Harrastekäyttöön tarkoitetun dronen puoliautonominen etäkäyttöliittymä

Abstract

Työssä toteutettiin onnistuneesti verkkosivulla olevan käyttöliittymän kautta etäkäytettävä dronejärjestelmä käyttäen harrastekäyttöön tarkoitettua dronea. Järjestelmän avulla on mahdollista esiohjelmoida dronen lentoreitti karttarajapinnan välityksellä, syöttää lentokorkeudet karttaan piirretyissä reittipisteissä ja määritellä lentonopeus. Dronen sijainti sekä keulan suunta päivitetään reittipistelennon aikana käyttöliittymän karttaan, jossa lentoreitti ohjelmoitiin. Satelliittipaikannuksen avulla suoritettavan lennon aikana dronen kamerakuva välitetään käyttöliittymässä olevaan videoruutuun, ja sen eri akseleiden suuntaiset nopeudet päivitetään videoruudun päälle piirrettyihin tekstikenttiin. Kun lentoreitti on lennetty, drone lentää lähtöpisteensä yläpuolelle ja kääntää kameransa alaspäin siinä olevan gimbaalin avulla. Tällöin videokuvan välitys käyttöliittymän videoruutuun lakkaa ja järjestelmä siirtyy konenäkömoodiin.

Konenäköalgoritmit käynnistyvät ja alkavat etsiä laskeutumisalustaa. Se sisältää kaksi sisäkkäistä neliötä, jotka muodostuvat vihreistä ja punaisista ympyröistä. Sisäkkäisten kuvioiden uloimmat ympyrät ovat kooltaan suurimpia, jotka näkyvät korkeammalle. Ohjelma tunnistaa aina uloimman kuvioista ja välittää käyttöliittymään tiedot kuvion pisteiden sijainneista. Käyttöliittymä piirtää videoruutuun laskeutumisalustan symbolin sen värialueiden keskipisteiden ruutukoordinaattien perusteella. Itse videokuvaa ei näy, mutta piirretty symboli vastaa videokuvassa näkyvää laskeutumisalustaa asentonsa ja sijaintinsa perusteella. Lennonohjausalgoritmit alkavat ohjata dronea kohti laskeutumisalustan keskustaa. Kun se on riittävän lähellä, drone alkaa laskeutua. Jos suhteellinen etäisyys laskeutumisalustan keskustasta kasvaa liikaa, lennonohjausalgoritmit keskeyttävät laskeutumisen, kunnes drone on taas riittävän lähellä. Kun ulompi kuvio ei enää näy kamerassa, tunnistetaan sisempi kuvio. Lopulta drone laskeutuu, kamera kääntyy takaisin eteenpäin ja videokuva palaa käyttöliittymän videoruudulle – drone on jälleen valmis uuteen tehtävään.

Konenäkö toimii värisuodatuksen avulla. Värit voidaan kalibroida käyttöliittymässä olevien liukusäätimien ja videoruutuun välittyvän värisuodatusraja-arvojen mukaan rakennetun binäärikuvan avulla, jonka jälkeen löydetyt sopivat värisuodatusarvot voidaan tallentaa ohjelmallisesti. Tallennetut arvot ladataan automaattisesti ohjelman käynnistyessä käytetyiksi konenäön värisuodatusarvoiksi. Laskeutumista edeltävän, konenäön avulla tehtävän lennon maksiminopeus sekä suhteellisen virheen tulkinta voidaan myös kalibroida käyttöliittymässä olevien työkalujen avulla.