OBSTACLE DETECTION AND COLLISION AV

OBSTACLE DETECTION AND COLLISION AVOIDANCE USING ULTRASONIC DISTANCE SENSORS FOR AN AUTONOMOUS
QUADROCOPTER

CONCEPT OF OBSTACLE DETECTION AND COLLISION AVOIDANCE
The approach is divided into two main modules: One for Obstacle Detection and one for Collision
Avoidance. The modules are implemented independently of each other. Hence the concept is still
valid and applicable in case of changing or adding sensors of a different kind.
Figure 2 shows the overall concept of the subsystem part, which is presented by this paper. The
ultrasonic raw data is filtered and fused altogether and with IMU (inertial measurement unit) data, before it is proceed to the obstacle detection module. The collision avoidance module uses the results of obstacle detection and enables a controlled flight. Remote data from a computer or an RC (Radio Control) controller for activating and deactivating the system as well as sending steering commands are feed through.

CONCLUSION AND PERSPECTIVE
The evaluation shows, that the system is operational and capable to avoid obstacles and enables
autonomous functions like collision avoidance and position hold and change. Still, the system lacks of some drawbacks since the ultrasonic sensors only measured distances up to about 250cm reliably, Farer distances and problematic surfaces are not detected at all or with the necessary reliability. Improving the quality of the ultrasonic sensors and fusing these sensors with other systems like infrared is needed to improve the system. Since ultrasonic sensors fail to detect all surfaces, other sensors are mandatory. Nevertheless the experiment has shown that ultrasonic sensors are useful in smoky environments and that autonomous flight using only ultrasonic sensors is possible under certain circumstances. Though these positive final results, the distribution of the sensors is not optimal, since the angle of the sensors to the surface of the obstacle has to be within 20°. Arranging all sensors in a circle form; this is not always possible depending on the obstacle. Therefore a distribution with the sensors at the end
of the arms and with higher angle between each sensor should be more effective, which needs to be investigated.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

หลีกเลี่ยงการตรวจจับสิ่งกีดขวางและชนใช้เซนเซอร์วัดระยะอัลตราโซนิกสำหรับการปกครองตนเองQUADROCOPTERแนวคิดของการหลีกเลี่ยงการตรวจจับสิ่งกีดขวางและชนวิธีการแบ่งเป็นโมดูลหลักที่สอง: หนึ่งสำหรับตรวจจับสิ่งกีดขวางและหนึ่งสำหรับชนหลีกเลี่ยง โมดูลที่มีการใช้งานเป็นอิสระจากกัน ดังนั้น แนวคิดยังคงเป็นถูกต้อง และสามารถใช้ในกรณีที่ มีการเปลี่ยนแปลง หรือการเพิ่มเซ็นเซอร์ชนิดต่าง ๆรูปที่ 2 แสดงแนวคิดของระบบย่อยส่วน ซึ่งนำเสนอ โดยเอกสารนี้ การข้อมูลดิบที่อัลตราโซนิกจะถูกกรอง และหลอมรวมทั้งหมด และ ข้อมูล (หน่วยวัดแรง) IMU ก่อนที่จะดำเนินการโมดูลตรวจจับสิ่งกีดขวาง โมดูลชนหลีกเลี่ยงใช้ผลลัพธ์ของการตรวจจับสิ่งกีดขวาง และช่วยบินควบคุม ข้อมูลระยะไกลจากคอมพิวเตอร์หรือตัวควบคุม RC (ควบคุมวิทยุ) สำหรับเปิด และปิดระบบ ตลอดจนส่งคำสั่งพวงมาลัยเป็นฟีดผ่านข้อสรุปและมุมมองการประเมินว่า ระบบการดำเนินงาน และความสามารถที่จะหลีกเลี่ยงอุปสรรค และ แสดงฟังก์ชันอิสระเช่นหลีกเลี่ยงการชน และตำแหน่งค้างไว้ และเปลี่ยน ยัง ระบบขาดของเล็กตั้งแต่เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเพียงวัดระยะทางได้ถึง 250 ซม.ได้ ระยะทาง Farer และพื้นผิวที่มีปัญหาไม่พบเลย หรือ มีความน่าเชื่อถือที่จำเป็น การปรับปรุงคุณภาพของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก และหลอมรวมกับระบบอื่น ๆ เช่นอินฟราเรดเซ็นเซอร์เหล่านี้จะต้องพัฒนาระบบ ตั้งแต่เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกล้มเหลวในการตรวจสอบพื้นผิวทั้งหมด เซนเซอร์อื่น ๆ ที่มี อย่างไรก็ตาม การทดลองได้แสดงว่า เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกมีประโยชน์ในสภาพแวดล้อมที่ควัน และว่า เที่ยวบินอิสระใช้เซ็นเซอร์เท่านั้นเป็นไปได้ภายใต้สถานการณ์บางอย่าง แม้ว่า ผลสุดท้ายเหล่านี้ในเชิงบวก การกระจายของเซ็นเซอร์ไม่เหมาะสม มุมของเซ็นเซอร์กับพื้นผิวของอุปสรรคที่มีอยู่ใน 20° การจัดเรียงเซ็นเซอร์ทั้งหมดในรูปแบบวงกลม นี้ไม่ได้เสมอขึ้นอยู่กับอุปสรรค ดังนั้นการกระจาย มีเซนเซอร์ในตอนท้ายของแขน และ มีมุมสูงขึ้นระหว่างแต่ละเซนเซอร์ควรมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งต้องถูกตรวจสอบ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ตรวจอุปสรรคหลีกเลี่ยงการชนโดยใช้อัลตราโซนิคเซนเซอร์ระยะทางสำหรับเป็นอิสระ
Quadrocopter

แนวคิดของการตรวจสอบอุปสรรคหลีกเลี่ยงการชน
วิธีการดังกล่าวจะถูกแบ่งออกเป็นสองโมดูลหลัก: หนึ่งสำหรับการตรวจหาอุปสรรคและหนึ่งสำหรับการปะทะกัน
หลีกเลี่ยง โมดูลที่จะดำเนินการเป็นอิสระจากกัน ดังนั้นแนวคิดที่ยังคงเป็น
ที่ถูกต้องและใช้บังคับในกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงหรือเพิ่มเซ็นเซอร์ชนิดที่แตกต่างกัน.
รูปที่ 2 แสดงแนวคิดโดยรวมของระบบย่อยส่วนหนึ่งซึ่งถูกนำเสนอโดยบทความนี้
ข้อมูลดิบอัลตราโซนิกจะถูกกรองและหลอมรวมกันและมีการ IMU (หน่วยวัดแรงเฉื่อย) ข้อมูลก่อนที่จะดำเนินการต่อไปโมดูลตรวจจับสิ่งกีดขวาง โมดูลหลีกเลี่ยงการชนใช้ผลของการตรวจสอบอุปสรรคและช่วยให้ควบคุมการบิน ข้อมูลจากระยะไกลจากคอมพิวเตอร์หรือ (วิทยุ) ควบคุม RC สำหรับการเปิดและปิดระบบเช่นเดียวกับการส่งคำสั่งพวงมาลัยจะเลี้ยงผ่าน.

สรุปและมุมมอง
แสดงให้เห็นว่าการประเมินผลว่าระบบการดำเนินงานและความสามารถที่จะหลีกเลี่ยงอุปสรรคและช่วยให้
การทำงานของตนเอง เช่นการหลีกเลี่ยงการปะทะกันและตำแหน่งถือและการเปลี่ยนแปลง ยังคงระบบขาดข้อบกพร่องบางอย่างตั้งแต่เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเพียงระยะทางที่วัดได้ถึงประมาณ 250cm น่าเชื่อถือระยะทาง Farer และพื้นผิวที่มีปัญหาจะไม่พบเลยหรือมีความน่าเชื่อถือที่จำเป็น การปรับปรุงคุณภาพของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกและการหลอมรวมเซ็นเซอร์เหล่านี้กับระบบอื่น ๆ เช่นอินฟาเรดที่จำเป็นในการปรับปรุงระบบ ตั้งแต่เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกล้มเหลวในการตรวจสอบทุกพื้นผิว, เซ็นเซอร์อื่น ๆ ที่มีผลบังคับ อย่างไรก็ตามการทดลองแสดงให้เห็นว่าเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกจะมีประโยชน์ในสภาพแวดล้อมควันและว่าเที่ยวบินของตนเองโดยใช้เพียงเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเป็นไปได้ภายใต้สถานการณ์บางอย่าง แม้ว่าผลสุดท้ายเหล่านี้บวกกระจายของเซ็นเซอร์ไม่ได้เป็นที่ที่ดีที่สุดตั้งแต่มุมของเซ็นเซอร์กับพื้นผิวของอุปสรรคที่จะต้องมีภายใน 20 ° จัดเซ็นเซอร์ทั้งหมดในรูปแบบวงกลม; นี้ไม่ได้เป็นไปได้เสมอขึ้นอยู่กับอุปสรรค ดังนั้นการกระจายกับเซ็นเซอร์ที่ปลายที่
แขนและมีมุมที่สูงขึ้นระหว่างเซ็นเซอร์แต่ละตัวควรจะมีประสิทธิภาพมากขึ้นซึ่งจะต้องมีการตรวจสอบ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

อุปสรรคการตรวจสอบและหลีกเลี่ยงการชนกับระยะทางที่ใช้เซ็นเซอร์อัลตราโซนิคสำหรับquadrocopterแนวคิดของการตรวจสอบและหลีกเลี่ยงการชนสิ่งกีดขวางวิธีการแบ่งออกเป็นสองโมดูลหลัก : หนึ่งและหนึ่งสำหรับการตรวจหาการชนสิ่งกีดขวางการหลีกเลี่ยง โมดูลจะดำเนินการอย่างเป็นอิสระของแต่ละอื่น ๆ ดังนั้นแนวคิดยังคงที่ถูกต้องและสามารถใช้งานได้ในกรณีของการเปลี่ยนแปลงหรือการเพิ่มเซ็นเซอร์ของชนิดที่แตกต่างกันรูปที่ 2 แสดงแนวคิดโดยรวมของส่วน ย่อย ซึ่งนำเสนอโดยกระดาษนี้ ที่ข้อมูลกรองความถี่และผสมทั้งหมดกับ imu ( หน่วยการวัดแรงเฉื่อย ) ข้อมูล ก่อนที่จะดำเนินการกับอุปสรรคการตรวจสอบโมดูล การหลีกเลี่ยงการชนโมดูลใช้ผลการตรวจสอบอุปสรรคและช่วยให้ควบคุมการบิน ข้อมูลระยะไกลจากคอมพิวเตอร์หรือ RC ( บังคับวิทยุ ) ควบคุมการเปิดใช้งานและระหว่างทำการเลิกใช้ระบบ ตลอดจนการส่งคำสั่งพวงมาลัย ตัวดึงข้อมูลผ่านบทสรุปและมุมมองการประเมิน พบว่าระบบสามารถใช้งานได้และสามารถที่จะหลีกเลี่ยงอุปสรรคและช่วยให้อิสระเหมือนเลี่ยงการชนกันและตำแหน่งถือและเปลี่ยน แต่ระบบขาดบางประการเนื่องจาก ultrasonic เซ็นเซอร์เพียงวัดระยะทางขึ้นประมาณ 250cm ได้อย่างระยะทาง FARER และพื้นผิวที่มีปัญหาจะไม่พบเลยหรือมีความน่าเชื่อถือที่จำเป็น การปรับปรุงคุณภาพของเซ็นเซอร์และเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก fusing กับระบบอื่น ๆเช่น อินฟราเรด คือต้องการปรับปรุงระบบ เนื่องจากเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกล้มเหลวในการตรวจสอบพื้นผิว , เซ็นเซอร์อื่น ๆ จะบังคับ อย่างไรก็ตาม การทดลองแสดงให้เห็นว่าเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกมีประโยชน์ในสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำและการบินอิสระโดยใช้เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกที่เป็นไปได้ภายใต้สถานการณ์บางอย่าง แม้ว่าผลลัพธ์เหล่านี้บวก สุดท้าย การกระจายของเซ็นเซอร์จะไม่เหมาะสม เนื่องจากมุมของตัวพื้นผิวของอุปสรรคได้ภายใน 20 องศา . จัดเรียงเซ็นเซอร์ทั้งหมดในรูปวงกลม นี้ไม่เสมอเป็นไปได้ขึ้นอยู่กับอุปสรรค ดังนั้นการกระจายกับเซ็นเซอร์ท้ายของแขนและสูงกว่ามุมระหว่างเซ็นเซอร์แต่ละควรจะมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งจะต้องได้รับการสอบสวน