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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
Unmanned aerial vehicles (UAV’s), initially used for military applications, have become increasingly
attractive for civilian purposes. The use of this type of aircraft has grown exponentially
in recent years, both for professional and recreational purposes, due to the numerous advantages
they present. The increasingly demand of UAV led to an increase in investment, namely
in the development of solar powered UAVs. Nowadays, with the arising of this type of UAV’s,
the mission planners have to start to be updated with new features considering UAV’s with photovoltaic
solar panels. This way, the present work describes the development and validation of
a mission planner for solar powered UAV’s, capable of planning and optimizing a mission given
a initial guess of waypoints parameters (latitude, longitude, altitude and airspeed), considering
real weather forecast and terrain elevation data. For this, the mission planner considers
several mathematical models, required for the calculation of the mission performance, and a
sequential quadratic programming algorithm to optimize the initial mission. After it describes
the theoretical models, a practical application of the mission planner is done in order to verify
its performance. Regarding its validation, several results divided by topics of interest are
presented and discussed, concluding that the mission planner works efficiently, regarding the
mission planning, even though, it has some aspects to be improved.
Os veículos aéreos não tripulados (UAV’s), inicialmente utilizados para aplicações militares, tornaram-se cada vez mais atraentes para fins civis. A utilização deste tipo de aeronave tem crescido exponencialmente nos últimos anos, tanto para fins profissionais como recreativos, devido às inúmeras vantagens que apresentam. Este aumento da procura levou a um crescente investimento no setor, nomeadamente nos UAVs movidos a energia solar, que hoje em dia já ocupam uma pequena fatia do mercado. No entanto, com o aparecimento deste tipo de UAV’s, os softwares de planeamento de missões precisam de ser atualizados de forma a terem em conta a energia fornecida pelo sol. Desta forma, o presente trabalho descreve o desenvolvimento e validação de um planeador de missões para UAV’s movidos a energia solar, capaz de planear e otimizar uma missão, considerando uma estimativa inicial dos parâmetros de cada waypoint (latitude, longitude, altitude e velocidade), e ainda considerando dados reais de previsão meteorologica e elevação de terreno. Para isso, o planeador de missões considera vários modelos matemáticos, necessários para o cálculo do desempenho da missão, e um algoritmo quadrático sequencial de forma a otimizar a missão inicial. Depois de descrever os modelos teóricos, uma aplicação prática do planeador de missão é feita com o objetivo de verificar o seu desempenho. Em relação à validação, vários resultados divididos por tópicos de interesse são apresentados e discutidos, concluindo: é eficiente em relação ao planeamento de missões, ainda assim, tendo alguns aspetos a serem melhorados.
Os veículos aéreos não tripulados (UAV’s), inicialmente utilizados para aplicações militares, tornaram-se cada vez mais atraentes para fins civis. A utilização deste tipo de aeronave tem crescido exponencialmente nos últimos anos, tanto para fins profissionais como recreativos, devido às inúmeras vantagens que apresentam. Este aumento da procura levou a um crescente investimento no setor, nomeadamente nos UAVs movidos a energia solar, que hoje em dia já ocupam uma pequena fatia do mercado. No entanto, com o aparecimento deste tipo de UAV’s, os softwares de planeamento de missões precisam de ser atualizados de forma a terem em conta a energia fornecida pelo sol. Desta forma, o presente trabalho descreve o desenvolvimento e validação de um planeador de missões para UAV’s movidos a energia solar, capaz de planear e otimizar uma missão, considerando uma estimativa inicial dos parâmetros de cada waypoint (latitude, longitude, altitude e velocidade), e ainda considerando dados reais de previsão meteorologica e elevação de terreno. Para isso, o planeador de missões considera vários modelos matemáticos, necessários para o cálculo do desempenho da missão, e um algoritmo quadrático sequencial de forma a otimizar a missão inicial. Depois de descrever os modelos teóricos, uma aplicação prática do planeador de missão é feita com o objetivo de verificar o seu desempenho. Em relação à validação, vários resultados divididos por tópicos de interesse são apresentados e discutidos, concluindo: é eficiente em relação ao planeamento de missões, ainda assim, tendo alguns aspetos a serem melhorados.
Description
Keywords
Algoritmo de Otimização Modelo Solar Planeamento de Missões Veículos Aérios Não Tripulados