Drohnenbau

Planung und Bau der Überwachungsdrohne

Als Drohne soll ein Quadrocopter verwendet werden. Ein Quadrocopter besitzt vier in einer Ebene angeordnete Motoren, mit jeweils einem Propeller, welche nach unten wirken und so einen Auftrieb erzeugen.
Auf dem Drohnenmarkt existieren bereits verschieden Wildschutzdrohnen, doch das Problem ist, dass diese sehr teuer sind und zum Fliegen eine Genehmigung benötigt wird.

Die Drohnenplanung und der Drohnenbau beschäftigt sich daher damit, die einzelnen Drohnen-Komponenten so auszuwählen, dass die Drohne nicht zu schwer wird (Gewicht in der Drohnenkategorie, Spielzeugkategorie), jedoch eine akzeptable Flugdauer erreicht.

Steuerungseinheit

Einrichten und Programmieren der verwendeten Steuerungseinheit

Die Steuerungseinheit besteht aus einem Steuerungscomputer und einem Flugcontroller.
Ein Flugcontroller (englisch flight controller) ist die wichtigste Komponente einer Drohne. Dieser übernimmt alle wichtigen Aufgaben für die Flugsteuerung der Drohne.
Der Steuerungscomputer ermöglicht eine Kommunikation zwischen der Drohne und der Desktopsoftware. Des Weiteren wird er benötigt, um die geplanten Flugrouten vom Computer an die Drohne zu übermitteln, die Wärmebildkamera auszulösen und die Wärmebilder an den Computer zu senden, wo diese dann analysiert werden.

Die Aufgabe dieses Teilbereichs ist es, die Steuerungseinheit so zu entwickeln und zu programmieren, dass als Mindestanforderung, die oben genannten Funktionen im Endprodukt möglich sind.

Datenschnittstelle

Datenübertragung zwischen Überwachungsdrohne und Desktopsoftware

Zwischen dem Steuerungscomputer und dem Flugcontroller muss eine Kommunikation aufgebaut werden, damit die Drohne von einem externen Computer gesteuert werden und mit diesem Daten austauschen kann.
Des Weiteren muss der Steuerungscomputer mit der Wärmebildkamera kommunizieren können, um Wärmebilder aufnehmen und an die Desktopsoftware übermitteln zu können.

Dieser Teilbereich beschäftigt sich also mit der Kommunikation zwischen

• Flugcontroller <--> Steuerungscomputer
• Steuerungscomputer <--> Wärmebildkamera
• Externen Computer <--> Steuerungscomputer
• Steuerungscomputer <--> Desktopsoftware

Routenplanung

Erstellen der Flugroute angepasst an das Feld

Zur Kommunikation zwischen Computer und Drohne wird das Programm Mission-Planner benötigt.
Der Mission Planner ist eine „Ground Control Station“ für Flugzeuge, Helikopter und Rover. Mission Planner kann als Konfigurationsprogramm oder als Ergänzung zur dynamischen Steuerung eines autonomen Fahrzeugs verwendet werden.

Die wichtigste Aufgabe hier, ist die Bedienung von Mission-Planner und das Setzen und Planen der benötigten Flugrouten.

Offline-Bildanalyse

Verabeitung und Analyse der Aufnahmen

Bei der Segmentierung werden inhaltlich zusammenhängende Regionen erzeugt. Dies wird durch das Zusammenfassen von benachbarten Pixeln entsprechend bestimmter Homogenitätskriterien realisiert. In diesem Projekt wird die Segmentierung benötigt, um einzelne Wärmequellen auf einem Bild hervorheben und vom Rest unterscheiden zu können.

Der Teil setzt sich mit der Segmentierung und Erkennung der Bilder auseinander. Dabei werden die, von der Wärmebildkamera aufgenommenen und zur Desktopsoftware übermittelten Wärmebilder, aus einem Verzeichnis ausgelesen und in einer Skriptsprache, welche für Bildanalyse genutzt werden kann, segmentiert und auf Wärmequellen analysiert.

Bildsätze und Geo-Koordinaten

Registrierung der Bildsätze auf deren Geo-Koordinaten

Es ist möglich Bilder einzulesen, die entsprechenden Wärmequellen zu segmentieren, diese auf Tiere zu untersuchen, erkannte Tiere kennzuzeichnen, die Bildsätze mit Geo-Koordinaten registrieren und diese dem Benutzer am Ende hervorgehoben anzuzeigen.

Aufgabe diese Teils ist das Ermitteln der Geo-Koordinaten der einzelnen, erkannten Wärmequellen, mit Hilfe von gegebener GPS-Position der Drohne und der Himmelsrichtung (In Grad angegeben, 0 bis 360 | 0 = Norden, 90 = Osten, usw...).

Visualisierung

Visualieren der Ergebnisse in einer Handy-App

Mit der Smartphone Applikation werden die Aufnahmen der Wärmebildkamera dargestellt, wobei man aber nicht in der Nähe der Basisstation sein muss.
Es ist auch möglich die Telemetry-Datemn der Drohne (Akkustand, aktuelle GPS-Position, usw...) in der App einzusehen.

Aufabe dieses Teilbereichs ist es, die Anbindung der Handy-App an die Desktopsoftware sowie der Datenaustausch zwischen der Handy-App und der Drohne.