Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал:
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/52769| Назва: | Комп'ютерна система доставки вантажу безпілотним літальним апаратом |
| Інші назви: | Computer System for Cargo Delivery Using an Unmanned Aerial Vehicle |
| Автори: | Манько, Андрій Михайлович Manko, Andrii |
| Приналежність: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя Ternopil Ivan Puluj National Technical University |
| Бібліографічне посилання: | Манько А.М. Комп'ютерна система доставки вантажу безпілотним літальним апаратом : кваліфікаційна робота на здобуття ступеня бакалавр: спец. 123 — комп’ютерна інженерія / наук.кер. Ю.З. Лещишин. — Тернопіль: ТНТУ, 2026. — 83 с. |
| Bibliographic description: | Manko A. Computer System for Cargo Delivery Using an Unmanned Aerial Vehicle : Bachelor Thesis „123 — Computer Engineering“ / Andrii Manko - Ternopil, TNTU, 2026 – 83 p. |
| Дата публікації: | 17-чер-2026 |
| Дата подання: | 24-чер-2026 |
| Дата внесення: | 26-чер-2026 |
| Видавництво: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
| Країна (код): | UA |
| Місце видання, проведення: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
| Науковий керівник: | Лещишин, Юрій Зіновійович Leshchyshyn, Yurii |
| Члени комітету: | Михалик, Дмитро Михалович Mykhalyk, Dmytro |
| УДК: | 623.746-519:681.51 |
| Теми: | безпілотний літальний апарат точне приземлення ArUco-маркер Raspberry Pi optical flow комп'ютерний зір ArduPilot unmanned aerial vehicle precision landing ArUco marker Raspberry Pi computer vision ArduPilot |
| Кількість сторінок: | 83 |
| Короткий огляд (реферат): | Кваліфікаційна робота присвячена розробці комп'ютерної системи
доставки вантажу безпілотним літальним апаратом, орієнтованої на автономне
точне приземлення на спеціалізовану станцію видачі замовлень.
У першому розділі проаналізовано технічне завдання, виконано огляд
наявних рішень у сфері дронової доставки та методів точного приземлення,
сформульовано вимоги до системи. У другому — розроблено узагальнену
структуру, обґрунтовано вибір апаратного та програмного забезпечення,
спроєктовано схему електричнy принципову, UML-діаграму взаємодії
компонентів та блок-схему алгоритму роботи. У третьому розділі описано
налаштування прошивки ArduPilot для точного приземлення та розроблено
програмне забезпечення бортового комп'ютера, що реалізує детекцію ArUco
маркерів засобами комп'ютерного зору і керування скиданням вантажу. У
четвертому розділі розглянуто питання безпеки життєдіяльності та основ
охорони праці при експлуатації автономної системи доставки. The first section analyses the technical specification, reviews existing solutions in the field of drone delivery and methods of precision landing, and formulates requirements for the system. The second section develops the generalised system structure, justifies the choice of hardware and software, and presents the electrical schematic, UML interaction diagram, and the block diagram of the operation algorithm. The third section describes the configuration of the ArduPilot firmware for precision landing and the development of the onboard computer software, which implements ArUco marker detection by means of computer vision and control of the cargo release mechanism. The fourth section addresses life safety and occupational health considerations related to the operation of an autonomous delivery system. |
| Зміст: | ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, ОДИНИЦЬ СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ….8 ВСТУП.......9 РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ .. 10 1.1 Аналіз вимог до системи доставки безпілотним літальним апаратом…10 1.2 Огляд існуючих рішень у сфері доставки безпілотними літальними апаратами…..12 1.3 Аналіз методів точного автономного приземлення БПЛА……16 1.4 Формулювання вимог до розроблюваної системи ..... 20 РОЗДІЛ 2 ПРОЄКТНА ЧАСТИНА ..... 23 2.1 Розробка схеми електричної структурної системи.…..23 2.2 Обґрунтування вибору апаратного забезпечення……27 2.2.1 GNSS-модуль u-blox NEO-M9N……27 2.2.2 Модуль оптичного потоку та далекоміра Matek 3901-L0X…28 2.2.3 Камера для детекції ArUco-маркера….29 2.2.4 Ультразвукові сенсори………31 2.2.5 Польотний контролер, бортовий комп'ютер та комплектація БПЛА….32 2.2.6 Механізм утримання та скидання вантажу…33 2.3 Розробка схеми електричної принципової ……33 2.4 Обґрунтування вибору програмного забезпечення…….35 2.5 Розробка діаграми взаємодії компонентів……38 2.6 Розробка блок-схеми алгоритму роботи системи……40 РОЗДІЛ 3 ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА ..... 43 3.1 Налаштування ArduPilot для точного приземлення…43 3.2 Розробка програмного забезпечення бортового комп'ютера………47 РОЗДІЛ 4 БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ, ОСНОВИ ОХОРОНИ ПРАЦІ .... 53 4.1 Моделювання та прогнозування небезпечних ситуацій в системі автономної доставки БПЛА ..... 53 4.2 Менеджмент охорони праці та безпеки життєдіяльності……56 ВИСНОВКИ ...... 59 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ..... 61 ДОДАТКИ ДОДАТОК А Технічне завдання ДОДАТОК Б Перелік елементів ДОДАТОК В Лістинг головних блоків коду роботи системи |
| URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): | http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/52769 |
| Власник авторського права: | © Манько Андрій Михайлович, 2026 © Manko Andrii, 2026 |
| Перелік літератури: | Жаровський Р.О., Луцик Н.С., Осухівська Г.М., ПаламVoloskyi 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.ар А.М., Тиш Є.В. Методичні вказівки до виконання кваліфікаційної роботи бакалавра для здобувачів першого (бакалаврського) рівня вищої освіти за спеціальністю 123 «Комп’ютерна інженерія» усіх форм навчання. Тернопіль: ТНТУ, 2024. 39 с. 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 з урахуванням досвіду антитерористичної операції. Збірник тез доповідей ХXІ Всеукраїнської науково-практичної конференції. Житомир, 2016. С. 102. Лещишин Ю.З., Назаревич Т.О., Міська І.В. Створення вбудованих систем на базі структурно-параметричних моделей цифрових каналів зв’язку. VІІІ Науково-технічна конференція «Інформаційні моделі, системи та технології». Тернопіль, 2020. С. 127. 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. 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. 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. Jazairy A., Persson E., Brho M., von Haartman R., Hilletofth P. Drones in last-mile delivery: a systematic literature review from a logistics management perspective. The International Journal of Logistics Management. 2025. Vol. 36, No. 7. P. 1–62. DOI: 10.1108/IJLM-04-2023-0149. Eskandaripour H. et al. Unmanned Aerial Vehicles in Last-Mile Parcel Delivery: A State-of-the-Art Review. Drones. 2025. Vol. 9, No. 6. Art. 413. URL: https://www.mdpi.com/2504-446X/9/6/413 (дата звернення: 03.02.2026). Drone Delivery Systems and Energy Management: A Review and Future Trends. arXiv preprint arXiv:2206.10765. 2022. URL: https://arxiv.org/pdf/2206.10765 (дата звернення: 03.02.2026). UAV-Based Delivery Systems: A Systematic Review, Current Trends, and Research Challenges. ACM Journal on Autonomous Transportation Systems. 2024. DOI: 10.1145/3649224. A Review of Last-Mile Delivery Optimization: Strategies, Technologies, Drone Integration, and Future Trends. Drones. 2025. Vol. 9, No. 3. Art. 158. URL: https://www.mdpi.com/2504-446X/9/3/158 (дата звернення: 04.02.2026). Повітряний кодекс України: Закон України від 19.05.2011 № 3393-VI (зі змінами). URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3393-17 (дата звернення: 05.02.2026). Package Delivery by Drone (Part 135). Federal Aviation Administration. URL: https://www.faa.gov/uas/advanced_operations/package_delivery_drone (дата звернення: 05.02.2026). Amazon Prime Air. Wikipedia. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Amazon_Prime_Air (дата звернення: 05.02.2026). Public Involvement and Environmental Review for Drone Operations. Federal Aviation Administration. URL: https://www.faa.gov/uas/advanced_operations/nepa_and_drones (дата звернення: 06.02.2026). Amazon’s 100 drone deliveries puts Prime Air far behind Alphabet’s Wing and Walmart partner Zipline. CNBC. 18.05.2023. URL: https://www.cnbc.com/2023/05/18/amazons-100-drone-deliveries-puts-prime-air-behind-google-and-walmart.html (дата звернення: 07.02.2026). Matternet Launches Secure Medical Drone Delivery Portal for Hospitals. HIT Consultant. 10.03.2020. URL: https://hitconsultant.net/2020/03/10/matternet-secure-medical-drone-delivery-portal-hospitals/ (дата звернення: 07.02.2026). Matternet Launches World’s Longest Urban Drone Delivery Route Connecting Hospitals and Laboratories in Zurich, Switzerland. Business Wire. 12.12.2022. URL: https://www.businesswire.com/news/home/20221212005097/en/ (дата звернення: 07.02.2026). Optimising last-mile delivery network through locker–drone logistics system design under uncertain demand. Transportation Research Part C. 2026. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0969699726000207 (дата звернення: 07.02.2026). Smart Autonomous Drone Delivery Station Point. James Dyson Award. 2025. URL: https://www.jamesdysonaward.org/en-US/2025/project/smart-autonomous-drone-delivery-station-point (дата звернення: 09.02.2026). Best Delivery Drones for Commercial Use in 2026: Payload, Range & Cost Guide. URL: https://jinghongdrone.com/best-delivery-drones-for-commercial-use (дата звернення: 09.02.2026). GNSS PPK and RTK for Precision UAV Mapping. CHCNAV. URL: https://www.chcnav.com/about/news/2026/gnss-ppk-and-rtk-for-precision-uav-mapping (дата звернення: 09.02.2026). Precision Landing and Loiter. ArduPilot Copter Documentation. URL: https://ardupilot.org/copter/docs/precision-landing-and-loiter.html (дата звернення: 10.02.2026). Autonomous unmanned aircraft system. United States Patent No. 12168533. URL: https://image-ppubs.uspto.gov/dirsearch-public/print/downloadPdf/12168533 (дата звернення: 11.02.2026). Springer J. et al. A Precision Drone Landing System using Visual and IR Fiducial Markers and a Multi-Payload Camera. arXiv preprint arXiv:2403.03806. 2024. URL: https://arxiv.org/pdf/2403.03806 (дата звернення: 11.02.2026). Wubben J., Fabra F., Calafate C.T. et al. Accurate Landing of Unmanned Aerial Vehicles Using Ground Pattern Recognition. Electronics. 2019. Vol. 8, No. 12. Art. 1532. URL: https://www.mdpi.com/2079-9292/8/12/1532 (дата звернення: 11.02.2026). Accurate Autonomous UAV Landing Using Vision-Based Detection of ArUco-Marker. Springer Nature Link. URL: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-60337-3_18 (дата звернення: 12.02.2026). An Autonomous Tracking and Landing Method for Unmanned Aerial Vehicles Based on Visual Navigation. Drones. 2023. Vol. 7, No. 12. Art. 703. URL: https://www.mdpi.com/2504-446X/7/12/703 (дата звернення: 13.02.2026). Precision Landing — Dev documentation. ArduPilot. URL: https://ardupilot.org/dev/docs/mavlink-precision-landing.html (дата звернення: 13.02.2026). Optical Flow Sensors for Drones: Indoor Positioning Guide. Unmanned Tech. URL: https://www.unmannedtechshop.co.uk/blogs/knowledge-base/optical-flow-sensors-drones-autonomous-indoor-flight (дата звернення: 13.02.2026). Precision Landing for Low-Maintenance Remote Operations with UAVs. Drones. 2021. Vol. 5, No. 4. Art. 103. URL: https://www.mdpi.com/2504-446X/5/4/103 (дата звернення: 14.02.2026). Vision-Based Autonomous Ship Deck Landing of an Unmanned Aerial Vehicle Using Fractal ArUco Markers. AIAA SciTech Forum. 2025. URL: https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.2025-2345 (дата звернення: 14.02.2026). Long-Duration Fully Autonomous Operation of Rotorcraft Unmanned Aerial Systems for Remote-Sensing Data Acquisition. arXiv preprint arXiv:1908.06381. URL: https://arxiv.org/pdf/1908.06381 (дата звернення: 14.02.2026). Companion Computers. ArduPilot Developer Documentation. URL: https://ardupilot.org/dev/docs/companion-computers.html (дата звернення: 20.04.2026). Модуль GPS на U-blox NEO-M9N з інтерфейсною платою та антеною, для Arduino, трекерів, дронів. ROZETKA. URL: https://rozetka.com.ua/ua/599404687/p599404687/ (дата звернення: 22.04.2026). GPS Auto Configuration. ArduPilot Documentation. URL: https://ardupilot.org/copter/docs/common-gps-auto-config.html (дата звернення: 23.04.2026). Matek 3901-L0X Optical Flow & Lidar Sensor. MATEKSYS. URL: https://www.mateksys.com/?portfolio=3901-l0x (дата звернення: 25.04.2026). STMicroelectronics VL53L0X World’s smallest Time-of-Flight ranging and gesture detection sensor. Datasheet DS11555. 2018. Raspberry Pi Camera Module 3. Raspberry Pi Ltd. URL: https://www.raspberrypi.com/products/camera-module-3/ (дата звернення: 25.04.2026). Camera Calibration. OpenCV Documentation. URL: https://docs.opencv.org/4.x/dc/dbb/tutorial_py_calibration.html (дата звернення: 28.04.2026). Паламар М.І., Стрембіцький М.О., Паламар А.М. Проектування комп’ютеризованих вимірювальних систем і комплексів. Навчальний посібник. Тернопіль: ТНТУ. 2019. 150 с. Rangefinder. ArduPilot Documentation. URL: https://ardupilot.org/copter/docs/common-rangefinder-landingpage.html (дата звернення: 29.04.2026). Matek H743-WING Flight Controller. MATEKSYS. URL: https://www.mateksys.com/?portfolio=h743-wing (дата звернення: 01.05.2026). Raspberry Pi 5. Raspberry Pi Ltd. URL: https://www.raspberrypi.com/products/raspberry-pi-5/ (дата звернення: 02.05.2026). Mission Planner Home. ArduPilot Documentation. URL: https://ardupilot.org/planner/ (дата звернення: 04.05.2026). ArUco marker detection (aruco module). OpenCV Documentation. URL: https://docs.opencv.org/4.x/d5/dae/tutorial_aruco_detection.html (дата звернення: 05.05.2026). pymavlink — Python MAVLink interface. GitHub. URL: https://github.com/ArduPilot/pymavlink (дата звернення: 07.05.2026). picamera2 — Python library for Raspberry Pi cameras. GitHub. URL: https://github.com/raspberrypi/picamera2 (дата звернення: 08.05.2026). MAVLink Developer Guide. URL: https://mavlink.io/en/ (дата звернення: 09.05.2026). НПАОП 0.00-2.24-05 «Перелік робіт з підвищеною небезпекою». Київ, 2005. Abujoub S. et al. Coarse Grained FLS-based Processor with Prognostic Malfunction Feature for UAM Drones using FPGA. arXiv preprint arXiv:2304.02099. 2023. URL: https://arxiv.org/pdf/2304.02099 (дата звернення: 25.05.2026). Campolettano E.T. et al. Ranges of Injury Risk Associated with Impact from Unmanned Aircraft Systems. Annals of Biomedical Engineering. 2017. Vol. 45, No. 12. P. 2733–2741. DOI: 10.1007/s10439-017-1921-6. Johnson C.Y. et al. Drone and Other Hobbyist Aircraft Injuries Seen in U.S. Emergency Departments, 2010–2017. American Journal of Preventive Medicine. 2019. Vol. 57, No. 6. P. 818–825. DOI: 10.1016/j.amepre.2019.07.008. Gorucu S., Ampatzidis Y. Recreational Drone-Related Injuries in Children: A Review of NEISS Data. Pediatric Emergency Care. 2021. DOI: 10.1097/PEC.0000000000002444. Запорожець О.І. Безпека життєдіяльності. 2-е вид. Київ: Центр учбової літератури, 2020. 448 с. Закон України «Про охорону праці» від 21.11.2002 № 2694-XII (зі змінами та доповненнями). URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/2694-12 (дата звернення: 27.05.2026). ICAO Doc 9859. Safety Management Manual (SMM). Fourth Edition. Montréal: International Civil Aviation Organization, 2018. URL: https://www.icao.int/safety-management/SMM (дата звернення: 29.05.2026). Гогіташвілі Г.Г., Лапін В.М. Основи охорони праці. 4-те вид. Київ: Знання, 2018. 302 с. Bergesen E. et al. Beyond Compliance: How Industry Leaders Are Shaping SMS for Scalable and Safe Drone Operations. DRONELIFE. June 2025. URL: https://dronelife.com/2025/06/02/beyond-compliance-how-industry-leaders-are-shaping-sms-for-scalable-and-safe-drone-operations/ (дата звернення: 30.05.2026). |
| Розташовується у зібраннях: | 123 — Комп’ютерна інженерія, F7 Комп’ютерна інженерія (бакалаври) |
Файли цього матеріалу:
| Файл | Опис | Розмір | Формат | |
|---|---|---|---|---|
| Andrii_Manko.pdf | 2,6 MB | Adobe PDF | Переглянути/відкрити |
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.
Інструменти адміністратора