Mission and Scenario Planning for Unmanned Aerial Vehicles (Path Planning and Collision Avoidance Systems)

As unmanned autonomous vehicles (UAVs) are being widely utilized in military and civil applications, concerns are growing about mission safety and how to integrate dierent phases of mission design. One important barrier to a coste ective and timely safety certication process for UAVs is the lack of a systematic approach for bridging the gap between understanding high-level commander/pilot intent and implementation of intent through low-level UAV behaviors. In this thesis we demonstrate an entire systems design process for a representative UAV mission, beginning from an operational concept and requirements and ending with a simulation framework for segments of the mission design, such as path planning and decision making in collision avoidance. In this thesis, we divided this complex system into sub-systems; path planning, collision detection and collision avoidance. We then developed software modules for each sub-system

Validação Computacional tendo em vista a Interoperabilidade entre os Veículos Aéreos Não Tripulados

Nos dias de hoje, com o contínuo desenvolvimento e inovação no campo dos UAVs (Unmanned Aerial Vehciles), o mundo já tem como adquiridos os benefícios que estes sistemas podem fornecer. Os benefícios obtidos com a aplicação destes sistemas abrange tanto as forças armadas como industrias e organizações civis. Todas as nações e indústrias querem ter uma cota parte no futuro desta tecnologia. Diferentes UAVs foram desenvolvidos, mas estes, diferem em termos de arquitetura e protocolos de comunicação. Protocolos como o STANAG 4586, MAVLink, JAUS e ROS são só alguns exemplos. A proliferação de informação através destes sistemas e as suas consolas de comando e controlo é uma das principais preocupações, principalmente pelas forças armadas. Uma das principais prioridades é combinar forças de diferentes nações, principalmente pelos membros NATO. A necessidade de uma consola para cada tipo de sistema devido à falta de padronização apresenta assim um problema. É conhecida a necessidade de uma padronização em termos de arquitetura por camadas e de comunicação tendo em vista a interoperabilidade entre estes sistemas. Não existe nenhuma que esteja a ser implementada como documento padrão. Pretende-se que o STANAG 4586 seja o documento padrão para os membros NATO e, por conseguinte, todos os esforços estão direcionados em desenvolver sistemas que o consigam implementar. Os diferentes UAVs já existentes possuem o seu próprio protocolo de comunicação e a alteração de toda a sua estrutura não é fácil. A ideia de fazer uma conversão de linguagens como alternativa surge como uma solução teórica ótima. Utilizando um piloto automático que comunica com a sua consola através da linguagem MAVLink esta dissertação tem como objetivo desenvolver um programa computacional que converta as mensagens MAVLink em STANAG 4586 e estudar se o tempo de conversão é operacionalmente válido tendo em conta os requisitos operacionais dos sistemas.

The role of agriculture and food consumption in tropical conservation

A growing human population, shifting human dietary habits, and climate change are negatively affecting global ecosystems on a massive scale. Expanding agricultural areas to feed a growing population drives extensive habitat loss, and climate change compounds stresses on both food security and ecosystems. Understanding the negative effects of human diet and climate change on agricultural and natural ecosystems provides a context within which potential technological and behavioral solutions can be proposed to help maximize conservation. The purpose of this research was to (1) examine the potential effects of climate change on the suitability of areas for commercial banana plantations in Latin America in the 2050s and how shifts in growing areas could affect protected areas; (2) test the ability of small unmanned aerial vehicles (UAVs) to map productivity of banana plantations as a potential tool for increasing yields and decreasing future plantation expansions; (3) project the effects on biodiversity of increasing rates of animal product consumption in developing megadiverse countries; and (4) estimate the capacity of global pasture biomass production and Fischer-Tropsch hydrocarbon synthesis (IGCC-FT) processing to meet electricity, gasoline and diesel needs. The results indicate that (1) the overall extent of areas suitable for conventional banana cultivation is predicted to decrease by 19% by 2050 because of a hotter and drier climate, but all current banana exporting countries are predicted to maintain some suitable areas with no effects on protected areas; (2) Spatial patterns of NDVI and ENDVI were significantly positively correlated with several metrics of fruit yield and quality, indicating that UAV systems can be used in banana plantations to map spatial patterns of fruit yield; (3) Livestock production is the single largest driver of habitat loss, and both livestock and feedstock production are increasing in developing biodiverse tropical countries. Reducing global animal product consumption should therefore be at the forefront of strategies aimed at reducing biodiversity loss; (4) Removing livestock from global pasture lands and instead utilizing the biomass production could produce enough energy to meet 100% of the electricity, gasoline, and diesel needs of over 40 countries with extensive grassland ecosystems, primarily in tropical developing countries.^

Design of a Novel Auto-Rotating UAV Platform for Underground Mine Cavity Surveying

The purpose of this paper is to investigate the potential for use of UAVs in underground mines and present a prototype design for a novel autorotating UAV platform for underground 3D data collection.