Till innehåll på sidan
Till KTH:s startsida

Improving Fixed Wing UAV Endurance, by Cooperative Autonomous Soaring

Tid: Ti 2021-12-07 kl 10.00

Plats: F3, Lindstedtsvägen 26, Stockholm

Språk: Engelska

Ämnesområde: Datalogi Flyg- och rymdteknik

Respondent: Klas Andersson , Robotik, perception och lärande, RPL

Opponent: Prof. Fredrik Bruhn, Robotics and Avionics at Mälardalen University

Handledare: Petter Ögren, Robotik, perception och lärande, RPL

Exportera till kalender

QC 20211116

Abstract

Utvecklingen och användandet av mindre UAVer är ett område som ständigt växer. Hand i hand med denna utveckling kommer även behov och kravpå ökad prestanda som t.ex. längre räckvidd och uthållighet för denna typ avUAVer. Denna avhandling redogör för utvecklingen av ett system där samarbetande UAVer utför termik-flygning autonomt. Syftet med systemet är att dra nytta av energi i form av uppvindar eller termik som finns tillgänglig atmosfären på samma sätt som många fågelarter och bemannade segelflygplan gör för att på så sätt öka uthålligheten. Genom att utnyttja denna gratis-energi kan avsevärda förbättringar i maximal uthållighet och räckvidd uppnås.Arbetet omfattade teoretisk analys, simuleringar och slutligen flygprovning av det framtagna och utvecklade systemet. Systemet utvecklades initialt till ett koncept bestående av en flygfarkost som autonomt genom för determik-flygning. Därefter utvecklades systemet till att omfatta två samarbetande flygplan syftande till att förbättra prestandan genom att öka förmågan att hitta eller lokalisera uppvindar i form av termik.Den teoretiska analysen visade att algoritmens termikcentrerings kontrollär stabil. Flygtesterna påvisade vidare att det utvecklade systemet för autonom termikflygning fungerade som förväntat från simuleringarna. Dessutom visade flygproven att betydande prestandaförbättringar i uthållighet kan uppnås, under tämligen varierande väderförhållanden, genom att använda dennateknik.Försöken med samarbetande termikflygande UAVer, visade sig också fungera som avsett. UAVerna hittade, samarbetade och steg tillsammans i termikblåsor. Flygningen med samarbetande autonomt termikflygande UAVerär förmodligen det första och enda lyckade försök i sitt slag som genomförts hittills. Fler försök skulle dock vara värdefullt för att kunna dra ytterligare slutsatser om eventuella för- och nackdelar med detta koncept. Försöken uppmärksammade även potentiella problem och begränsningar,och ett antal tänkbara förbättringar identifierades. Som en del av arbetet gjordes försök i syfte att verifiera möjligheten att implementera systemet på ett verkligt operativt scenario. Detta genomför dessom ett konceptförsök där de termiksökande UAVerna fick agera relästation för kommunikation/datatrafik. Kommunikationen som vidarebefordrades varmellan andra UAV-system som befann sig utanför räckvidd, som sände bilddata tillbaka till markstationen. Försöken föll väl ut och konceptet föreföll mycket lämpligt för denna typ av uppdrag. Kommunikations-reläsystemet vidareutvecklades till ett hybridsystem där den ideala positionen för att agera relästation söktes upp autonomt, varefter fokus istället skiftades till att sökatermik i närområdet av denna optimala reläposition. Hybridsystemet provades i simuleringar, och delvis även i flygförsök.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-304766