Navegação de drones via GPS

Abstract

Atualmente vivemos numa era onde a evolução tecnológica cresce exponencialmente e onde novos conceitos surgem diariamente para gáudio de uns e desagrado de outros. Uma das tecnologias mais emergentes e com maior impacto nos últimos anos é a comercialização de quadcopters de pequena dimensão, também denominados de drones pertencendo à categoria de Unmanned Aerial Vehicle (UAV). A possibilidade de estes poderem ser tripulados através de controladores capacitados de comunicações rádio ou mais recentemente por simples tablets ou smartphones, fez com que o interesse de aquisição atingisse valores sem precedentes, ao ponto de os departamentos de defesa e segurança de vários países sentirem a necessidade de legislar, de modo a preservar a segurança e privacidade. Esta necessidade prede-se com o facto de a maioria dos drones comerciais permitem alcançar uma altitude considerável e estão maioritariamente equipados com câmaras com alta definição. Com a comercialização de drones das mais variadas dimensões, não tardaram a surgir uma infinidade de aplicações civis para cenários de qualquer índole. À medida que as aplicações surgiram, surgiu também a necessidade de integração de vários sensores que contribuíssem para um voo mais controlado, libertando o piloto da necessidade de um controlo total sobre o drone. A inclusão de tecnologias de localização GPS surgem assim como uma mais-valia no controlo através o posicionamento geográfico, tal como a possibilidade de serem realizados voos completamente autónomos, ficando do lado do utilizador a decisão de definir o trajeto a realizar pelo drone, sendo possível a introdução de vários pontos de passagem (waypoints) ao longo de um percurso definido. Como tal, o objetivo do trabalho desenvolvido e descrito neste documento foi o de desenvolver uma aplicação que permitisse a introdução de waypoints em formato de coordenadas geográficas em graus decimais, ficando do lado da aplicação a capacidade de receção de mensagens de localização através de um recetor GPS, análise das variáveis de controlo do drone e envio de comandos de navegação. São ainda gerados algoritmos de segurança, salvaguardando assim o sistema de possíveis erros de leitura ou falhas de comunicação.

Nowadays, we live in an era where the technological evolution is growing exponentially. New concepts come out daily for the delight of some and the displeasure of other. In the last two years, one of the most emerging technologies with a huge impact on people’s life was the put up for sale of quadcopters which is a class of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) and also known as drones. The fact that they can be controlled by a RC command or more recently by tablets or smartphones resulted in an unprecedented rise of the drone’s purchase. In many countries, this reality forced the defense and security departments to be alert and create laws to ensure the security and privacy of everyone. This need to protect the privacy and security stemmed from the fact that most recent drones are provided with high definition cameras and can achieve a considerable altitude. Due to the drone’s commercialization with the most varied dimensions, many civil applications were taking shape for any type of scenarios. As new applications emerged, also came up the need for the integration of sensors to allow smoother flights with a better control, liberating the pilot from the need to take full control of the drone. Thus, the inclusion of navigation systems, such as GPS, becomes a very powerful tool. This technology allows a better control over the location of the drone, as well as the option of fully autonomous flight. This feature made the piloting task easier, being only essential to define the flight path through the introduction of waypoints. Therefore, the purpose of the work developed and presented in this document is to develop an application which allows the instruction of waypoints coordinates in decimal format. The application receives coordinates from a GPS receiver, analyses the control variables and sends the navigation commands to the drone. The application also contains a security system, to circumvent eventual communication failures.