Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/20.500.14279/23452
Title: Indoor Path Planning and Navigation Of Quadrotors
Authors: Hadjiloizou, Loizos 
Keywords: Quadrotor navigation;Indoor Localization;Sensor Fusion;State Estimation
Advisor: Deliparaschos, Kyriakos M.
Issue Date: Jun-2021
Department: Department of Electrical Engineering, Computer Engineering and Informatics
Faculty: Faculty of Engineering and Technology
Abstract: In this thesis we study the problem of indoor quadrotor navigation. Specifically we focus on the design of an optimal controller, and an optimal state estimator. We then provide a working example of an autonomous quadrotor navigating through a static environment. The implemented controller is a Linear Quadratic Regulator (LQR) augmented in such a way to solve the Servo- Problem. The state estimation is achieved by coalescing via a Kalman Filter, the measurements from an Inertial Measurement Unit (IMU), an Ultra-WideBand localization system, and a monocular camera-based object detection algorithm. To the best of the author’s knowledge, this is the first work that combines these three technologies for an onboard real-time implementation of a localization mechanism. The implementation is achieved with a Hardware-in-the-loop (HIL) simulation technique, where the dynamic model of the quadrotor is simulated in an open-source 3D robotics simulator, and the navigation system is implemented on an Artificial Intelligence embedded computer. Our results show that the camera-based solution is a viable option capable of further improving the performance of the purely UWB approach.
Description: Στην παρούσα διατριβή μελετάμε το πρόβλημα της πλοήγησης ενός τετράπτερου μη επανδρω- μένου αεροσκάφους σε περιβάλλον εσωτερικού χώρου. Συγκεκριμένα εστιάζουμε στη σχεδίαση ενός βέλτιστου ελεγκτή και ενός βέλτιστου εκτιμητή κατάστασης. Στη συνέχεια κάνουμε μια επίδειξη ενός αυτόνομου τετράπτερου αεροσκάφους που περιηγείται σε στατικό περιβάλλον. Ο ελεγκτής που υλοποιούμε είναι ένας γραμμικός τετραγωνικός ελεγκτής, Linear Quadratic Regulator (LQR) που έχει επεκταθεί ούτως ώστε να επιλύει το Servo-Problem. Η εκτίμηση της θέσης και της κατάστασης επιτυγχάνεται συνδυάζοντας μέσω ενός Kalman Filter, τις μετρή- σεις μίας αδρανειακής μονάδας, Inertial Measurement Unit (IMU), ενός συστήματος εντοπισμού Ultra-WideBand (UWB) και ενός αλγορίθμου μηχανικής μάθησης για τον εντοπισμό αντικει- μένων με δεδομένα που λαμβάνει από μια κάμερα. Απ’ όσο γνωρίζουμε, αυτή είναι η πρώτη εργασία που συνδυάζει αυτές τις τρεις τεχνολογίες για την υλοποίηση ενός συστήματος επε- ξεργασίας σε πραγματικό χρόνο με δυνατότητα τοποθέτησης πάνω στο μη επανδρωμένο αερο- σκάφος. Η υλοποίηση επιτυγχάνεται με μια τεχνική προσομοίωσης Hardware-in-the-loop (HIL), όπου το δυναμικό μοντέλο του τετράπτερου προσομοιώνεται σε έναν προσομοιωτή τρισδιάστα- στων ρομποτικών εφαρμογών ανοιχτού κώδικα και το σύστημα πλοήγησης υλοποιείται σε ένα ενσωματωμένο σύστημα υπολογιστή βελτιστοποιημένο για εφαρμογές τεχνιτής νοημοσύνης.
URI: https://hdl.handle.net/20.500.14279/23452
Rights: Απαγορεύεται η δημοσίευση ή αναπαραγωγή, ηλεκτρονική ή άλλη χωρίς τη γραπτή συγκατάθεση του δημιουργού και κάτοχου των πνευματικών δικαιωμάτων.
Type: Bachelors Thesis
Affiliation: Cyprus University of Technology 
Appears in Collections:Πτυχιακές Εργασίες/ Bachelor's Degree Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat
Loizos Chatziloizou - ABSTRACT.pdfAbstract98.84 kBAdobe PDFView/Open
CORE Recommender
Show full item record

Page view(s) 20

151
Last Week
2
Last month
0
checked on Nov 21, 2024

Download(s) 20

168
checked on Nov 21, 2024

Google ScholarTM

Check


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons