Developing regions are often characterized by large areas that are poorly reachable or explored. The mapping and census of roaming populations in these areas are often difficult and sporadic. A recent spark in the development of small aerial vehicles has made them the perfect tool to efficiently and accurately monitor these areas. This paper presents an approach to aid area surveying through the use of Unmanned Aerial Vehicles. The two main components of this approach are an efficient on-device deep learning object identification component to capture and infer images with acceptable performance (latency andaccuracy), and a dynamic path planning approach, informed by the object identification component. In particular, this thesis illustrates the development of the path planning component, which exploits potential field methods to dynamically adapt the path based on inputs from the vision system. It also describes the integration work that was performed to implement the approach on a prototype platform, with the aim to achieve autonomous flight with onboard computation. The path planning component was developed with the purpose of gaining information about the populations detected by the object identification component, while considering the limited resources of energy and computational power onboard a UAV. The developed algorithm was compared to navigation using a predefined path, where the UAV does not react to the environment. Results from the comparison show that the algorithm provide more information about the objects of interest, with a very small change in flight time. The integration of the object identification and the path planning components on the prototype platform was evaluated in terms of end-to-end latency, power consumption and resource utilization. Results show that the proposed approach is feasible for area surveying in developing regions. Parts of this work has been published in the workshop of DroNet, collocated with MobiSys, with the title Surveying Areas in Developing Regions Through Context Aware Drone Mobility. Thework was carried out in collaboration with Alessandro Montanari, Alice Valentini, Cecilia Mascoloand Amanda Prorok. / Utvecklingsländer är ofta karaktäriserade av vidsträcka områden som är svåråtkomliga och outforskade. Kartläggning och folkräkning av populationen i dessa områden är svåra uppgifter som sker sporadiskt. Nya framsteg i utvecklingen av små, luftburna fordon har gjort dem till perfekta verktyg för att effektivt och noggrant bevaka dessa områden. Den här rapporten presenterar en strategi för att underlätta utforskning av dessa områden med hjälp av drönare. De två huvudkomponenterna i denna strategi är en effektiv maskininlärningskomponent för objektidentifiering med acceptabel prestanda i avseende av latens och noggrannhet, samt en dynamisk navigeringskomponent som informeras av objektidentifieringskomponenten. I synnerhet illustrerar denna avhandling utvecklingen av navigeringskomponenten, som utnyttjar potentialfält för att dynamiskt anpassa vägen baserat på information från objektidentifieringssystemet. Dessutom beskrivs det integrationsarbete som utförts för att implementera strategin på en prototypplattform, med målet att uppnå autonom flygning med all beräkning utförd ombord. Navigeringskomponenten utvecklades i syfte att maximera informationen om de populationer som upptäckts av objektidentifieringskomponenten, med hänsyn till de begränsade resurserna av energi och beräkningskraft ombord på en drönare. Den utvecklade algoritmen jämfördes med navigering med en fördefinierad väg, där drönaren inte reagerar på omgivningen. Resultat från jämförelsen visar att algoritmen ger mer information om objekten av intresse, med en mycket liten förändring i flygtiden. Integreringen av objektidentifieringskomponenten och navigeringskomponenten på prototypplattformen utvärderades med avseende på latens, strömförbrukning och resursutnyttjande. Resultaten visar att den föreslagna strategin är genomförbar för kartläggning och utforskning av utvecklingsregioner. Delar av detta arbete har publicerats i DroNets workshop, samlokaliserad med MobiSys, med titeln Surveying Areas in Developing Regions Through Context Aware Drone Mobility. Arbetet utfördes i samarbete med Alessandro Montanari, Alice Valentini, Cecilia Mascolo och Amanda Prorok.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-235926 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Kringberg, Fredrika |
| Publisher | KTH, Mekatronik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2018:199 |
Page generated in 0.0021 seconds