Drone autonomi boleh menjalankan fungsi seperti penghantaran bantuan kecemasan, penghantaran bungkusan atau kerja-kerja pemantauan dan penyelenggaraan serta dijadikan alat penyelamat dan penghantaran barangan kecemasan melalui sistem kedudukan global (GPS), seiring dengan sensor untuk sistem penghindaran objek. Tesis ini mengutarakan UAV dan mekanisme yang berfungsi untuk membolehkan penerbangannya, dan turut menjelaskan fungsi yang berbeza sebagaimana dron autonomi direka untuk dilaksanakan, melakukan analisis data penerbangan dari log data dengan menggunakan “Mission Planner” (MP) dan “Google Earth pro”. Yang turut disertakan ialah cara objektif yang berbeza - termasuk membina model UAV dengan mempertimbangkan komponen yang serasi, penghindaran objek menggunakan sensor HC-SR04 atau “Maxbotix” ultrasonik dengan “Arduino IDE”, pengesanan GPS masa nyata dron dengan perisian “Ardupilot” (APM) - dicapai dengan keupayaan teknologi semasa. Dron memanfaatkan “Raspberry Pi 3” (RPi3) sebagai pemproses dan pengawal penerbangan, “Navio2” daripada “Emlid” untuk mengendalikan penerbangannya. Navio2 adalah pengawal penerbangan (FC) canggih yang dilengkapi Unit Pengukuran Inertia (IMU) untuk membekali data penerbangan masa nyata ke FC dan Stesen Kawalan Penerbangan (GCS). Alat penerima GPS menerima isyarat satelit untuk menentukan lokasi UAV, membantu penerbangan UAV melalui titik jalan (WP) dalam mod auto, dan mengetepikan parameter penerbangan yang tidak tepat melalui Penapis Kalman Lanjutan (EKF). Dengan adanya telemetri udara, data penerbangan boleh dipantau melalui GCS tanpa perlunya sambungan rangkaian kawasan setempat (LAN). Sehubungan dengan itu, komunikasi radio (RC) dan rangkaian yang protokol yang bersesuaian perlu untuk menghubungkan alat penghantar dengan alat penerima supaya komunikasi antara pelbagai peranti dapat diwujudkan. Dron ini mempergunakan pemancar dan penerima 12 saluran AT10-II dari RadioLink Electronics untuk pengendalian manual atau peralihan operasi berautonomi. Analisis kebolehpercayaan dron dijalankan berdasarkan analisis keberangkalian kegagalan komponen dan analisis tahap kritikal. Dron yang dibina telah berjaya menjalani penerbangan autonomi yang dilengkapi sistem penjejakan GPS dan sistem perancangan perjalanan, serta keupayaan untuk menghindari objek dengan pergerakan lanjutan yang bersesuaian dengan jarak pengesanan objek.
_______________________________________________________________________________________________________
Autonomous drones can carry out functions such as emergency aid delivery, parcel delivery or inspection works with the help of global positioning system (GPS) location tracker, along with sensors for object avoidance. This thesis provides understanding of UAV and the mechanisms that work together to enable its flight, elaborates the different functions that the autonomous drone is designed to carry out, performs flight data analysis from flash logs on Mission Planner (MP) and Google Earth, and discusses how different objectives – including building the UAV model by considering suitable hardware, object avoidance using HC-SR04 or Maxbotix ultrasonic sensor with Arduino IDE, real-time GPS tracking of drone with Ardupilot (APM) software – are achieved with the current state of technology. The drone uses Raspberry Pi (RPi3) as the processor and a stackable flight controller, Navio2 by Emlid to control its flight. Navio2 is a well-documented, latest developed flight controller (FC) by Emlid, with an array of built-in sensors to assist through different autopilot missions. Advanced Inertial Measurement Unit (IMU) feeds real time flight data to the processor as well as the Ground Control Station (GCS). Global Navigational Satellite System (GNSS) receiver accepts satellites’ signal to pinpoint location of UAV, assist the UAV’s flight over waypoints (WP) in auto modes, and override inaccurate flight parameters through Extended Kalman Filter (EKF). With an external 915 MHz radio telemetry in place flight data can be monitored from GCS even without the need of a Local Area Network (LAN) connection. The drone utilises a 12-channel AT10-II RC transmitter and receiver pair by RadioLink Electronics to enable manual or semi-autonomous control and initiation operations of autonomous mode. A reliability study of the drone is carried out based on failure tree and criticality analysis. The drone is successfully set on mission on GPS tracking and path planning in autonomous mode and is able to respond to obstacles in the object avoidance mode with suitable pitch and roll values based on detected distances.
Development of autonomous drone for multipurpose functions / Sim Kai Sheng