Por favor use este identificador para citas ou ligazóns a este item:
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/50615| Título: | Методи і засоби визначення локалізації безпілотних апаратів у роях |
| Outros títulos: | Methods and tools for determining the localization of unmanned aerial vehicles in swarms. |
| Authors: | Якобчук, Роман Анатолійович Yakobchuk, Roman |
| Affiliation: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя Ternopil Ivan Puluj National Technical University |
| Bibliographic description (Ukraine): | Якобчук Р.А. Методи і засоби визначення локалізації безпілотних апаратів у роях : кваліфікаційна робота на здобуття ступеня магістр: спец. 123 — комп’ютерна інженерія / наук.кер. Ю.З. Лещишин. — Тернопіль: ТНТУ, 2025. — 73 с. |
| Bibliographic description (International): | Yakobchuk R. Methods and tools for determining the localization of unmanned aerial vehicles in swarms. : Master Thesis „123 — Computer Engineering“ / Roman Yakobchuk - Ternopil, TNTU, 2025 – 73 p. |
| Data de edición: | 19-Dec-2025 |
| Submitted date: | 26-Jun-2025 |
| Date of entry: | 28-Dec-2025 |
| Editor: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
| Country (code): | UA |
| Place of the edition/event: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
| Supervisor: | Лещишин, Юрій Зіновійович Leshchyshyn, Yurii |
| Committee members: | Карпінський, Микола Петрович Karpinskyy, Mykola |
| UDC: | 681.5 |
| Palabras chave: | 123 комп’ютерна інженерія рій БПЛА локалізація UWB STM32 MATLAB FreeRTOS навігація. UAV swarm localization non-linear regression navigation. |
| Number of pages: | 73 |
| Resumo: | Кваліфікаційна робота присвячена розробці методів та засобів відносної локалізації безпілотних літальних апаратів для забезпечення їх скоординованого руху у складі рою. У роботі проведено аналіз проблем навігації в умовах відсутності супутникового сигналу та обґрунтовано вибір технології надширокосмугового зв’язку (UWB) як основи вимірювальної системи. Розроблено математичну модель руху квадрокоптера та реалізовано алгоритм визначення координат методом нелінійної регресії (NLR). Спроектовано апаратний модуль на базі мікроконтролера STM32F411 та розроблено вбудоване програмне забезпечення під керуванням операційної системи реального часу FreeRTOS.
Результати імітаційного моделювання у середовищі MATLAB підтвердили ефективність запропонованих алгоритмів, продемонструвавши точність позиціювання в межах 15 см. Результати дослідження мають практичне значення для створення автономних мультиагентних робототехнічних систем, здатних виконувати завдання моніторингу та пошуку в складних умовах навколишнього середовища. The master’s thesis is devoted to the development of methods and tools for relative localization of unmanned aerial vehicles to ensure their coordinated movement within a swarm. The paper analyzes navigation problems in GNSS-denied environments and substantiates the choice of Ultra-Wideband (UWB) technology as the basis for the measurement system. A mathematical model of quadcopter motion was developed, and a coordinate determination algorithm using the Non-Linear Regression (NLR) method was implemented. A hardware module based on the STM32F411 microcontroller was designed, along with embedded software running under the FreeRTOS real-time operating system. Simulation results in the MATLAB environment confirmed the efficiency of the proposed algorithms, demonstrating positioning accuracy within 15 cm. The results of the study are of practical importance for creating autonomous multi-agent robotic systems capable of performing monitoring and search tasks in complex environmental conditions. |
| Content: | ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ СИМВОЛІВ, ОДИНИЦЬ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ 8 ВСТУП 9 РОЗДІЛ 1 ОГЛЯД ТА АНАЛІЗ МЕТОДІВ ВІДНОСНОЇ ЛОКАЛІЗАЦІЇ БЕЗПІЛОТНИХ АПАРАТІВ 11 1.1. Огляд сучасних підходів до організації керування групами безпілотних літальних апаратів 11 1.2. Особливості навігації безпілотних систем в умовах відсутності супутникового сигналу 16 1.3. Порівняльний аналіз технологій бездротового позиціювання об'єктів у просторі 19 1.4. Характеристика методу локалізації на основі технології надширокосмугового зв'язку 21 1.4.1. Фізичні принципи та стандартизація технології. 21 1.4.2. Алгоритми вимірювання відстані та визначення положення. 22 1.5. Висновки до розділу 1 24 РОЗДІЛ 2 ТЕОРЕТИЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ МЕТОДІВ ВІДНОСНОЇ ЛОКАЛІЗАЦІЇ ТА КЕРУВАННЯ 25 2.1. Математична модель руху та просторового розташування безпілотного літального апарата 25 2.2. Розробка алгоритму оцінки позиції методом ітераційної лінеаризації 28 2.3. Синтез системи комплексування навігаційних даних на основі фільтра Калмана та комплементарного фільтра 32 2.4. Розробка алгоритму функціонування системи керування 35 2.4.1. Архітектура програмного забезпечення. 36 2.4.2. Алгоритм керування польотом. 37 2.5. Висновки до розділу 2 38 3.1. Принцип функціонування системи та обґрунтування вибору апаратної платформи 40 3.2. Програмна реалізація алгоритмів взаємодії та позиціювання в рою 43 3.3. Експериментальні дослідження та аналіз результатів моделювання 53 3.4. Висновки до розділу 58 РОЗДІЛ 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 60 4.1. Охорона праці 60 4.2. Безпека в надзвичайних ситуаціях 64 4.2.1. Оцінка дії електромагнітного поля, хвиль, імпульсу на засоби визначення локалізації. 64 4.2.2. Джерела виникнення шуму і вібрацій. 66 ВИСНОВКИ 68 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 70 Додаток A Тези конференцій Додаток Б Лістинг програми |
| URI: | http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/50615 |
| Copyright owner: | © Якобчук Роман Анатолійович, 2025 © Yakobchuk Roman, 2025 |
| References (Ukraine): | Dorf R.C., Bishop R.H. Modern Control Systems. 13th EFreeRTOS Kernel Book. Real Time Engineers Ltd., 2023. URL: https://www.freertos.org/Documentation/RTOS_book.html (дата звернення: 12.12.2025).dition. Pearson, 2016. 1045 p. IEEE Std 802.15.4z-2020. IEEE Standard for Low-Rate Wireless Networks – Amendment 1: Enhanced Ultra Wideband (UWB) Physical Layers (PHYs) and Associated Ranging Techniques. IEEE, 2020. Leschyshyn Y., Scherbak L., Nazarevych O., Gotovych V., Tymkiv P., Shymchuk G. Multicomponent Model of the Heart Rate Variability Change-point. IEEE XVth International Conference on the Perspective Technologies and Methods in MEMS Design (MEMSTECH). 2019. P. 110–113. Leschyshyn Y., Semchyshyn O. Periodically correlated heart rate variability detection by Neyman - Pearson criterion. 9th International Conference - The Experience of Designing and Applications of CAD Systems in Microelectronics. 2007. P. 139–140. LinkTrack High Precision Positioning System. Nooploop. URL: https://www.nooploop.com/linktrack/ (дата звернення: 13.12.2025). MPU-6000 and MPU-6050 Product Specification. Revision 3.4. InvenSense, 2013. URL: https://invensense.tdk.com/wp-content/uploads/2015/02/MPU-6000-Datasheet1.pdf (дата звернення: 12.12.2025). Nise N.S. Control Systems Engineering. 8th Edition. Hoboken: Wiley, 2020. 944 p. Palamar A., Karpinski M., Palamar M., Osukhivska H., Mytnyk M. Remote Air Pollution Monitoring System Based on Internet of Things. CEUR Workshop Proceedings, 2nd International Workshop on Information Technologies: Theoretical and Applied Problems (ITTAP 2022), Ternopil, Ukraine, November 22–24, 2022. Vol. 3309. P. 194–204. Palamar A., Palamar M., Osukhivska H. Real-time Health Monitoring Computer System Based on Internet of Medical Things. CEUR Workshop Proceedings, 3rd International Workshop on Information Technologies: Theoretical and Applied Problems (ITTAP 2023), Ternopil, Ukraine, Opole, Poland, November 22–24, 2023. Vol. 3628. P. 106–115. STM32F411xC Datasheet. STMicroelectronics, 2017. URL: https://www.st.com/resource/en/datasheet/stm32f411ce.pdf (дата звернення: 12.12.2025). Thrun S., Burgard W., Fox D. Probabilistic Robotics. MIT Press, 2005. 672 p. Tymkiv P., Leshchyshyn Y. Algorithm Reliability of Kalman Filter Coefficients Determination for Low-Intensity Electroretinosignal. IEEE 15th International Conference on the Experience of Designing and Application of CAD Systems (CADSM). 2019. P. 1–5. Velychko D., Osukhivska H., Palaniza Y., Lutsyk N., Sobaszek L. Artificial Intelligence Based Emergency Identification Computer System. Advances in Science and Technology Research Journal. 2024. Vol. 18, no. 2. P. 296–304. Voloskyi V., Leshchyshyn Y., Romanyshyn N., Palamar A., Tarasenko L. Method and algorithm for efficient cell balancing in the lithium-ion battery control system. CEUR Workshop Proceedings, The 1st International Workshop on Bioinformatics and Applied Information Technologies (BAIT 2024), Zboriv, Ukraine, October 02-04, 2024. Vol. 3842. P. 258–267. ДБН В.2.5-28:2018. Природне і штучне освітлення. Київ: Мінрегіон України, 2018. 133 с. Державні санітарні норми та правила «Медичні вимоги безпеки населення та захисту працівників від впливу шуму». Затверджено наказом МОЗ України від 22.02.2019 № 463. Державні санітарні норми та правила “Гігієнічна класифікація праці за показниками шкідливості та небезпечності факторів виробничого середовища, важкості та напруженості трудового процесу.” Затверджено наказом МОЗ України від 08.04.2014 № 248. ДСТУ EN ISO 7730:2023 (EN ISO 7730:2005, IDT; ISO 7730:2005, IDT). Ергономіка теплового середовища. Аналітичне визначення та інтерпретація теплового комфорту. ДСТУ EN 62368-1:2017. Обладнання аудіо-, відео- та інформаційно-комунікаційних технологій. Вимоги щодо безпеки. Київ: ДП «УкрНДНЦ», 2017. Закон України «Про охорону праці». Відомості Верховної Ради України. 1992. № 49. Ст. 668. Квасніков В.П. Методи та засоби захисту інформації в безпілотних авіаційних комплексах: навч. посіб. Київ: НАУ, 2020. 210 с. Кодекс цивільного захисту України. Відомості Верховної Ради України. 2013. № 34-35. Ст. 458. Ларіоник Р.В., Луцик Н.С., Паламар А.М. Система для моніторингу якості атмосферного повітря на базі IoT // Матеріали IX наук.-техн. конф. «Інформаційні моделі, системи та технології». Тернопіль: ТНТУ, 2021. С. 116. Лещишин Ю.З., Назаревич Т.О., Міська І.В. Створення вбудованих систем на базі структурно - параметричних моделей цифрових каналів зв’язку // VІІІ Наук.-техн. конф. «Інформаційні моделі, системи та технології». Тернопіль, 2020. С. 127. Лещишин Ю.З., Романишин Н.Р., Наконечний В.В., Паламарчук А.О. Розробка системи зв’язку як інтегрованого елементу роботизованих систем // Проблеми створення, розвитку та застосування високотехнологічних систем спеціального призначення: зб. тез доп. ХXІ Всеукр. наук.-практ. конф. Житомир, 2016. С. 102. Луцик Н.С., Луцків А.М., Осухівська Г.М., Тиш Є.В. Програма та методичні рекомендації з проходження практики за тематикою кваліфікаційної роботи для студентів спеціальності 123 «Комп’ютерна інженерія». Тернопіль: ТНТУ, 2024. 45 с. Луцків А., Лупенко С., Пасічник В. Паралельні та розподільнені обчислення: навч. посіб. Львів: Магнолія 2006, 2024. 566 с. Марків В.А., Осухівська Г.М., Лещишин Ю.З., Луцків А.М. Комп’ютерна система аутентифікації осіб // Матеріали ХХ наук. конф. ТНТУ ім. І. Пулюя. 2017. С. 90–91. НАПБ А.01.001-2014. Правила пожежної безпеки в Україні. Затверджено наказом МВС України від 30.12.2014 № 1417. НПАОП 0.00-7.15-18. Вимоги щодо безпеки та захисту здоров’я працівників під час роботи з екранними пристроями. Затверджено наказом Мінсоцполітики України від 14.02.2018 № 207. Онищенко В.С. Основи теорії систем керування літальними апаратами: підручник. Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2019. 350 с. Паламар М.І., Стрембіцький М.О., Паламар А.М. Проектування комп’ютеризованих вимірювальних систем і комплексів: навч. посіб. Тернопіль: ТНТУ, 2019. 150 с. ПУЕ:2017. Правила улаштування електроустановок. Київ: Форт, 2017. 617 с. Якобчук Р.А., Лещишин Ю.З. Методи та засоби визначення відносної локалізації безпілотних апаратів. Матеріали XIV міжнародної науково-технічної конференції молодих учнів та студентів «Актуальні задачі сучасних технологій» (11-12 грудня 2025 року). Тернопіль: ТНТУ, 2025. С. 376 Якобчук Р.А., Лещишин Ю.З. Метод відносної локалізації безпілотних апаратів у роях з використанням uwb технології. Матеріали XIІI науково-технічної конференції «Інформаційні моделі, системи та технології» (17-18 грудня 2025 року). Тернопіль: ТНТУ, 2025. С. 161 |
| Content type: | Master Thesis |
| Aparece nas Coleccións | 123 — комп’ютерна інженерія |
Arquivos neste item
| Arquivo | Descrición | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| Roman_Yakobchuk.pdf | 1,83 MB | Adobe PDF | Ver/abrir |
Todos os documentos en Dspace estan protexidos por copyright, con todos os dereitos reservados
Ferramentas administrativas