karşılaştıracaktır. Bu arama algoritmasının, yol planlaması için kullanılan son algoritmalara göre birçok avantajı vardır. Yeni algılanan engellerden kaçınırken yeni bir yolu daha hızlı hesaplayabilir. Ayrıca, matematiksel model, yol planlama ve yol izleme algoritmaları daha ayrıntılı olarak açıklanacaktır.A quadcopter is one type of several unmanned vehicle systems (UAV), which means it can be operated without a human operator. The environment surrounding the drone can have a lot of obstacles which for sure will create additional difficulties in navigating and planning a path for the drone. The drone will be required to estimate where an obstacle is, and it has to manoeuvre accordingly to avoid crashing into it. This mentioned problem requires a very important feature: Obstacle avoidance. The aim here is for the drone to first detect any objects in its surroundings and especially on its path. Then it must avoid hitting it by flying around it or for example flying above it. For this task to be done successfully a lot of complex tasks need to work altogether. A mathematical model should be made for the drone to correctly explain the drone dynamics. This ensures that when the drone is given a new trajectory set of points, they can be translated into some motor voltages that can move the drone to those points accurately. This thesis will mainly compare a widely used planning algorithm with the introduced approach of using the D* lite algorithm. This search algorithm has several advantages over the recent algorithms used for path planning. It can calculate a new path faster while also avoiding newly detected obstacles. Also, the mathematical model, path planning, and path-following algorithms will be explained further in more detail