CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Comunicacions en sistemes embarcats

Estudiants que han llegit aquest projecte:

Director/a: GARCÍA VILLEGAS, EDUARD

Departament: ENTEL

Títol: Comunicacions en sistemes embarcats

Data inici oferta: 30-07-2020     Data finalització oferta: 30-03-2021


Estudis d'assignació del projecte:
    GR ENG TELEMÀTICA
Tipus: Individual
 
Lloc de realització: EETAC
 
Paraules clau:
Middleware, Sistemes embarcats, UAV
 
Descripció del contingut i pla d'activitats:
Un principi fonamental del disseny de software és la "modularitat", un paradigma que facilita la mantenibilitat, la reutilització de codi i l’aïllament en cas de fallades. Un sistema complex, com pot ser el que es necessita a bord d'una aeronau (per exemple, un UAV o vehicle aeri no tripulat) segueix aquesta arquitectura estant normalment descompost segons les diferents tasques requerides per al seu funcionament i utilització, com ara l'adquisició de dades, anàlisi/gestió d'aquestes dades, planificació de futures tasques en base a l'estat, etc. Per tal de realitzar la tasca que li és pròpia, cada mòdul ha d'intercanviar informació amb altres mòduls. En sistemes moderns, és convenient l'abstracció d'aquests mòduls en processos de software individuals que poden residir en un mateix o en diversos dispositius connectats en xarxa.
L'intercanvi d'informació entre aquests mòduls no és trivial, cal acordar el tipus de dades que intercanvien, com es codifiquen aquestes dades, l'existència de dades prioritàries o amb requeriments temporals, etc. Per cobrir aquesta necessitat, existeixen diversos middleware de comunicacions entre sistemes, com ara MQTT, DDS o LCM. L'objectiu d'aquest projecte és doncs estudiar els avantatges/inconvenients d'aplicar aquesta tecnologia en sistemes embarcats en UAVs on apareixen restriccions importants en quant a capacitat de computació dels dispositius, ample de banda limitat, temps de vida limitat (bateries), etc. que afecten a les comunicacions entre els sistemes embarcats o entre l'aeronau i el control de terra.
Després d'un estudi sobre l'estat de l'art, l'estudiant implementarà i provarà diferents d'aquests protocols per mesurar el seu rendiment en diferents entorns. Com a resultat, s'espera una comparació entre els protocols més comuns i la preparació de material didàctic en forma de manuals o guions de pràctiques.
 
Overview (resum en anglès):
The project consists of the analysis of some communication technologies currently used in the communication of UAV onboard systems, both between internal modules and with external systems (such as another drone or ground control), and the research of several middleware that can serve as alternatives to carry out these data transmissions.

The chosen middleware have been described throughout the project, giving information about their main features, their operation, the connection and data transmission methods, and other details that have been considered relevant to be able to implement and compare them later.

After this definition, a code implementation simulating a simple telemetry transmission system from a drone to another device has been carried out for each of the described middleware, showing the result of the data transmission between two Raspberry Pi. In addition to the code, the steps to be followed for the installation and configuration of the required libraries to be able to use the middleware are also indicated.

Then, a theoretical comparison was carried out for all the chosen middleware, based on the main features described above, and a practical comparison, modifying the implementations that had been carried out, to send the same data in all cases and compare the results. From this comparison, it was possible to draw some conclusions about an evaluation of the chosen middleware and their possible use in the UAV onboard systems.

Finally, a proof of concept has been designed through one of the described middleware, which involves the transmission of data between two drones and a ground station, and the delivery of location change commands directly between the drones.

© CBLTIC Campus del Baix Llobregat - UPC