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  1. 1. Departamento de Engenharia Electrotécnica Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SAMISH Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um HelicópteroAutores: Orientadores:João Cardoso nº 042165686 Março 2010 Prof. Tito AmaralDiogo Sousa nº 042165697 Prof. Filipe Cardoso
  2. 2. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Sumário• Motivação e Objectivos;• Introdução;• CAN (Controller Area Network);• Estação Remota;• Comunicação RF;• Estação Base;• Resultados Experimentais;• Conclusões e Desenvolvimentos. 2
  3. 3. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Motivação e Objectivos• Explorar a área dos veículos autónomos aéreos;• Desenvolver uma rede sensorial;• Desenvolver uma aplicação de monitorização;• Possibilitar melhorias e desenvolvimentos futuros. 3
  4. 4. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero IntroduçãoEstação Remota Comunicação RF Estação Base 4
  5. 5. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero CAN (Controller Area Network)• Dois fios para a comunicação de dados;• Velocidade de comunicação até 1 Mbps; Nó CAN:• Comunicações: Processador  Ponto a ponto;  Multi-ponto; Controlador CAN  Difusão; Transceiver• Flexível adição/remoção de nós na rede;• Reduzido custo e complexidade de implementação. Barramento CAN Nó Nó Nó Nó NóΩ CAN CAN CAN CAN CAN Ω 5
  6. 6. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de ComputadoresSAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Estação Remota (1/9) Diagrama de Blocos 6
  7. 7. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de ComputadoresSAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Estação Remota (2/9) Nó Sonar (1/2) Detecção de objectos na dianteira do helicóptero Sonar SRF04F: • Alimentação: 5 V; • Consumo: 30 mA; • Dimensões: 43×20×17 mm; • Peso: 11.3 g. Detecção daaltura ao solo 7
  8. 8. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de ComputadoresSAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Estação Remota (3/9) Nó Sonar (2/2) 8
  9. 9. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de ComputadoresSAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Estação Remota (4/9) Nó GPS Cálculo da posição: • Tempo de recepção do sinal dos satélites; • Três satélites para obter coordenadas; • Quarto satélite para obter altitude. GPS u-Blox SAM-LS: • Alimentação: 2.7 - 3.3 V; • Consumo: 56 mA; • Dimensões: 31.5×47×9.5 mm; • Peso: 3 g. 9
  10. 10. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Estação Remota (5/9) Nó Acelerómetro (1/2) gz gx gyCálculo num referencial XYZ: Acelerómetro MMA7260Q:• Aceleração dinâmica; • Alimentação: 2.2 – 3.6 V;• Aceleração estática. • Consumo: 500 µA. 10
  11. 11. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Estação Remota (6/9) Nó Acelerómetro (2/2) VCC gS1 gS2 XOUT YOUT ZOUT GND gS1 gS2 Escala SensibilidadeTecnologia de fabrico MEMS: 0 0 ± 1.5 g 800 mV/g• Elementos inferiores a 100 µm; 1 0 ± 2.0 g 600 mV/g 0 1 ± 4.0 g 300 mV/g• Deslocação da massa de prova. ± 6.0 g 1 1 200 mV/g 11
  12. 12. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de ComputadoresSAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Estação Remota (7/9) Nó Giroscópio (1/2) Cálculo da velocidade angular em º/s Quantidade de rotação que um corpo realiza num eixo por unidade de tempo Giroscópio E-Sky EK2-0704: • Alimentação: 5 V; • Consumo: 10 mA; • Dimensões: 27.2×27.5×17.5 mm; • Peso: 50 g. 12
  13. 13. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Estação Remota (8/9) Nó Giroscópio (2/2)A[V]3.6 1.50 t[ms] 13
  14. 14. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Estação Remota (9/9) Nó Controlador Nó Nó Nó Nó Nó Acelerómetro Sonar Giroscópio GPS Controlador• Recepção e processamento dos dados sensoriais;• Construção da trama SAMISH: Nó Acelerómetro Nó sonar Nó Giroscópio Nó GPS Eixo X Eixo Y Eixo Z Sonar A Sonar B• Envio da trama a cada 100 ms, a 115.2 kbps via RS232. 14
  15. 15. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Comunicação RF Consumo de Potência de Módulos RF XBee PRO 868: Corrente (mA) Emissão (mW) • Isento de licenciamento; 85 1 • Alimentação: 3.0 - 3.6 V; 150 25 280 100 • Consumo: 500 mA (máx.); 350 200 • Dimensões: 24.3x32.9x7 mm; 500 300 • Ficha RPSMA.Parâmetros configurados:• Potência de emissão: 200 mW; Estação• Velocidade: 115.2 kbps; Base• Dipolo Simples com 2.0 dBi ganho. 15
  16. 16. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de ComputadoresSAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Estação Base Aspecto e Funcionalidades da Aplicação
  17. 17. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Estação Base Aspecto e Funcionalidades da Aplicação• Gestão dos sensores instalados na estação remota;
  18. 18. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Estação Base Aspecto e Funcionalidades da Aplicação• Gestão dos sensores instalados na estação remota;• Selecção das informações mostradas no painel principal;
  19. 19. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Estação Base Aspecto e Funcionalidades da Aplicação• Gestão dos sensores instalados na estação remota;• Selecção das informações mostradas no painel principal;• Visualização dos gráficos em janelas individuais;
  20. 20. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Estação Base Aspecto e Funcionalidades da Aplicação• Gestão dos sensores instalados na estação remota;• Selecção das informações mostradas no painel principal;• Visualização dos gráficos em janelas individuais;• Registo de uma sessão e exportação da mesma em *.csv. 20
  21. 21. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Resultados Experimentais (1/3) Taxa de Actualização de DadosDados no Nó Controlador:• Nó GPS: 1.02 s;• Nó Acelerómetro: 6.4 ms;• Nó Giroscópio: 5.4 ms;• Nó Sonar: 6 ms.Dados na Estação Base:• Entre os 100 ms e 150 ms, dependendo da:  Qualidade de recepção;  Barreiras arquitectónicas; Atrasos na recepção e no envio. 21
  22. 22. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Resultados Experimentais (2/3) Teste de Cobertura dos Módulos XBee (1/2)Tempo mínimo Taxa de e máximo sucesso nas entre o envio comunicações.de uma trama. Número de Tempo de comunicações timeout. bem sucedidas e falhadas.Trama com105 bytes. 22
  23. 23. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Resultados Experimentais (3/3) Teste de Cobertura dos Módulos XBee (2/2) 87.7% a 1.91km 72.4% a 99.1% a 1.45km 2.6km91.7% a2.62km 98.1% a 1km 90.3% a 750m 83.9% a 440m Do ponto J ao A a 50 km/h 84.9% a 320m 90.5% 97.1% a 190m 100% a 70m 23
  24. 24. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Conclusões e DesenvolvimentosApós a conclusão deste projecto verificou-se que:  Desenvolveu-se com sucesso um sistema que: • Adquire conjunto de dados sensoriais de um helicóptero; • Envia os dados sensoriais via RF para a estação base; • Processa e monitoriza a informação sensorial na estação base;  Bom desempenho nas comunicações RF, com os módulos XBee Pro;  Projecto aplicável a qualquer veiculo, de modelismo ou convencional;  Projecto com potencial comercial.No futuro: • Adição de novos sensores na rede CAN; • Incluir um módulo de vídeo para ajuda à monitorização; • Tornar a navegação totalmente autónoma. 24
  25. 25. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores SAMISH - Sistema de Aquisição e Monitorização de Informação Sensorial de um Helicóptero Fim da Apresentação Obrigado pela atenção, dúvidas?Autores: Orientadores:João Cardoso nº 042165686 Março 2010 Prof. Tito AmaralDiogo Sousa nº 042165697 Prof. Filipe Cardoso

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