In recent times the unmanned quadcopter aircraft has been used for a widening range of applications, but for longer distances it still falls short of conventional airplanes in terms of energy usage. There exists hybrid configurations of unmanned aircraft which combine the mobility of quadcopters and the range of fixed-wing aircraft. The transition between the hovering mode and the gliding mode, however, is a complex non-linear control problem. To solve this a recent study applied a neural network as a closed loop controller. This controller was capable of seamless mode transition and could be trained for any copter configuration using reinforcement learning. The work presented here focuses on improvements to the method of controller design established by said study, mainly focusing on increased realism of the aerodynamic simulations and the addition of control surfaces for increased maneuverability. These improvements resulted in a lift of 37% of the total copter weight and a higher achievable top speed of 8 m/s before instability occurs. To verify these improvements were not only present in the simulations a physical prototype was also constructed which when tested succeeded in hovering flight but failed to sustain any significant forward flight. / På senare tid har obemannade quadcopters kraftigt expanderat sina användningsområden, men för längre sträckor slås de fortfarande av konventionella flygplan när det gäller energiåtgång. Det finns hybridkonfigurationer av obemannade farkoster som kombinerar quadcopterns rörlighet och räckvidden av flygplan. Övergången mellan hovrande läge och horisontell flygning är emellertid ett komplext icke-linjärt reglerproblem. För att lösa detta använde en nyligen genomförd studie ett neuralt nätverk som en regulator i ett återkopplat system. Den här styrenheten kunde sömlöst övergå mellan flyglägen och kunde tränas för valfri copterkonfiguration med hjälp av reinforcement learning. Arbetet som presenteras här fokuserar på förbättringar av metoden för regulatordesign som fastställts av nämnda studie, främst med fokus på ökad realism av de aerodynamiska simuleringarna och tillägget av kontrollytor för ökad manövrerbarhet. Dessa förbättringar resulterade i en genererad lyftkraft upp till 37% av farkostens vikt och en förhöjd maxhastighet till 8 m/s före instabilitet. För att verifiera dessa resultat i verkligheten konstruerades en fysisk prototyp som vid försök lyckades stabilisera sig i hovrande läge men inte upprätthålla någon signifikant framåtfart.

Technological instruments are used in sports to record and analyze data of performing athletes, in order to improve techniques and increase competitiveness. A method to allow for recording of data of a moving subject is by usage of a depth camera mounted on a drone that can track and follow a subject. The objective was to develop a drone system that was capable of autonomous operation based on follow-me mode. The original prototype lacked required hardware for reliable orientation in environments with varying air-pressure, and software for a follow-me mode-system. Height above ground was measured using a downward facing depth sensor and a 3D image of the subject was generated by a depth camera. The data was then used by the drone to navigate through the environment. Overall performance of the height adjustment would be sufficient to allow for autonomous operation according to test results. Testing of the follow-me mode showed that the current configuration was not capable of retaining a sufficiently consistent position relative to the subject, hence high video quality was not achieved. However, it gave a positive indication that autonomous operation based on a depth camera is possible. The concept has a high potential and if the system would be further developed it could allow athletes to record and analyze data in order to improve techniques and increase competitiveness. / Teknologiska instrument används inom sport för att samla in och analysera data om idrottare, detta för att kunna förbättra teknik och öka prestationsförmåga. En metod för att kunna samla in data från ett rörligt subjekt är genom användandet av en djupkamera monterad på en drönare som kan spåra och följa efter ett subjekt. Målet var att utveckla ett drönarsystem som är kapabel till autonom drift baserat på ett “följ mig-läge” (från engelskans follow-me mode). Den ursprungliga modellen saknade hårdvara som krävs för en pålitlig orientering i miljöer med varierande lufttryck samt mjukvara för följ mig-läge. Höjd över markytan mättes med en nedåtriktad djupsensor och en 3D-bild av ett subjekt genererades av en djupkamera. Datan användes sedan av drönaren för navigation i omgivningen. Övergripande prestandan för höjdjusteringen skulle vara tillräcklig för att möjliggöra autonom drift enligt testresultat. Testning av följ mig-läget visade att aktuell konfiguration ej är kapabel till att erhålla en tillräckligt konsekvent position relaterat till subjektet, därav var hög video kvalite ej uppnåelig. Däremot gavs en positiv indikation på att autonom drönarnavigering kan baseras på ett system med djupkamera. Konceptet har en hög potential och vid vidare utveckling skulle det kunna möjliggöra för idrottare att kunna samla in och analysera data för att kunna förbättra teknik och öka prestationsförmåga.

The work summarized in this report aims to investigate how a drone airplane design can be optimized to create a safer and more efficient sea rescue by providing staff with an early picture, performing search missions and aiding communication through visual contact. A flying wing is in theory one of the most efficient designs for a fixed wing aircraft, at the same time as it also offers high structural efficiency for its given size. In this report, an overview of aerodynamics, stability and flying quality for a flying wing is discussed and analysed. XFLR5 was used for this project, and a comparison between the analytical results and wind tunnel test data for a prototype was conducted. A strong correlation was found between the theoretical analyses and the wind tunnel data. A simple control solution using only one set of elevons has been proposed and simulated, resulting in Level 1 dynamic stability for all modes except Dutch-roll (where the drone’s damping is 𝜁𝑑𝑟=0.07 and the requirement for Level 1 is 𝜁𝑑𝑟=0.08). For the range of angle of attack used, the autopilot system will have to trim the drone in flight to achieve stability. As the drone only has one set of control surfaces there will be a loss of efficiency in this scenario, meaning that 𝐶𝐿/𝐶𝐷 = 15.7 for loiter speed of 15 𝑚/𝑠 and 7.9 for full speed at 35 𝑚/𝑠. In regular flight, with a total mass <1 𝑘𝑔, the drone is able to fly at full speed for 214 𝑘𝑚 or loiter for 6.3 ℎ with a battery package of 130 𝑊ℎ. As such, the objective of this project was achieved, and the proposed design met the given requirements. / betet som sammanfattas i denna rapport syftar till att undersöka huruvida ett drönar-flygplan bäst kan utformas för att skapa en säkrare och effektivare sjöräddning genom att ge räddningspersonalen en tidig överblick, utföra sökuppdrag och bistå till kommunikation genom visuell kontakt. En flygande vinge är i teorin en av de mest effektiva konstruktionerna för ett flygplan, likaså erbjuder den en hög strukturell effektivitet för en given storlek. I denna rapport diskuteras och genomförs en översikt över aerodynamik, stabilitet och flygkvalitet hos en flygande vinge. XFLR5 användes för detta projekt, och en jämförelse mellan analysresultaten och ett vindtunneltest med en prototyp genomfördes. I allmänhet är överenskommelsen mellan de teoretiska analyserna och vindtunneldatan god. En enkel lösning som enbart består av en uppsättning kontrollytor har föreslagits och simulerats, vilket resulterar i en Nivå 1 dynamisk stabilitet för alla lägen utom Dutch-roll, där drönarens dämpning är 𝜁𝑑𝑟 = 0.07 och kravet för Nivå 1 är 𝜁𝑑𝑟 = 0.08. Autopilotsystemet behöver trimma drönaren under flygning för att uppnå nödvändig stabilitet för det spann av attackvinklar som används, med endast en uppsättning kontrollytor, vilket minskar effektiviteten för BWB-drönaren till 𝐶𝐿/𝐶𝐷=15.7 för cirkuleringshastigheten på 15 𝑚/𝑠 och 7.9 för full hastighet vid 35 𝑚/𝑠. Drönaren kan flyga i full hastighet i 214 𝑘𝑚 eller cirkulera runt olycksplatsen under 6.3 timmar med ett batteripaket på 130 𝑊ℎ, med en vikt som är lägre än 1 𝑘𝑔. Målen med detta projekt uppnåddes och drönaren utformades enligt kraven.

Drone technology has changed the way people work in construction and civil engineering activities. The aim of this report is to investigate how drones can and should be used in the best possible way. Autodesk ReCap Photo and Agisoft Metashape Professional are the two photogrammetry software programs that have been compared. The results show that Metashape can create more accurate maps and 3D models, but requires more powerful hardware to operate and takes longer time to learn. ReCap Photo is easier to handle but produces maps and 3D models that are slightly less accurate. Interviews have been conducted with experts, and they highlight that the EU regulations governing drone activity pose a great challenge for optimal usage of drones in construction and civil engineering. Assuming that drones are operated in a safe manner, they unlock significant potential gains with respect to environment, work environment and economy. Some of the most important areas of application are volumetric measurements of gravel, inspections in high altitude environments and regular mapping of construction sites. / Drönartekniken har förändrat arbetssätten i bygg- och anläggningsverksamhet. Denna rapport syftar till att undersöka hur drönare kan och bör användas på bästa sätt. Autodesk ReCap Photo och Agisoft Metashape Professional är de två fotogrammetriprogramvaror som har jämförts. Resultaten visar att Metashape kan skapa mer noggranna kartor och 3D-modeller, men kräver kraftigare hårdvara och tar längre tid att lära sig. ReCap Photo är mer lätthanterligt men ger inte lika noggranna kartor och 3D-modeller. Intervjuer med sakkunniga har genomförts, och av dessa framgår att de EU-gemensamma lagarna som reglerar drönarflygning utgör en stor utmaning för att kunna använda drönarna optimalt i bygg- och anläggningsverksamhet. Förutsatt att drönare flygs på ett säkert sätt, banar de vägen för stora potentiella vinster med avseende på miljö, arbetsmiljö och ekonomi. Några av de viktigaste användningsområdena är volymberäkning av grushögar, inspektioner på hög höjd och löpande kartering av byggarbetsplatser.

Potholes are caused by erosion and as such always emerging on our roadnetwork. Potholes may not only cause great damages to vehicles, but can alsocause road accidents, which in the worst case are fatal. Today, the detection ofpotholes is usually based on citizen reports or ocular inspection by vehicle,where a loose description of the potholes properties and location can be given.Recent research has explored the possibility of aerial inspection of paved roadswith the new, cost effective, Structure-from-Motion (SfM) technique, whichcan produce 3D point clouds from photogrammetric data. SfM point cloudshave then been used in conjunction with processing algorithms toautomatically detect and extract potholes from paved surfaces. However, theresults have not been optimal for practical use. The purpose of this study is,therefore, to explore the possibility of using UAV LiDAR for potholedetection in paved roads as a better alternative to the currently popularStructure-from-Motion (SfM) technique. A LiDAR point cloud is derived by alaser scanner and may have several advantages over SfM, for instance, theinsensitivity to poor light conditions and modelling errors. This study is setout to answer how point clouds derived from UAV SfM and UAV LiDARcompare to each other regarding detecting potholes of different sizes, wheredetected potholes will be compared to ground truth data. An elevation check,consisting of 126 height control points along the paved road, will also be usedto evaluate the height accuracy in the clouds. Data collection is done with theUAV system mdLiDAR3000DL aaS containing a RIEGL miniVUX-1DLlaser scanner for LiDAR data and Sony RX1R II 42.4 megapixel camera forSfM data. The data for both methods are collected during the same flight. Theproposed method automatically detects and extracts potholes from a pavedsurface based on the vertical distance to local reference planes which representthe undamaged road surface. The point clouds are filtered in CloudComparebefore imported to TerraScan for detection and extraction of potholes. Theextraction results are then controlled by a set of terrestrial measurements bytotal station. The results show that potholes with a smaller width of at least16.5 cm and a depth of at least 2.7 cm can be detected and extracted frompoint clouds derived by UAV LiDAR at a flight altitude of 30 m. Theextracted potholes had a standard deviation of 1.40 cm in width and 6.7 mmin depth. Shadows on the road caused height anomalies in the point cloudproduced by Structure-from-Motion (SfM), which made pothole detectionimpossible with the proposed methodology. / Potthål skapas genom erosion i vägar och uppstår varje år i vägnätet. Skadornapåverkar inte bara fordonens skick, utan kan även vara orsaken till olyckorsom i vissa fall är dödliga. I dagsläget detekteras potthål genom ockulärt frånfordon av kommunala arbetare eller så rapporteras de in av medborgare via etjänst där en lös beskrivning kan ges angående potthålens egenskaper ochposition.På senare tid har studier utforskat möjligheterna för flygburen inspektion avasfalterade vägar med den nya, kostnadseffektiva, Structure-from-Motion(SfM) tekniken som kan producera 3D-punktmoln från fotogrammetrisk data.Punktmolnen som är framtagna genom denna metod har vidare använtstillsammans med bearbetningsalgoritmer för att detektion och extraktion avpotthål i asfalterade vägar. Dock har resultaten inte varit optimala för attmetoden ska fungera i praktiken. Syftet med den här studien är därför attutforska möjligheten för att använda UAV LiDAR som en bättre metod fördenna process. Punktmoln framtagna genom LiDAR-teknik, mer känt somlaserskanning, kan ha ett flertal potentiella fördelar över SfM som okänslighetmot modelleringsfel och dåliga ljusförhållanden.Denna studie ger svar på hur punktmoln framtagna genom UAV LiDAR ochUAV SfM förhåller sig till varandra när det gäller detektion av potthål i olikastorlekar från asfalterade vägar, där potthålens dimensioner kommer attjämföras mot markbundna kontrollmätningar. Vidare görs en höjdkontrollmot 126 höjdstöd i båda punktmolnen för att jämföra kvaliteten förhöjdmätningar på den asfalterade vägen genom respektive metod.Insamlingen av data gjordes samtidigt under samma flygning för bådametoderna. Drönaren som användes var Microdrones mdLiDAR3000DL aaSmed en RIEGL miniVUX-1DL laserskanner och en Sony RX1R II 42,4megapixelkamera monterad. Mjukvarorna som har använts för bearbetning ärCloudCompare för filtrering av brus med mera och TerraScan för självadetektions -och extraktionsprocessen.Resultatet visar att det är möjligt att extrahera potthål från LiDAR-baseradepunktmoln med en mindre bredd på minst 16,5 cm och ett djup på 2,7 cm.Standardavvikelsen för potthålens bredd är 1,4 cm och 6,7 mm i djup.Grupper av avvikande punkter skapades på vägen i det SfM-baseradepunktmolnen som en följd av ett modelleringsfel i skuggområden på vägen,vilket vidare gjorde detektion -och extraktionsprocessen omöjlig med denframtagna metoden.

The use of drones is becoming increasingly common in the industry due to their efficiency and safety in environments that are difficult to access. The development of industrial drones has created a new need for specialized drones with unique functions. This has led to a growing interest in additive manufacturing as a production method. Additive manufacturing, previously primarily used for prototyping, is now emerging as a viable manufacturing method. This evolution has in turn opened new design methods intended for additive manufacturing, such as topology optimization. The purpose of this project was to redesign a drone to increase its strength, reduce its weight and improve water resistance and appearance. This was achieved using a classic product development process where a concept was developed and refined using simulation tools and a product requirement specification derived from interviews and observations of the existing drone. The product was developed using SolidWorks tools such as Topology Optimization, The Finite Element (FEM) and Computer Aided Design (CAD). The result of the work is a detailed design and a prototype developed using Topology simulations based on the product requirement specification. This project lays the foundation for continued production and development of the drone. The conclusion drawn from the work is that the new product is an improved version in several aspects compared to the previous product.

No description available.

Studien handlade om att belysa hur UAV:s kan komma till nytta i meteorologisk forskning och att ta reda på hur bra drönare är på att mäta meteorologiska storheter. Drönare, som också kallas UAV:s (Unmanned Aerial Vehicle) är mindre obemmanade luftfartyg som kan flyga autonomt eller fjärrstyras. Idag används drönare alltmer i meteorologi vilket beror mycket på den tekniska utvecklingen. Exempel på meteorologiska applikationer är mätning av vindhastighet och koncentrationen av koldioxid i luften som kan användas för att studera de lägsta atmosfäriska skikten. Storheter som mättes i detta projekt var vindhastighet, vindriktning, temperatur och relativ fuktighet på olika höjder. Mätningarna gjordes två gånger i en mätstation i Marsta, som ligger utanför Uppsala. Efteråt jämfördes datan från drönaren med data från en instrumenterad mast vid väderstationen. Resultaten visade att drönarens vindprofiler stämde ganska väl överens med mastens vindprofiler och den logaritmiska vindlagen. Under den första fältmätningen uppskattade drönaren att vindhastigheten var 8.13 ± 1.33 m/s vid hovring på tio meters höjd medan masten angav 8.41 ± 0.958 m/s. Drönarens mätvärden för vindriktningen var ibland bra och ibland mindre bra. Mätvärdena för temperaturen och den relativa fuktigheten avvek med upp mot 1 ◦C respektive 10 procentenheter. / The aim of this report was to study how UAV:s can be applied in meteorological research and find out how good drones are at measuring meteorological parameters. A drone, also known as an UAV (Unmanned Aerial Vehicle) is a smaller unmanned aircraft that can fly autonomously or under remote control. Today, drones are used more frequently in meteorology, mostly due to the recent technological development. Examples of meteorological applications include measurements of wind speed and the amount of carbon dioxide in the air which can be used to analyze the lower parts of the atmosphere. In this project, the wind speed and its direction, the temperature and the relative humidity were measured at different heights. The measurements took place twice in Marsta which is a field station outside Uppsala. Then, the data from the drone was compared to the data from a weather tower at the instrumented station. The results showed that the drone’s wind profiles were relatively similar to the profiles according to the tower and the logarithmic wind profiles. For instance, during the first flight the drone estimated the wind speed to be 8.13 ± 1.33 m/s while hovering ten metres above the ground. The tower measured 8.41 ± 0.958 m/s at the same height. The drone’s estimations of the wind direction were sometimes accurate and sometimes not accurate. The temperature and relative humidity however was different by 1 ◦C and ten percentage units respectively.

This thesis studies the counterpiracy in the Gulf of Aden. Pirates has made the international community deploy military forces to police the Gulf of Aden. However most of the systems usedare not designed for counterpiracy. Many are remnants from the cold war. Also downsizing of military forces in the West has resulted in the need to prioritize resources. The purpose of this thesis is to analyze five systems fighting pirates in the Gulf of Aden using Andersson et al. (2015)´s theory of military utility. The five systems are: light utility helicopter, medium utility helicopter, reconnaissance aircraft, combat boat and drone on tasks of detect, disrupt and deter. With the analysis the thesis discuss how the Swedish Armed Forces can use available recourses more efficiently as possible to aid in producing a greater operative effect on the national and international arena. The conclusions show that all systems have the potential to contribute to counterpiracy. Reconnaissance aircraft and drones are suitable to detect pirates. Light utility helicopters are able to detect and disrupt and partially deter. The combat boats are suitable to disrupt and deter. The medium utility helicopters are suitable for all three tasks. The thesis concludes with discussing the importance of the subsystems carried and its effects on a system´s military utility. / Den här rapporten undersöker piratbekämpningen i Adenviken. Piraterna har gjort att världssamfundet skickat militära styrkor för att patrullera Adenviken. De flesta system som används för piratbekämpningen är däremot inte designade för det ändamålet. Många är kvarlevor från det kalla kriget. Samtidigt som en minskning av de militära styrkorna har lett till behovet att bättre prioritera tillgängliga resurser. Syftet med den här rapporten är att analysera fem system som bekämpar pirater i Adenviken genom att använda Andersson et al. (2015)´s teori om militär nytta. De fem systemen är: Lätt helikopter, medeltung helikopter, spaningsflygplan, stridsbåt och drönare. Uppgifterna de ställs mot är: att upptäcka, avbryta samt avskräcka. För att med den analysen diskutera hur Försvarsmakten kan använda tillgängliga resurser effektivare och skapa operativ effekt, nationellt såväl som internationellt. Slutsatserna visar att alla system har potential att bidra till piratbekämpningen. Spaningsflygplan och drönare är lämpliga för att upptäcka pirater. Lätt helikopter är lämplig för att upptäcka och avbryta samt delvis avskräcka. Stridsbåten är lämplig för att avbryta och avskräcka. Medeltung helikopter är lämplig för alla tre uppgifter. Rapporten har diskuterat den betydelse som subsystemen har för systemens militära nytta.

Denna rapport behandlar det arbete som under våren 2020 utfördes av en grupp på sju civilingenjörsstudenter i data- och mjukvaruteknik vid Linköpings universitet som en del av kursen TDDD96 – Kandidatprojekt i programvaruutveckling. Projektet utfärdades på efterfrågan av företaget Airpelago, och gick ut på att utveckla en stabil grund för ett molnbaserat videoströmningssystem. Denna rapport beskriver den färdiga produkten, förklarar de beslut som togs, beskriver vilka problem som uppstått och hur dessa lösts, samt diskuterar det slutgiltiga arbetet. Rapporten innehåller även sju individuella bidragskrivna av gruppens enskilda medlemmar / <p>Presentationen genomfördes på distans</p>