Studio e implementazione di un autopilota su un UAV ad ala fissa

Si riporta inizialmente un’analisi tecnica dell’autopilota Ardupilot, utilizzato con il firmware Arduplane, che predispone la scheda all’utilizzo specifico su velivoli senza pilota ad ala fissa. La parte sostanziale della tesi riguarda invece lo studio delle leggi di controllo implementate su Arduplane e la loro modellazione, assieme ad altre parti del codice, in ambiente Matlab Simulink. Il sistema di controllo creato, chiamato Attitude Flight System, viene verificato con la tecnica del Software In the Loop in un simulatore di volo virtuale modellato anch’esso in Simulink, si utilizza la dinamica di un velivolo UAV di prova e il software FlightGear per l’ambiente grafico. Di fondamentale importanza è la verifica della compatibilità fra il firmware originale e il codice generato a partire dai modelli Simulink, verifica effettuata mediante test di tipo Hardware in the Loop. L’ultima parte della tesi descrive le prove di volo svolte per verificare le prestazioni della scheda su un aeromodello trainer.

Studio ed implementazione di algoritmi per la navigazione inerziale di velivoli autonomi ad ala rotante

I sistemi di navigazione inerziale, denominati INS, e quelli di navigazione inerziale assistita, ovvero che sfruttano anche sensori di tipo non inerziale come ad esempio il GPS, denominati in questo caso INS/GPS, hanno visto un forte incremento del loro utilizzo soprattutto negli ultimi anni. I filtri complementari sfruttano segnali in ingresso che presentano caratteristiche complementari in termine di banda. Con questo lavoro di tesi mi sono inserito nel contesto del progetto SHERPA (Smart collaboration between Humans and ground-aErial Robots for imProving rescuing activities in Alpine environments), un progetto europeo, coordinato dall'Università di Bologna, che prevede di mettere a punto una piattaforma robotica in grado di aiutare i soccorritori che operano in ambienti ostili, come quelli del soccorso alpino, le guardie forestali, la protezione civile. In particolare è prevista la possibilità di lanciare i droni direttamente da un elicottero di supporto, per cui potrebbe essere necessario effettuare l'avvio del sistema in volo. Ciò comporta che il sistema di navigazione dovrà essere in grado di convergere allo stato reale del sistema partendo da un grande errore iniziale, dal momento che la fase di inizializzazione funziona bene solo in condizioni di velivolo fermo. Si sono quindi ricercati, in special modo, schemi che garantissero la convergenza globale. Gli algoritmi implementati sono alla base della navigazione inerziale, assistita da GPS ed Optical Flow, della prima piattaforma aerea sviluppata per il progetto SHERPA, soprannominata DreamDroneOne, che include una grande varietà di hardware appositamente studiati per il progetto, come il laser scanner, la camera termica, ecc. Dopo una panoramica dell'architettura del sistema di Guida, Navigazione e Controllo (GNC) in cui mi sono inserito, si danno alcuni cenni sulle diverse terne di riferimento e trasformazioni, si descrivono i diversi sensori utilizzati per la navigazione, si introducono gli AHRS (Attitude Heading Rference System), per la determinazione del solo assetto sfruttando la IMU ed i magnetometri, si analizza l'AHRS basato su Extended Kalman Filter. Si analizzano, di seguito, un algoritmo non lineare per la stima dell'assetto molto recente, e il sistema INS/GPS basato su EKF, si presenta un filtro complementare molto recente per la stima di posizione ed assetto, si presenta un filtro complementare per la stima di posizione e velocità, si analizza inoltre l'uso di un predittore GPS. Infine viene presentata la piattaforma hardware utilizzata per l'implementazione e la validazione, si descrive il processo di prototipazione software nelle sue fasi e si mostrano i risultati sperimentali.

Aspetti della certificazione di un sistema a pilotaggio remoto (SAPR) ad ala fissa

La rapida diffusione di Sistemi Aerei a Pilotaggio Remoto che si è verificata negli ultimi anni ha portato alla necessità di regolamentare ed armonizzare il loro utilizzo. I vari enti regolatori nazionali hanno dovuto trovare una soluzione a fronte di una serie di incidenti che hanno portato alla luce le lacune normative ed organizzative che ancora esistevano in materia. In Italia, in particolare, l’Ente Nazionale Aviazione Civile (ENAC) ha introdotto da fine 2013 un regolamento, più volte aggiornato e in parte ancora in fase di definizione, che impone delle rigide norme agli operatori dei mezzi a pilotaggio remoto. La presente attività riporta quindi lo sviluppo di un processo di certificazione di un Sistema Aereo a Pilotaggio Remoto ad ala fissa con peso massimo al decollo superiore a 25 kg, che si possa adattare alle più recenti norme presenti nel regolamento. Si presenta quindi lo sviluppo del Manuale di volo e del documento di Valutazione del rischio del mezzo, seguiti dallo studio del programma di attività sperimentale necessario per la certificazione. Infine, nella parte finale dell’elaborato si presentano dei test di volo effettuati seguendo il piano di sperimentazione strutturato e atti a dimostrare l’efficacia di tale pianificazione. Tali voli sono stati condotti infatti con un velivolo con caratteristiche similari a quelle del mezzo oggetto di studio, ma avente dimensioni e peso minori.

Studio e ottimizzazione di una configurazione mista ad ala rotante e fissa per la nuova versione del CH-47 Chinook

Studio e ottimizzazione di una configurazione mista ad ala rotante e fissa per un aeromobile VTOL CH-47 Chinook ibrido con ala.

5-ALA complete resections go beyond MR contrast enhancement: shift corrected volumetric analysis of the extent of resection in surgery for glioblastoma

BACKGROUND The technique of 5-aminolevulinic acid (5-ALA) tumor fluorescence is increasingly used to improve visualization of tumor tissue and thereby to increase the rate of patients with gross total resections. In this study, we measured the resection volumes in patients who underwent 5-ALA-guided surgery for non-eloquent glioblastoma and compared them with the preoperative tumor volume. METHODS We selected 13 patients who had received a complete resection according to intraoperative 5-ALA induced fluorescence and CRET according to post-operative T1 contrast-enhanced MRI. The volumes of pre-operative contrast enhancing tissue, post-operative resection cavity and resected tissue were determined through shift-corrected volumetric analysis. RESULTS The mean resection cavity (29 cm(3)) was marginally smaller than the pre-operative contrast-enhancing tumor (39 cm(3), p = 0.32). However, the mean overall resection volume (84 cm(3)) was significantly larger than the pre-operative contrast-enhancing tumor (39 cm(3), p = 0.0087). This yields a mean volume of resected 5-ALA positive, but radiological non-enhancing tissue of 45 cm(3). The mean calculated rim of resected tissue surpassed pre-operative tumor diameter by 6 mm (range 0-10 mm). CONCLUSIONS Results of the current study imply that (i) the resection cavity underestimates the volume of resected tissue and (ii) 5-ALA complete resections go significantly beyond the volume of pre-operative contrast-enhancing tumor bulk on MRI, indicating that 5-ALA also stains MRI non-enhancing tumor tissue. Use of 5-ALA may thus enable extension of coalescent tumor resection beyond radiologically evident tumor. The impact of this more extended resection method on time to progression and overall survival has not been determined, and potentially puts adjacent and functionally intact tissue at risk.

Intraoperative monopolar mapping during 5-ALA-guided resections of glioblastomas adjacent to motor eloquent areas: evaluation of resection rates and neurological outcome.

OBJECT Resection of glioblastoma adjacent to motor cortex or subcortical motor pathways carries a high risk of both incomplete resection and postoperative motor deficits. Although the strategy of maximum safe resection is widely accepted, the rates of complete resection of enhancing tumor (CRET) and the exact causes for motor deficits (mechanical vs vascular) are not always known. The authors report the results of their concept of combining monopolar mapping and 5-aminolevulinic acid (5-ALA)-guided surgery in patients with glioblastoma adjacent to eloquent tissue. METHODS The authors prospectively studied 72 consecutive patients who underwent 5-ALA-guided surgery for a glioblastoma adjacent to the corticospinal tract (CST; < 10 mm) with continuous dynamic monopolar motor mapping (short-train interstimulus interval 4.0 msec, pulse duration 500 μsec) coupled to an acoustic motor evoked potential (MEP) alarm. The extent of resection was determined based on early (< 48 hours) postoperative MRI findings. Motor function was assessed 1 day after surgery, at discharge, and at 3 months. RESULTS Five patients were excluded because of nonadherence to protocol; thus, 67 patients were evaluated. The lowest motor threshold reached during individual surgery was as follows (motor threshold, number of patients): > 20 mA, n = 8; 11-20 mA, n = 13; 6-10 mA, n = 10; 4-5 mA, n = 13; and 1-3 mA, n = 23. Motor deterioration at postsurgical Day 1 and at discharge occurred in 30% (n = 20) and 10% (n = 7) of patients, respectively. At 3 months, 3 patients (4%) had a persisting postoperative motor deficit, 2 caused by vascular injury and 1 by mechanical injury. The rates of intra- and postoperative seizures were 1% and 0%, respectively. Complete resection of enhancing tumor was achieved in 73% of patients (49/67) despite proximity to the CST. CONCLUSIONS A rather high rate of CRET can be achieved in glioblastomas in motor eloquent areas via a combination of 5-ALA for tumor identification and intraoperative mapping for distinguishing between presumed and actual motor eloquent tissues. Continuous dynamic mapping was found to be a very ergonomic technique that localizes the motor tissue early and reliably.

Predicting the "usefulness" of 5-ALA-derived tumor fluorescence for fluorescence-guided resections in pediatric brain tumors: a European survey.

BACKGROUND Five-aminolevulinic acid (Gliolan, medac, Wedel, Germany, 5-ALA) is approved for fluorescence-guided resections of adult malignant gliomas. Case reports indicate that 5-ALA can be used for children, yet no prospective study has been conducted as of yet. As a basis for a study, we conducted a survey among certified European Gliolan users to collect data on their experiences with children. METHODS Information on patient characteristics, MRI characteristics of tumors, histology, fluorescence qualities, and outcomes were requested. Surgeons were further asked to indicate whether fluorescence was "useful", i.e., leading to changes in surgical strategy or identification of residual tumor. Recursive partitioning analysis (RPA) was used for defining cohorts with high or low likelihoods for useful fluorescence. RESULTS Data on 78 patients <18 years of age were submitted by 20 centers. Fluorescence was found useful in 12 of 14 glioblastomas (85 %), four of five anaplastic astrocytomas (60 %), and eight of ten ependymomas grades II and III (80 %). Fluorescence was found inconsistently useful in PNETs (three of seven; 43 %), gangliogliomas (two of five; 40 %), medulloblastomas (two of eight, 25 %) and pilocytic astrocytomas (two of 13; 15 %). RPA of pre-operative factors showed tumors with supratentorial location, strong contrast enhancement and first operation to have a likelihood of useful fluorescence of 64.3 %, as opposed to infratentorial tumors with first surgery (23.1 %). CONCLUSIONS Our survey demonstrates 5-ALA as being used in pediatric brain tumors. 5-ALA may be especially useful for contrast-enhancing supratentorial tumors. These data indicate controlled studies to be necessary and also provide a basis for planning such a study.

Mirṭala : roman

Eliza Orzšeško. Fun original iberzetzṭ durch E. N. Frenk

Maḥzor mi-kol ha-shanah : ke-minhag Ashkenaz u-Polin ṿe-ʿal pi rov kaṿanot ha-paiṭan neḥleḳu le-shenayim ṿe-arbaʿ ḥalaḳim ṿe-etsel kol ḥelek ve-ḥelek tefilat shaḥariti

Bd. 1, Rosh ha-shanah, Shabat Shuvah