Sistema de coordinación y control de múltiples vehículos aéreos no tripulados en testbed de interiores

Abstract

En este trabajo se ha llevado a cabo la puesta en marcha de un sistema que permite volar simultáneamente un elevado número de vehículos aéreos no tripulados en un entorno controlado. El propósito de dicho sistema es servir de infraestructura que habilite futuras investigaciones relacionadas con los sistemas multi-UAV, permitiendo llevar a cabo pruebas de concepto para la validación experimental de nuevos algoritmos. Los UAVs empleados se encuentran disponibles comercialmente y son especialmente adecuados para este fin, por tratarse de una plataforma de código abierto. A pesar de esto, su uso como sistema multi-UAV no es inmediato y está fuertemente condicionado por el hardware adicional del que se disponga. En nuestro caso, disponemos de un sistema de posicionamiento en interiores que nos permite obtener la localización de cada dron de manera precisa. A la fecha de este documento el sistema cuenta con 10 UAVs, sin embargo, es previsible que en el futuro se plantee incrementar esta cifra. Por este motivo, desde el comienzo se ha tenido presente el asunto de la escalabilidad. Esto plantea ciertos retos, tales como la imposibilidad de hacer uso de tantas antenas como UAVs cuando la cantidad de vehículos comience a ser significativa. De dicha restricción se han derivado numerosos problemas, por lo que ha sido necesario adquirir un profundo conocimiento del sistema para identificar las causas y buscar soluciones. En este documento se detalla todo el proceso y se justifican las decisiones tomadas. Finalmente, se presentan resultados experimentales con hasta 9 UAVs.

In this project, it has been carried out the set-up of a system that enables the simultaneous fly of a large number of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) in a structured environment. The main goal is to serve as an infrastructure for future researches related to multi-UAV systems, allowing the execution of proof-ofconcept tests to validate new algorithms. The UAVs employed are commercially available and especially well-suited for this end, as they constitute an open-source platform. Despite this, their usage as a multi-UAV system is not an out-of-thebox feature and is strongly conditioned by the additional hardware that is available. In our case, we use an indoor positioning system that provides the localization of each drone with high accuracy. At the time of writing this document the system has 10 UAVs. However, this number is expected to be increased in the future. For this reason, we have kept in mind the scalability issue from the beginning. It poses certain challenges, such as the impossibility of using as many antennas as UAVs when the number of these becomes higher. Several problems arose because of this constraint; therefore, a deep understanding of the system was required to identify the causes and propose solutions. In this document, we detail the whole process and justify the decisions taken. Finally, experimental results are provided for up to nine UAVs.