Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/14747
Title: Σχεδίαση και υλοποίηση ενός αυτόνομου μη επανδρωμένου ιπτάμενου οχήματος (UAV, quadcopter) βασισμένου σε SoC FPGAs, με δυνατότητες καταγραφής και επεξεργασίας δεδομένων και εικόνας
Other Titles: Design and Implementation of an autonomous SoC FPGA based UAV (quadcopter) for data and image acquisition and processing
Authors: Χατζηγεωργίου, Γεώργιος
Keywords: Μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα (UAV)
Προγραμματιζόμενη λογική
Επεξεργασία εικόνας
Ελεγκτές πτήσης
Αισθητήρες
Αναγνώριση μοτίβων
Συσκευές SoC
Τετρακόπτερα
Γλώσσα περιγραφής υλικού VHDL
Γλώσσα προγραμματισμού C++
Βιβλιοθήκη OpenCV
Keywords (translated): Unmanned aerial vehicles (UAVs)
Programmable logic
Image processing
Flight controllers
Sensors
Pattern recognition
SoC devices
Quadcopters
VHDL hardware description language
C++ programming language
OpenCV library
Abstract: Σκοπός αυτής της Μεταπτυχιακής Διπλωματικής Εργασίας είναι η σχεδίαση και υλοποίηση ενός μη επανδρωμένου εναέριου οχήματος (UAV), και πιο συγκεκριμένα ενός quadcopter βασισμένου στην πλακέτα ανάπτυξης DE10-Nano της Terasic. Το πακέτο ανάπτυξης DE10-Nano είναι μια ισχυρή πλατφόρμα σχεδίασης υλικού βασισμένο στο FPGA System-on-Chip (SoC) της Intel, το οποίο συνδυάζει τον τελευταίο επεξεργαστή Arm Cortex-A9, με κορυφαία προγραμματιζόμενη FPGA λογική για μέγιστη ευελιξία στο σχεδιασμό. Με αυτό τον τρόπο ο χρήστης μπορεί να εκμεταλλευτεί την μεγάλη δυνατότητα επανασχεδίασης υλικού καθώς και έναν υψηλών επιδόσεων - χαμηλής κατανάλωσης επεξεργαστή. Αυτό συμβαίνει, διότι το SoC εντός του Hard Processor συστήματος (HPS), περιλαμβάνει εκτός από τους πυρήνες των επεξεργαστών, περιφερειακά και μνήμη, που αλληλεπιδρούν άψογα με το FPGA αξιοποιώντας τις δυνατότητες της ταχύτατης backbone διεπαφής. Το σύστημα θα στηθεί πάνω σε ένα αυτοσχέδιο πλαίσιο quadcopter και θα έχει τη δυνατότητα να πετάει αυτόνομα και με τηλεχειρισμό. Αξιοποιώντας μια σειρά από αισθητήρες και περιφερειακά, θα έχει επιπλέον τις παρακάτω δυνατότητες: • Λήψης και επεξεργασίας δεδομένων που προέρχονται από μετρήσεις φυσικών παραμέτρων (φωτεινότητα, θερμοκρασία, υγρασία, ατμοσφαιρική πίεση). • Λήψης, επεξεργασίας, αποθήκευσης και μετάδοσης εικόνας. • Λήψης αποφάσεων σύμφωνα με τα αποτελέσματα της επεξεργασίας των δεδομένων και της εικόνας. Ο σχεδιασμός του υλικού στο FPGA θα υλοποιηθεί σε γλώσσα περιγραφής υλικού VHDL, αξιοποιώντας το πακέτο Intel Quartus Prime και τα εργαλεία που παρέχει. Για τη λειτουργία του συστήματος ο κώδικας θα γραφεί σε γλώσσα προγραμματισμού C++, αξιοποιώντας βιβλιοθήκες της OpenCV για την επεξεργασία εικόνας.
Abstract (translated): The objective of the current postgraduate thesis is to design and implement an Unmanned Aerial Vehicle (UAV), more specifically, a quadcopter based on the Terasic DE10-Nano Development Board. The DE10-Nano Development Kit is a robust hardware design platform based on the FPGA Intel System-on-Chip (SoC), which combines the latest dual-core Cortex-A9 processor with top programmable logic for maximum flexibility in design. This way the user can take advantage of the massive capability of redesigning hardware alongside a high efficiency - low power processor. That is because the SoC also includes an Arm-based Hard Processor System (HPS) which consists of processors, peripherals and memory interfaces, perfectly interacting with the FPGA utilising a broadband backbone interface. For the current thesis, a system will be built on a self-made quadcopter chassis, with the ability to fly autonomously, as well as remotely controlled. Utilising a series of sensors and peripherals, the system will bear the ability to: • Acquire and process data originating from natural parameters (light intensity, temperature, humidity, atmospheric pressure); • Acquire, process and store image; • Make decisions according to the results of the data and image processing; • Send data and images to the user using the appropriate interface. For the code used to implement the hardware on the FPGA, VHSIC Hardware Description Language (VHDL) will be used, utilising Quartus Design Suite and the tools it provides. For the operation of the system, the code will be written in C++ Programming Language, utilizing OpenCV libraries for image processing.
Appears in Collections:Τμήμα Φυσικής (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Chatzigeorgiou_Georgios.pdfMaster Thesis7.53 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.