CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Diseño y fabricación de un sistema de seguimiento para vuelo FPV y aplicaciones de investigación

Estudiants que han llegit aquest projecte:

Director/a: GONZÁLEZ ARBESU, JOSÉ MARIA

Departament: TSC

Títol: Diseño y fabricación de un sistema de seguimiento para vuelo FPV y aplicaciones de investigación

Data inici oferta: 29-01-2025     Data finalització oferta: 31-01-2025


Estudis d'assignació del projecte:
    GR ENG SIS TELECOMUN
Tipus: Individual
 
Lloc de realització: EETAC
 
Paraules clau:
Dron, antena, seguimiento, GPS
 
Descripció del contingut i pla d'activitats:
El vuelo de drones en primera persona (FPV) requiere un enlace de comunicaciones con una latencia reducida (dependiente de la aplicación) que permita la transmisión de vídeo y telemetría del dron al piloto (enlace descendente), y la transmisión de comandos del piloto al dron (enlace ascendente). La pérdida de señal en uno de estos enlaces, o la excesiva latencia excesivo en la llegada de las señales, puede tener consecuencias catastróficas sobre el funcionamiento del sistema.
Por otra parte, la utilización de antenas directivas en los equipos de tierra con la finalidad de incrementar los niveles de señal en los receptores -tanto del canal ascendente como en el descendente- o con el objetivo de incrementar el alcance del sistema de control, pueden suponer un problema para el piloto cuando el dron se desplaza fuera del sector cubierto por el ancho de haz de las antenas directivas mencionadas. En esas situaciones se puede producir una importante pérdida de señal que impida el vuelo en primera persona y, por tanto, el control del dron.
Así, cuando se emplean antenas directivas en tierra, es imprescindible utilizar un sistema que asegure que el haz directivo del equipo de tierra realice un seguimiento del dron para mantener el apuntamiento. El seguimiento puede realizarse empleando una agrupación de antenas con un haz controlado electrónicamente, o bien con una antena directiva cuyo apuntamiento al dron se realice mediante un sistema mecánico. La determinación de la dirección de apuntamiento puede emplear las propias señales de radiofrecuencia recibidas en tierra y procedentes del dron, o bien utilizar la posición del dron que proporciona la telemetría (coordenadas GPS, con o sin correcciones RTK).
El presente proyecto revisará brevemente las diferentes técnicas existentes para el desarrollo de un sistema de seguimiento, sus ventajas e inconvenientes, y se diseñará, fabricará y probará uno de ellos. El sistema se probará en una aplicación práctica donde un dron capturará datos para aplicaciones de investigación donde las exigencias para la latencia no son excesivas.
 
Overview (resum en anglès):
This Final Degree Project presents the design and development of an automated directional tracking system for antennas aimed at drone applications. The system enables real-time orientation of a directional antenna towards a moving drone by reading its GPS coordinates. It is built using an Arduino Mega, stepper motors, Hall effect sensors for calibration, and a data reception setup via MAVLink protocol (using Python and Mission Planner).

The project includes both the mechanical design in SolidWorks (2D base and 3D rotating structure) and the development of embedded control and communication code. Key technical aspects addressed include the conversion of coordinates to azimuth and elevation angles, motion control within physical limits, and the influence of coaxial cable insertion losses and antenna gain. The system has been validated through simulations and real tests, demonstrating its effectiveness in maintaining efficient communication with a moving drone.

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