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P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-03-03T21:03:43Z

Papperce : /* Description du projet */

== Description du projet ==
[[File:Video PFE wiki.ogg|thumb|Vidéo de présentation du projet de fin d'étude]]


Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
[[Fichier:systeme.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
 
Téléchargement de la vidéo disponible sur ce [https://mega.co.nz/#!w5FEVRxK!kBFKI8CaOewN7Mrvh9aPz0nhSaWcfRAqn5PQExPUiNc lien]


 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.
[[Fichier:Walkera.jpg|vignette|centre|300px|alt=Drone Walkera Qr x800|Drone WalkeraQr x800 sélectionné pour ce projet]]

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude
[[Fichier:Systeme_S1.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra |Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra]]

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

*Semaine 14, 15 16 :

**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

La rédaction du manuel d'utilisation du drone viendra en complement de la documentation technique que je fournirai à la fin de mon projet. Ces deux documents permettront de facilement reprendre le travail qui aura été fait.
J'ai aussi réfléchi à l'implantation des différents composants dans le boitier que l'on viendra fixer sous le drone. En effet, la centrale inertielle a été placée au centre du boitier afin qu'elle soit sur le même axe que le centre du drone.
[[Fichier:Systeme_S2.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage avec l'ensemble des composants |Schéma du montage avec l'ensemble des composants]]

[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|centre|300px||alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :

**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|centre|300px|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images

*Semaine 20 :
**Programmation de la partie changement de repère pour le calcul des coordonnées du RobuTAINeR.
**Test du programme de traitement d'image avec la cible créée pour le RobuTAINeR.
**Rédaction du rapport de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation de projet de fin d'étude

[[Fichier:Imagecercle.jpg|centre|300px|alt=Résultat du programme détection de cercle | Résultat du programme détection de cercle]]

== Sources, Aides et Rapports ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORTS''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Rapport du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_PFE_Appercé_Pierre.pdf|alt=Rapport du PFE]]

Projets IMA5 2014/2015

2015-03-03T20:39:05Z

Papperce : /* Répartition des binômes */

Merci de référencer vos pages de projets ici. Merci aussi d'uniformiser vos formats que ce soit en regardant la présentation des projets déjà créés ou en allant modifier le format des précédents si votre façon de faire vous semble la meilleure. Dans tous les cas un minimum de communication entre les binômes est conseillée.

== Répartition des binômes ==

<table border="1">
<th>Projet</th>
<th>Elèves</th>
<th>Encadrant Ecole</th>
<th>Rapport décembre</th>
<th>Rapports finaux</th>
<tr>
<td>[[P1 Modélisation et commande de l'auto-ignition d'un moteur HCCI]]</td>
<td>Moulé Alexandre / Taché Clément </td>
<td> Anne-Lise Gehin / Jean-Yves Dieulot </td>
<td>[[Fichier:Rapport decembre moule tache.pdf]] </td>
<td>[[Fichier: RapportFinPFE.pdf]]</td>
</tr>
<tr><td>[[P5 Filtrage des indicateurs numériques de diagnostic]]</td>
<td> ZIOU Ismaïl / HAMZAOUI Oussama </td>
<td> Belkacem Ould Bouamama </td>
<td>[[Fichier:rapport_Z.pdf]]</td>
<td>[[Fichier:Rapport PFE ZIOU HAMZAOUI.pdf]]</td>
</tr>
<tr>
<td>[[P6 Gestion des flux thermiques du bâtiment Polytech]]</td>
<td>Florian Royer / Zohour Assaieb </td>
<td> Belkacem Ould Bouamama </td>
<td> [[Fichier:Rapport_Intermédiaire_Royer_Assaieb.pdf]] </td>
<td> [[Fichier:Rapport_Final_PFE_ProjetP6.pdf]] </td>
</tr>
<tr><td>[[P7 Utilisation d'un Robot Nao pour les enfants autistes]]</td>
<td> Rodriguez Loïc/Ismaïl Tahry</td>
<td> GAPAS/Laurent Grisoni </td>
<td>[[Fichier:Projetpfenaomi.pdf]]</td>
<td>[[Fichier:Rapport PFE RodriguezTahry.pdf]]</td>
<td></td>
</tr>
<tr><td>[[P8 Pilulier]]</td>
<td> Alexandre Mercier / Emile Pinet</td>
<td> Thomas VANTROYS / Alexandre BOE </td>
<td>[[Fichier:Rapport decembre PFE pilulier mercier pinet.pdf]]</td>
<td>[[Fichier:Rapport PFE Pinet Mercier.pdf]]</td>
</tr>
<tr><td>[[P9 Agenda pour personnes non lectrices]]</td>
<td> Cédric DESPREZ & Soufiane HADDAOUI </td>
<td> GAPAS/Laurent Grisoni </td>
<td>[[Fichier:Rapport_MiSoutenance_DESPREZ_HADDAOUI.pdf]]</td>
<td>[[Fichier:RapportFinal_Desprez-Haddaoui.pdf‎]]</td>
</tr>
<tr><td>[[P11 Détecteur d'obstacles pour fauteuils électriques]]</td>
<td> Geoffrey ROSE / Marjorie TIXIER </td>
<td> GAPAS / Blaise Conrard </td>
<td> [[Fichier:Rapport_Intermédiaire_PFE_GAPAS_Rose_Tixier.pdf]]</td>
<td> [[Fichier: Rapport_PFE_Rose_Tixier.pdf]]</td>
<td></td>
</tr>
<tr><td>[[P12 Automatiser à l'aide d'une interface LabView la procédure de mesure de conductivité électrique d'un alternateur à griffes]]</td>
<td> Hugo FONDU </td>
<td> Abdelkader Benabou </td>
<td>[[Fichier:rapport_presoutenance.pdf]]</td>
<td>[[Fichier:Rapport soutenance Fondu.pdf]]</td>
<td>[[Fichier:Video projet Fondu.avi]]</td>
<td></td>
</tr>
<tr><td>[[P13 Construction d'un support motorisé pour la réalisation des essais de décharges électrostatique]]</td>
<td> JEBBARI Zineb / BEKRAOUI Oumaima </td>
<td> Nathalie Rolland </td>
<td> [[Fichier:rapportJebbek.pdf]] </td>
<td> [[Fichier:rapport-final-jebbek.pdf]] </td>
<td></td>
</tr>
<tr><td>[[P19 Contrôle et synchronisation d'instruments en microscopie]]</td>
<td> Simon Duthoit</td>
<td> Samuel Hym </td>
<td></td>
<td>[[Fichier:RapportPFESimonDuthoit.pdf]]</td>
</tr>
<tr><td>[[P21 Balise Bluetooth Low Energy]]</td>
<td> Kévin CHALONO / Armagan YAMNAZ</td>
<td> Thomas VANTROYS </td>
<td> [[ Fichier:ProjetBLE 1 pdf.pdf]]</td>
<td></td>
<td></td>
</tr>
<tr><td>[[P21 Bis Prototypage d'interactions localisées et contextualisées ]]</td>
<td> Olivier Tailliez</td>
<td> Thomas Vantroys / Yvan Peter </td>
<td></td>
<td>[[Fichier: PFE_Olivier_Tailliez.pdf‎]]</td>
</tr>
<tr><td>[[P22 Google Glass en logistique ]]</td>
<td> Jérémy Gondry / Vincent Meunier </td>
<td> Laurent Grisoni </td>
<td>[[Fichier:Rapport_intermediaire_Gondry_Meunier.pdf]]</td>
<td>[[Fichier:Rapport_final_PFE_Meunier_Gondry.pdf]]</td>
</tr>
<tr><td>[[P24 Robot de surveillance domestique]]</td>
<td> Sébastien DELTOMBE </td>
<td> Xavier Redon </td>
<td>[[Fichier:Rapport_PFE_P24_Deltombe.pdf]]</td>
<td></td>
</tr>
<tr><td>[[P25 SmartMeter]]</td>
<td> Thomas Ederlé / Sylvain Fossaert</td>
<td> Guillaume Renault / Xavier Redon / Alexandre Boé </td>
<td> [[Fichier:RapportFossaertEderle.pdf]] </td>
<td> [[Fichier:RapportEderleFossaert.pdf]] </td>
<td></td>
</tr>
<tr><td>[[P26 Vehicule Electrique ]]</td>
<td> Smain Labdouni / Adnane Jaoui </td>
<td> Arnaud Chielens / Philippe Delarue </td>
<td> [[Fichier:RAPPORT_VE_DEC.pdf]]</td>
<td> [[Fichier:Rapport_pfe_Jaoui_Labdouni_Fevrier.pdf]] </td>
</tr>
<tr><td>[[P27 Controle Direct de Puissance d'un Convertisseur Matriciel ]]</td>
<td> Quentin Pesqueux / Nicolas Alexandre </td>
<td> Philippe Delarue </td>
<td> [[Fichier:PFE_IMA5_MATRIX_CONVERTER_Alexandre_Pesqueux.pdf]]</td>
<td> [[Fichier:Rapport_PFE_Alexandre_Pesqueux.pdf]]</td>
<td></td>
</tr>
<tr><td>[[P28 Modélisation d'un robot chirurgical déformable pour la simulation et le contrôle]]</td>
<td> Charlotte BRICOUT / Nathan MARTIN </td>
<td> Jérémie DEQUIDT</td>
<td> [[Fichier:-BRICOUT MARTIN--Rapport PFE.pdf]] </td>
<td> [[Fichier:Rapport PFE VF.pdf]] </td>
<td></td>
</tr>
<tr><td>[[P33 Ligthing contactless / "wireless"]]</td>
<td> Benjamin Lafit </td>
<td> Alexandre Boé </td>
<td> [[Fichier:Rapport_Benjamin_Lafit.pdf]] </td>
<td> [[Fichier:Rapport_Final_Benjamin_Lafit.pdf‎]]</td>
<td></td>
</tr>
<tr><td>[[P35 Hack-a-Wii : Emulation de wiimote pour rendre la Wii accessibles aux personnes handicapées ]]</td>
<td> Fabien Violier </td>
<td> Laurent Grisoni </td>
<td> </td>
<td></td>
</tr>
<tr><td>[[P37 Creation d'un composant d'audit des accès cache mémoire sur un microprocesseur LEON3 simulé en FPGA ]]</td>
<td> Jérôme Vaessen </td>
<td> Julien Cartigny / Pierrick Buret </td>
<td> [[Fichier:Rapport_VAESSEN_presoutenance.pdf‎]] </td>
<td> [[Fichier:Rapport_PFE_P37_VAESSEN_finale.pdf‎]] </td>
<td></td>
</tr>
<tr><td>[[P44 Création d'un systeme domotique sans fil ]]</td>
<td> Benoit MALIAR / Thomas MAURICE</td>
<td> Pierrick BURET / Thomas VANTROYS </td>
<td> [[Fichier:RapportMaliarMauriceDecembre.pdf]] </td>
<td> [[Fichier:Rapport_final_Maliar_Maurice.pdf]]</td>
</tr>
<tr><td>[[P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome]]</td>
<td> Pierre APPERCÉ</td>
<td> Rochdi MERZOUKI </td>
<td>[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]</td>
<td>[[Fichier:Rapport_PFE_Appercé_Pierre.pdf|alt=Rapport du PFE]]</td>
<td>[[Fichier:Video_PFE_wiki.avi‎|alt=Video de présentation de PFE]]</td>
</tr>
<tr><td>[[P46 Simulation Temps Réel d'un Environnement de Robots Autonomes Logisticiens]]</td>
<td> Valentin VERGEZ</td>
<td> Rochdi MERZOUKI </td>
<td></td>
<td></td>
</tr>
<tr><td>[[P57 CHRU Lille : Smart Picking]]</td>
<td> Mathieu Bossennec / Florian Caron</td>
<td> Gwénaëlle Maton / Alexandre Boé / Thomas Vantroys </td>
<td> [[Fichier:Rapport-PFE-SmartPicking-Intermediaire.pdf‎]] </td>
<td> [[Fichier:Rapport-PFE-BOSSENNEC_CARON-SmartPicking.pdf‎]] </td>
</tr>
<tr>
<td>[[P58 Transformation des spectateurs d’un concert en afficheur géant interactif]]</td>
<td> Hautecoeur Mélanie </td>
<td> Alexandre Boé / Thomas Vantroys </td>
<td> </td>
<td>[[Fichier : PFE_Rapport_Hautecoeur_Melanie.pdf‎]]</td>
</tr>
<tr><td>[[P59 Assistance globale pour aide au parking]]</td>
<td> Mathieu GERIER / Céline LY </td>
<td> Alexandre BOE / Thomas VANTROYS </td>
<td>[[Fichier:Rapport_projet_intermediaire_GERIER_LY.pdf]]‎</td>
<td>[[Fichier:Rapport_projet_GERIER_LY.pdf]]</td>
</tr>
</table>

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-03-03T19:17:49Z

Papperce : /* Description du projet */

== Description du projet ==
[[File:Video PFE wiki.ogg|Video PFE wiki]]
 
 
[[File:Video PFE wiki.ogg|thumb|Vidéo de présentation du projet de fin d'étude]]
 
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
[[Fichier:systeme.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.
[[Fichier:Walkera.jpg|vignette|centre|300px|alt=Drone Walkera Qr x800|Drone WalkeraQr x800 sélectionné pour ce projet]]

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude
[[Fichier:Systeme_S1.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra |Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra]]

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

*Semaine 14, 15 16 :

**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

La rédaction du manuel d'utilisation du drone viendra en complement de la documentation technique que je fournirai à la fin de mon projet. Ces deux documents permettront de facilement reprendre le travail qui aura été fait.
J'ai aussi réfléchi à l'implantation des différents composants dans le boitier que l'on viendra fixer sous le drone. En effet, la centrale inertielle a été placée au centre du boitier afin qu'elle soit sur le même axe que le centre du drone.
[[Fichier:Systeme_S2.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage avec l'ensemble des composants |Schéma du montage avec l'ensemble des composants]]

[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|centre|300px||alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :

**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|centre|300px|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images

*Semaine 20 :
**Programmation de la partie changement de repère pour le calcul des coordonnées du RobuTAINeR.
**Test du programme de traitement d'image avec la cible créée pour le RobuTAINeR.
**Rédaction du rapport de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation de projet de fin d'étude

[[Fichier:Imagecercle.jpg|centre|300px|alt=Résultat du programme détection de cercle | Résultat du programme détection de cercle]]

== Sources, Aides et Rapports ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORTS''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Rapport du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_PFE_Appercé_Pierre.pdf|alt=Rapport du PFE]]

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-03-03T19:17:05Z

Papperce : /* Description du projet */

== Description du projet ==
[[File:Video PFE wiki.ogg|Video PFE wiki]]
 
 
[[File:Video PFE wiki.ogg|thumb|Video PFE wiki]]
 
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
[[Fichier:systeme.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.
[[Fichier:Walkera.jpg|vignette|centre|300px|alt=Drone Walkera Qr x800|Drone WalkeraQr x800 sélectionné pour ce projet]]

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude
[[Fichier:Systeme_S1.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra |Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra]]

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*Semaine 14, 15 16 :

**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

La rédaction du manuel d'utilisation du drone viendra en complement de la documentation technique que je fournirai à la fin de mon projet. Ces deux documents permettront de facilement reprendre le travail qui aura été fait.
J'ai aussi réfléchi à l'implantation des différents composants dans le boitier que l'on viendra fixer sous le drone. En effet, la centrale inertielle a été placée au centre du boitier afin qu'elle soit sur le même axe que le centre du drone.
[[Fichier:Systeme_S2.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage avec l'ensemble des composants |Schéma du montage avec l'ensemble des composants]]

[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|centre|300px||alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :

**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|centre|300px|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images

*Semaine 20 :
**Programmation de la partie changement de repère pour le calcul des coordonnées du RobuTAINeR.
**Test du programme de traitement d'image avec la cible créée pour le RobuTAINeR.
**Rédaction du rapport de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation de projet de fin d'étude

[[Fichier:Imagecercle.jpg|centre|300px|alt=Résultat du programme détection de cercle | Résultat du programme détection de cercle]]

== Sources, Aides et Rapports ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORTS''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Rapport du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_PFE_Appercé_Pierre.pdf|alt=Rapport du PFE]]

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-03-03T19:00:17Z

Papperce : /* Description du projet */

== Description du projet ==
[[File:Video PFE wiki.ogg|thumb|Vidéo de description du projet de fin d'étude]]
[[Fichier:Video_PFE_wiki.avi|vignette|alt=Vidéo de description du projet de fin d'étude]]
 
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
[[Fichier:systeme.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.
[[Fichier:Walkera.jpg|vignette|centre|300px|alt=Drone Walkera Qr x800|Drone WalkeraQr x800 sélectionné pour ce projet]]

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude
[[Fichier:Systeme_S1.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra |Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra]]

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*Semaine 14, 15 16 :

**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

La rédaction du manuel d'utilisation du drone viendra en complement de la documentation technique que je fournirai à la fin de mon projet. Ces deux documents permettront de facilement reprendre le travail qui aura été fait.
J'ai aussi réfléchi à l'implantation des différents composants dans le boitier que l'on viendra fixer sous le drone. En effet, la centrale inertielle a été placée au centre du boitier afin qu'elle soit sur le même axe que le centre du drone.
[[Fichier:Systeme_S2.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage avec l'ensemble des composants |Schéma du montage avec l'ensemble des composants]]

[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|centre|300px||alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :

**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|centre|300px|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images

*Semaine 20 :
**Programmation de la partie changement de repère pour le calcul des coordonnées du RobuTAINeR.
**Test du programme de traitement d'image avec la cible créée pour le RobuTAINeR.
**Rédaction du rapport de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation de projet de fin d'étude

[[Fichier:Imagecercle.jpg|centre|300px|alt=Résultat du programme détection de cercle | Résultat du programme détection de cercle]]

== Sources, Aides et Rapports ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORTS''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Rapport du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_PFE_Appercé_Pierre.pdf|alt=Rapport du PFE]]

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-03-03T18:54:25Z

Papperce : /* Description du projet */

== Description du projet ==
[[File:Video PFE wiki.ogg|thumb|Vidéo de description du projet de fin d'étude]] 
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
[[Fichier:systeme.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.
[[Fichier:Walkera.jpg|vignette|centre|300px|alt=Drone Walkera Qr x800|Drone WalkeraQr x800 sélectionné pour ce projet]]

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude
[[Fichier:Systeme_S1.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra |Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra]]

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

*Semaine 14, 15 16 :

**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

La rédaction du manuel d'utilisation du drone viendra en complement de la documentation technique que je fournirai à la fin de mon projet. Ces deux documents permettront de facilement reprendre le travail qui aura été fait.
J'ai aussi réfléchi à l'implantation des différents composants dans le boitier que l'on viendra fixer sous le drone. En effet, la centrale inertielle a été placée au centre du boitier afin qu'elle soit sur le même axe que le centre du drone.
[[Fichier:Systeme_S2.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage avec l'ensemble des composants |Schéma du montage avec l'ensemble des composants]]

[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|centre|300px||alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :

**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|centre|300px|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images

*Semaine 20 :
**Programmation de la partie changement de repère pour le calcul des coordonnées du RobuTAINeR.
**Test du programme de traitement d'image avec la cible créée pour le RobuTAINeR.
**Rédaction du rapport de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation de projet de fin d'étude

[[Fichier:Imagecercle.jpg|centre|300px|alt=Résultat du programme détection de cercle | Résultat du programme détection de cercle]]

== Sources, Aides et Rapports ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORTS''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Rapport du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_PFE_Appercé_Pierre.pdf|alt=Rapport du PFE]]

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-03-03T18:15:10Z

Papperce : /* Description du projet */

== Description du projet ==
[[Fichier:Video_PFE_wiki.avi|vignette|left|200px|alt=Vidéo de présentation du PFE]] 
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
[[Fichier:systeme.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.
[[Fichier:Walkera.jpg|vignette|centre|300px|alt=Drone Walkera Qr x800|Drone WalkeraQr x800 sélectionné pour ce projet]]

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude
[[Fichier:Systeme_S1.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra |Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra]]

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*Semaine 14, 15 16 :

**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

La rédaction du manuel d'utilisation du drone viendra en complement de la documentation technique que je fournirai à la fin de mon projet. Ces deux documents permettront de facilement reprendre le travail qui aura été fait.
J'ai aussi réfléchi à l'implantation des différents composants dans le boitier que l'on viendra fixer sous le drone. En effet, la centrale inertielle a été placée au centre du boitier afin qu'elle soit sur le même axe que le centre du drone.
[[Fichier:Systeme_S2.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage avec l'ensemble des composants |Schéma du montage avec l'ensemble des composants]]

[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|centre|300px||alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :

**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|centre|300px|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images

*Semaine 20 :
**Programmation de la partie changement de repère pour le calcul des coordonnées du RobuTAINeR.
**Test du programme de traitement d'image avec la cible créée pour le RobuTAINeR.
**Rédaction du rapport de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation de projet de fin d'étude

[[Fichier:Imagecercle.jpg|centre|300px|alt=Résultat du programme détection de cercle | Résultat du programme détection de cercle]]

== Sources, Aides et Rapports ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORTS''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Rapport du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_PFE_Appercé_Pierre.pdf|alt=Rapport du PFE]]

Fichier:Video PFE wiki.avi

2015-03-03T18:12:02Z

Papperce : Vidéo de présentation du projet de fin d'étude

Vidéo de présentation du projet de fin d'étude

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-03-03T17:52:44Z

Papperce : /* Description du projet */

== Description du projet ==
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
[[Fichier:systeme.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.
[[Fichier:Walkera.jpg|vignette|centre|300px|alt=Drone Walkera Qr x800|Drone WalkeraQr x800 sélectionné pour ce projet]]

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude
[[Fichier:Systeme_S1.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra |Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra]]

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

*Semaine 14, 15 16 :

**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

La rédaction du manuel d'utilisation du drone viendra en complement de la documentation technique que je fournirai à la fin de mon projet. Ces deux documents permettront de facilement reprendre le travail qui aura été fait.
J'ai aussi réfléchi à l'implantation des différents composants dans le boitier que l'on viendra fixer sous le drone. En effet, la centrale inertielle a été placée au centre du boitier afin qu'elle soit sur le même axe que le centre du drone.
[[Fichier:Systeme_S2.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage avec l'ensemble des composants |Schéma du montage avec l'ensemble des composants]]

[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|centre|300px||alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :

**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|centre|300px|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images

*Semaine 20 :
**Programmation de la partie changement de repère pour le calcul des coordonnées du RobuTAINeR.
**Test du programme de traitement d'image avec la cible créée pour le RobuTAINeR.
**Rédaction du rapport de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation de projet de fin d'étude

[[Fichier:Imagecercle.jpg|centre|300px|alt=Résultat du programme détection de cercle | Résultat du programme détection de cercle]]

== Sources, Aides et Rapports ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORTS''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Rapport du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_PFE_Appercé_Pierre.pdf|alt=Rapport du PFE]]

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-03-03T17:52:23Z

Papperce :

== Description du projet ==
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
[[Fichier:systeme.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]

 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.
[[Fichier:Walkera.jpg|vignette|centre|300px|alt=Drone Walkera Qr x800|Drone WalkeraQr x800 sélectionné pour ce projet]]

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude
[[Fichier:Systeme_S1.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra |Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra]]

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*Semaine 14, 15 16 :

**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

La rédaction du manuel d'utilisation du drone viendra en complement de la documentation technique que je fournirai à la fin de mon projet. Ces deux documents permettront de facilement reprendre le travail qui aura été fait.
J'ai aussi réfléchi à l'implantation des différents composants dans le boitier que l'on viendra fixer sous le drone. En effet, la centrale inertielle a été placée au centre du boitier afin qu'elle soit sur le même axe que le centre du drone.
[[Fichier:Systeme_S2.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage avec l'ensemble des composants |Schéma du montage avec l'ensemble des composants]]

[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|centre|300px||alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :

**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|centre|300px|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images

*Semaine 20 :
**Programmation de la partie changement de repère pour le calcul des coordonnées du RobuTAINeR.
**Test du programme de traitement d'image avec la cible créée pour le RobuTAINeR.
**Rédaction du rapport de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation de projet de fin d'étude

[[Fichier:Imagecercle.jpg|centre|300px|alt=Résultat du programme détection de cercle | Résultat du programme détection de cercle]]

== Sources, Aides et Rapports ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORTS''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Rapport du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_PFE_Appercé_Pierre.pdf|alt=Rapport du PFE]]

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-03-03T17:51:22Z

Papperce : /* Description du projet */

== Description du projet ==
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
[[Fichier:systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]

 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.
[[Fichier:Walkera.jpg|vignette|centre|300px|alt=Drone Walkera Qr x800|Drone WalkeraQr x800 sélectionné pour ce projet]]

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude
[[Fichier:Systeme_S1.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra |Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra]]

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

*Semaine 14, 15 16 :

**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

La rédaction du manuel d'utilisation du drone viendra en complement de la documentation technique que je fournirai à la fin de mon projet. Ces deux documents permettront de facilement reprendre le travail qui aura été fait.
J'ai aussi réfléchi à l'implantation des différents composants dans le boitier que l'on viendra fixer sous le drone. En effet, la centrale inertielle a été placée au centre du boitier afin qu'elle soit sur le même axe que le centre du drone.
[[Fichier:Systeme_S2.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage avec l'ensemble des composants |Schéma du montage avec l'ensemble des composants]]

[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|centre|300px||alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :

**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|centre|300px|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images

*Semaine 20 :
**Programmation de la partie changement de repère pour le calcul des coordonnées du RobuTAINeR.
**Test du programme de traitement d'image avec la cible créée pour le RobuTAINeR.
**Rédaction du rapport de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation de projet de fin d'étude

[[Fichier:Imagecercle.jpg|centre|300px|alt=Résultat du programme détection de cercle | Résultat du programme détection de cercle]]

== Sources, Aides et Rapports ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORTS''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Rapport du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_PFE_Appercé_Pierre.pdf|alt=Rapport du PFE]]

Fichier:Rapport PFE Appercé Pierre.pdf

2015-02-24T10:53:33Z

Papperce : a téléversé une nouvelle version de « Fichier:Rapport PFE Appercé Pierre.pdf »

Rapport de PFE

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-24T10:27:32Z

Papperce : /* Sources, Aides et Rapports */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.
[[Fichier:Walkera.jpg|vignette|centre|300px|alt=Drone Walkera Qr x800|Drone WalkeraQr x800 sélectionné pour ce projet]]

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude
[[Fichier:Systeme_S1.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra |Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra]]

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*Semaine 14, 15 16 :

**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

La rédaction du manuel d'utilisation du drone viendra en complement de la documentation technique que je fournirai à la fin de mon projet. Ces deux documents permettront de facilement reprendre le travail qui aura été fait.
J'ai aussi réfléchi à l'implantation des différents composants dans le boitier que l'on viendra fixer sous le drone. En effet, la centrale inertielle a été placée au centre du boitier afin qu'elle soit sur le même axe que le centre du drone.
[[Fichier:Systeme_S2.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage avec l'ensemble des composants |Schéma du montage avec l'ensemble des composants]]

[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|centre|300px||alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :

**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|centre|300px|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images

*Semaine 20 :
**Programmation de la partie changement de repère pour le calcul des coordonnées du RobuTAINeR.
**Test du programme de traitement d'image avec la cible créée pour le RobuTAINeR.
**Rédaction du rapport de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation de projet de fin d'étude

[[Fichier:Imagecercle.jpg|centre|300px|alt=Résultat du programme détection de cercle | Résultat du programme détection de cercle]]

== Sources, Aides et Rapports ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORTS''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Rapport du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_PFE_Appercé_Pierre.pdf|alt=Rapport du PFE]]

Fichier:Rapport PFE Appercé Pierre.pdf

2015-02-24T10:27:16Z

Papperce : Rapport de PFE

Rapport de PFE

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-24T10:23:52Z

Papperce : /* Historique du projet */

Fichier:Imagecercle.jpg

2015-02-24T10:22:29Z

Papperce : Détection de la cible pour me RobuTAINeR (cercle noir)

Détection de la cible pour me RobuTAINeR (cercle noir)

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-24T10:19:45Z

Papperce : /* Historique du projet */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.
[[Fichier:Walkera.jpg|vignette|centre|300px|alt=Drone Walkera Qr x800|Drone WalkeraQr x800 sélectionné pour ce projet]]

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude
[[Fichier:Systeme_S1.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra |Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra]]

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*Semaine 14, 15 16 :

**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

La rédaction du manuel d'utilisation du drone viendra en complement de la documentation technique que je fournirai à la fin de mon projet. Ces deux documents permettront de facilement reprendre le travail qui aura été fait.
J'ai aussi réfléchi à l'implantation des différents composants dans le boitier que l'on viendra fixer sous le drone. En effet, la centrale inertielle a été placée au centre du boitier afin qu'elle soit sur le même axe que le centre du drone.
[[Fichier:Systeme_S2.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage avec l'ensemble des composants |Schéma du montage avec l'ensemble des composants]]

[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|centre|300px||alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :

**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|centre|300px|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images

*Semaine 20 :
**Programmation de la partie changement de repère pour le calcul des coordonnées du RobuTAINeR.
**Rédaction du rapport de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation de projet de fin d'étude

== Sources, Aides et Rapports ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORTS''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Rapport du projet de fin d'études :

Fichier:Systeme S2.png

2015-02-24T10:19:06Z

Papperce : Schéma du montage avec l'ensemble des composants

Schéma du montage avec l'ensemble des composants

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-24T10:16:30Z

Papperce : /* Cahier des charges */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.
[[Fichier:Walkera.jpg|vignette|centre|300px|alt=Drone Walkera Qr x800|Drone WalkeraQr x800 sélectionné pour ce projet]]

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude
[[Fichier:Systeme_S1.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra |Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra]]

*Semaine 14, 15 16 :

**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

La rédaction du manuel d'utilisation du drone viendra en complement de la documentation technique que je fournirai à la fin de mon projet. Ces deux documents permettront de facilement reprendre le travail qui aura été fait.
J'ai aussi réfléchi à l'implantation des différents composants dans le boitier que l'on viendra fixer sous le drone. En effet, la centrale inertielle a été placée au centre du boitier afin qu'elle soit sur le même axe que le centre du drone.
[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|centre|300px||alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :

**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|centre|300px|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images

*Semaine 20 :
**Programmation de la partie changement de repère pour le calcul des coordonnées du RobuTAINeR.
**Rédaction du rapport de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation de projet de fin d'étude

== Sources, Aides et Rapports ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORTS''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Rapport du projet de fin d'études :

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-24T10:15:00Z

Papperce : /* Historique du projet */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude
[[Fichier:Systeme_S1.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra |Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra]]

*Semaine 14, 15 16 :

**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

La rédaction du manuel d'utilisation du drone viendra en complement de la documentation technique que je fournirai à la fin de mon projet. Ces deux documents permettront de facilement reprendre le travail qui aura été fait.
J'ai aussi réfléchi à l'implantation des différents composants dans le boitier que l'on viendra fixer sous le drone. En effet, la centrale inertielle a été placée au centre du boitier afin qu'elle soit sur le même axe que le centre du drone.
[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|centre|300px||alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :

**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|centre|300px|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images

*Semaine 20 :
**Programmation de la partie changement de repère pour le calcul des coordonnées du RobuTAINeR.
**Rédaction du rapport de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation de projet de fin d'étude

== Sources, Aides et Rapports ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORTS''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Rapport du projet de fin d'études :

Fichier:Walkera.jpg

2015-02-24T10:12:23Z

Papperce : drone Walkera QR x800

drone Walkera QR x800

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-24T10:10:09Z

Papperce : /* Historique du projet */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude
[[Fichier:Systeme_S1.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra |Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra]]

*Semaine 14, 15 16 :

**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

La rédaction du manuel d'utilisation du drone viendra en complement de la documentation technique que je fournirai à la fin de mon projet. Ces deux documents permettront de facilement reprendre le travail qui aura été fait.
J'ai aussi réfléchi à l'implantation des différents composants dans le boitier que l'on viendra fixer sous le drone. En effet, la centrale inertielle a été placée au centre du boitier afin qu'elle soit sur le même axe que le centre du drone.
[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|centre|300px||alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :

**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|centre|300px||alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images

*Semaine 20 :
**Programmation de la partie changement de repère pour le calcul des coordonnées du RobuTAINeR.
**Rédaction du rapport de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation de projet de fin d'étude

== Sources, Aides et Rapports ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORTS''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Rapport du projet de fin d'études :

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-24T10:08:05Z

Papperce : /* Sources, Aides et Rapport */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude
[[Fichier:Systeme_S1.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra |Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra]]

*Semaine 14, 15 16 :
[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]
**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

La rédaction du manuel d'utilisation du drone viendra en complement de la documentation technique que je fournirai à la fin de mon projet. Ces deux documents permettront de facilement reprendre le travail qui aura été fait.
J'ai aussi réfléchi à l'implantation des différents composants dans le boitier que l'on viendra fixer sous le drone. En effet, la centrale inertielle a été placée au centre du boitier afin qu'elle soit sur le même axe que le centre du drone.

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]
**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images

*Semaine 20 :
**Programmation de la partie changement de repère pour le calcul des coordonnées du RobuTAINeR.
**Rédaction du rapport de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation de projet de fin d'étude

== Sources, Aides et Rapports ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORTS''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Rapport du projet de fin d'études :

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-24T10:07:26Z

Papperce : /* Historique du projet */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude
[[Fichier:Systeme_S1.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra |Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra]]

*Semaine 14, 15 16 :
[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]
**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

La rédaction du manuel d'utilisation du drone viendra en complement de la documentation technique que je fournirai à la fin de mon projet. Ces deux documents permettront de facilement reprendre le travail qui aura été fait.
J'ai aussi réfléchi à l'implantation des différents composants dans le boitier que l'on viendra fixer sous le drone. En effet, la centrale inertielle a été placée au centre du boitier afin qu'elle soit sur le même axe que le centre du drone.

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]
**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images

*Semaine 20 :
**Programmation de la partie changement de repère pour le calcul des coordonnées du RobuTAINeR.
**Rédaction du rapport de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation de projet de fin d'étude

== Sources, Aides et Rapport ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORT''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-20T10:18:07Z

Papperce : /* Historique du projet */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude
[[Fichier:Systeme_S1.png|vignette|centre|300px|alt=Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra |Schéma du montage permettant de tester le GPS, l'altimètre et la caméra]]

*Semaine 14, 15 16 :
[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]
**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

La rédaction du manuel d'utilisation du drone viendra en complement de la documentation technique que je fournirai à la fin de mon projet. Ces deux documents permettront de facilement reprendre le travail qui aura été fait.
J'ai aussi réfléchi à l'implantation des différents composants dans le boitier que l'on viendra fixer sous le drone. En effet, la centrale inertielle a été placée au centre du boitier afin qu'elle soit sur le même axe que le centre du drone.

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]
**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images


 
 

== Sources, Aides et Rapport ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORT''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Fichier:Systeme S1.png

2015-02-20T10:10:10Z

Papperce : Câblage des composants (Altimètre, module GPS, camera)

Câblage des composants (Altimètre, module GPS, camera)

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-16T08:42:12Z

Papperce : /* Historique du projet */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude

*Semaine 14, 15 16 :
[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]
**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

La rédaction du manuel d'utilisation du drone viendra en complement de la documentation technique que je fournirai à la fin de mon projet. Ces deux documents permettront de facilement reprendre le travail qui aura été fait. 
J'ai aussi réfléchi à l'implantation des différents composants dans le boitier que l'on viendra fixer sous le drone. En effet, la centrale inertielle a été placée au centre du boitier afin qu'elle soit sur le même axe que le centre du drone.

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]
**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images


 
 

== Sources, Aides et Rapport ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORT''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-16T08:41:44Z

Papperce :

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude

*Semaine 14, 15 16 :
[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]
**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

La rédaction du manuel d'utilisation du drone viendra en complement de la documentation technique que je fournirai à la fin de mon projet. Ces deux documents permettront de facilement reprendre le travail qui aura été fait. 
J'ai aussi réfléchi à l'implantation des différents composants dans le boitier que l'on viendra fixer sous le drone. En effet, la centrale inertielle a été placée au centre du boitier afin qu'elle soit sur le même axe que le centre du drone.

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]
**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images


 
 

== Sources, Aides et Rapport ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORT''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-16T08:25:42Z

Papperce : /* Historique du projet */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude

*Semaine 14, 15 16 :
[[Fichier:Schéma_Boitier.png|vignette|alt=Schéma du boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Schéma du boitier avec l'ensemble des composants (vue de profil)]]
**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]
**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images


 
 

== Sources, Aides et Rapport ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORT''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Fichier:Schéma Boitier.png

2015-02-16T08:25:02Z

Papperce : (Le schéma du boitier (vue en coupe de profil))

(Le schéma du boitier (vue en coupe de profil))

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-16T08:18:08Z

Papperce : /* Historique du projet */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude

*Semaine 14, 15 16 :
**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :
[[Fichier:Boitier_raspberry.png|vignette|alt=Boitier qui sera fixer sous le drone contenant l'ensemble des composants |Boitier avec l'ensemble des composants]]
**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images


 
 

== Sources, Aides et Rapport ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORT''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Fichier:Boitier raspberry.png

2015-02-16T08:13:12Z

Papperce : Photo de l'intérieur du boitier qui permet de transporter sous le drone l'ensemble les composants.

Photo de l'intérieur du boitier qui permet de transporter sous le drone l'ensemble les composants.

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-16T08:10:10Z

Papperce : /* Historique du projet */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude

*Semaine 14, 15 16 :

**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :
**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images
 
 

== Sources, Aides et Rapport ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORT''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-16T07:46:06Z

Papperce : /* Historique du projet */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude

*Semaine 14, 15 16 :
**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :
**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.

*Semaine 19 :
**Communication entre les deux modules radio Xbee.
**Vérification de la quantité d'information transmise par les modules radio Xbee et de la portée
**Reprise du programme de traitement d'images
 
 

== Sources, Aides et Rapport ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORT''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-05T16:40:36Z

Papperce : /* Historique du projet */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude

*Semaine 14, 15 16 :
**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min à basse altitude < 5 m)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :
**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
**Réalisation de vols d'essai du drone (3 min et 4 min), à une altitude moyenne comprise entre 15 et 20 m.
 
 

== Sources, Aides et Rapport ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORT''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-05T16:34:21Z

Papperce : /* Historique du projet */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude

*Semaine 14, 15 16 :
**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication d'un prototype de boitier en carton pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :
**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
 
 

== Sources, Aides et Rapport ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORT''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-05T15:48:48Z

Papperce : /* Historique du projet */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude

*Semaine 14, 15 16 :
**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :
**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone
 
 

== Sources, Aides et Rapport ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORT''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-05T15:48:01Z

Papperce : /* Sources, Aides et Rapport */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude

*Semaine 14, 15 16 :
**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :
**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

== Sources, Aides et Rapport ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

Communication série : 
https://jeffskinnerbox.wordpress.com/2012/12/05/raspberry-pi-serial-communication/
 

'''RAPPORT''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-05T15:46:18Z

Papperce : /* Sources, Aides et Rapport */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude

*Semaine 14, 15 16 :
**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :
**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

== Sources, Aides et Rapport ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu 
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661
 

'''RAPPORT''' :

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-05T15:44:43Z

Papperce : /* Sources, Aides et Rapport */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude

*Semaine 14, 15 16 :
**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :
**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

== Sources, Aides et Rapport ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu 

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Configuration du bus I2C sur la Raspberry Pi 
https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/configuring-i2c

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-05T15:43:36Z

Papperce : /* Rapport, sources et aides */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude

*Semaine 14, 15 16 :
**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :
**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

== Sources, Aides et Rapport ==

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu 

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]
 

'''AIDES''' :

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 
 

Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi 

Comprendre les trames GPS (NMEA) 
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=17661

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-02-03T13:29:02Z

Papperce : /* Historique du projet */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement

Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude

*Semaine 14, 15 16 :
**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min)
**Rédaction d'un manuel d'utilisation simplifié pour PFE (Drone, télécommande, Raspberry)
**Réalisation d'un schéma de boitier pour transporter l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 17 :
**Centrale inertielle
**Test de communication avec la centrale inertielle
**Fabrication prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

*Semaine 18 :
**Module radio Xbee
**Programme liaison série (PC -> module radio et Raspberry -> module Radio)
**Réalisation d'un second prototype de boitier pour embarquer l'ensemble des composants sous le drone

== Rapport, sources et aides ==

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 
Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2015-01-16T21:35:51Z

Papperce : /* Historique du projet */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement
Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)

*Semaine 13 :
**Rédaction du rapport intermédiaire de projet de fin d'étude
**Réalisation de la présentation intermédiaire de projet de fin d'étude

*Semaine 14 et 15 :
**Vérification du bon fonctionnement du drone (test en extérieur, vol court < 5 min)

== Rapport, sources et aides ==

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 
Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2014-12-17T08:30:42Z

Papperce : /* Historique du projet */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement
Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)
 
 
J'ai estimé l'avancement du projet à 17% à la fin de ces 12 semaines.
 

== Rapport, sources et aides ==

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 
Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2014-12-17T08:29:01Z

Papperce : /* Historique du projet */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement
Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans utiliser le drone)
 
 
 

== Rapport, sources et aides ==

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 
Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2014-12-17T08:28:04Z

Papperce : /* Les points-clés du projet */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Gérer les communications entre le RobuTAINeR et le drone
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement
Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans essai avec le drone)
 
 
 

== Rapport, sources et aides ==

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 
Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2014-12-17T08:27:11Z

Papperce : /* Découpage des différentes missions */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Les points-clés du projet ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Transmettre la position calculée au RobuTAINeR
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement
Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans essai avec le drone)
 
 
 

== Rapport, sources et aides ==

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 
Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2014-12-17T08:24:56Z

Papperce : /* Spécifications techniques */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Découpage des différentes missions ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Transmettre la position calculée au RobuTAINeR
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement
Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans essai avec le drone)
 
 
 

== Rapport, sources et aides ==

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 
Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2014-12-17T08:24:38Z

Papperce : /* Spécifications techniques */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.
 
 

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Découpage des différentes missions ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Transmettre la position calculée au RobuTAINeR
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement
Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans essai avec le drone)
 
 
 

== Rapport, sources et aides ==

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 
Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi

P45 Aide à la navigation d'un véhicule autonome

2014-12-17T08:24:20Z

Papperce : /* Cahier des charges */

== Description du projet ==
[[Fichier:Systeme.png|vignette|alt=Schéma représentant le système (RobuTAINeR et drone)]]
Le RobuTAINeR est un véhicule poids lourd, omnidirectionnel, sur-actionné et électrique a été développé dans le cadre du projet InTraDE pour le transport du fret à l’intérieur d’espaces confinés portuaires. Ce dernier est autonome et s’adapte à l’environnement d’exploitation. Pour assurer une autonomie de navigation précise, le véhicule dispose d’un système GPS pour son positionnement. Malheureusement le signal GPS est souvent perturbé dans un environnement portuaire, par la présence de conteneurs, bâtiments, arbres,..etc. Dans le cadre de ce projet, on se propose de tester la faisabilité de corriger la navigation du véhicule autonome par un drone volant à proximité. Le drone va échanger avec le véhicule à chaque fois que ce dernier diverge de sa trajectoire, après une perte de l’information GPS ou bien pour une autre cause.
 
 
 
 
 
 
 

== Cahier des charges ==

=== Conditions d'utilisation ===
Pour cette étude de faisabilité, l'environnement de fonctionnement sera très simplifié. C'est-à-dire que le drone ne sera utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques et que l'espace dans lequel il se déplace sera dépourvu de tout obstacle.
Pour les conditions atmosphériques, le vent devra être faible pour que le drone puisse facilement suivre le RobuTAINeR et le temps devra être beau (en effet le drone n'est pas prévu pour effectuer un vol par temps pluvieux).
Au niveau des obstacles, le port est un environement dangereux pour le drone. La présence de câbles aériens, de murs de conteneurs, ainsi que de grues rendent le survol à basse altitude risqué.

===Définition des besoins===
Le drone devra être capable de recevoir un signal GPS et de l'interpréter. Ce qui veut dire que le drone devra emporter l'équipement nécessaire pour qu'à partir du signal GPS et d'autres capteurs, il puisse en déduire sa position (coordonnées GPS , altitude, orientation).
L'autonomie requise pour le drone devra être d'une trentaine de minutes.

===Spécifications techniques===
Afin de ne pas perturber le comportement du drone et de ne pas réduire son autonomie, l'équipement nécessaire à l'accomplissement de sa mission sera séparé de son équipement d'origine. L'appareillage devra donc avoir sa propre source d'énergie, ses propres capteurs et une gestion des données séparée. L'ensemble devra également respecter l'autonomie demandée.
La communication entre le drone et le RobuTAINeR devra être de bonne qualité et résistante au milieu portuaire (émission et réception dans un environement sujet aux perturbations).
Le drone devra effectuer un vol stabilisé au dessus du RobuTAINeR à une altitude d'environ 30 mètres.

== Le véhicule autonome et le drone ==
=== Le RobuTAINeR ===
[[Fichier:Composition_RobuTAINeR.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le RobuTAINeR pour le projet|Éléments ajoutés sur le RobuTAINeR pour le projet]]
Il s’agit du premier véhicule robotisé capable de naviguer de manière autonome et sûre en se ren- dant d’un point à un autre grâce à un itinéraire préétabli. En programmant ses déplacements, le robot va augmenter les cadences et aider les acteurs portuaires à gagner en productivité. Le RobuTainer s’adapte à l’environnement existant tout en limitant les risques de dysfonctionnement grâce à ses 8 roues motorisées (soit 4 pour la traction et 4 pour la direction).
Il embarque des capteurs laser qui détectent les obstacles ou les piétons, une centrale inertielle cou- plée à un récepteur GPS pour se repérer dans l’espace, un émetteur et un récepteur GSM reliés à l’ordinateur de bord. « RobuTainer est piloté automatiquement ou manuellement par le docker. Il fait l’objet d’un suivi à distance par un serveur dédié qui comporte également des fonctions de simulation pour programmer ses missions. L’objectif étant de doper la compétitivité des ports du nord-ouest de l’Europe situés le long du littoral partant de l’Irlande jusqu’au Pays-Bas. Une région où les acteurs portuaires souffrent d’un manque d’espace, d’une congestion du trafic et de la pollution.

 

=== Le drone ===
[[Fichier:Composition_Drone.png|vignette|alt=Schéma des composants installés sur le Drone pour le projet|Éléments ajoutés au Drone pour le projet]]
Le drone est le moyen qui a été choisi pour aider le RobuTAINeR à naviguer dans le port. Il permet de survoler les murs de conteneur. 
Pour ce projet nous allons utiliser un drone quadricoptère le Walkera QR x800. C'est un drone avec une bonne autonomie de vol (environ 40 min) et dont la forme permet facilement l'ajout de materiel supplémentaire. 
Il aura pour principale mission d'assurer la continuité du signal GPS. C'est à dire que lorsque le RobuTAINeR sera sur le point de perdre le signal GPS, le drone relaiera le signal GPS (comme le fait un satellite).
 

== Découpage des différentes missions ==
#Localiser la position du drone à l'aide des coordonnées GPS, de la centrale inertielle et de l'altimètre.
#Repérer le RobuTAINeR depuis le drone grâce à la caméra.
#Calculer les coordonnées GPS du RobuTAINeR à partir des informations récupérées lors des deux précédentes missions
#Transmettre la position calculée au RobuTAINeR
 
 
 

== Historique du projet ==

*Semaine 1 :
**Établir le cahier des charges;
**Rechercher les composants nécessaires;
**Commander les composants;
Pour la recherche des composants, j'ai bénéficié de l'aide et de l'expérience de M. Merzouki et M. Coelen. Cette commande devait être prête pour la fin de la semaine afin de recevoir le plus rapidement les composants. 

*Semaine 2 :
**Rechercher de la documentation sur le système d'exploitation Raspberry
N'ayant pas reçu les composants, la deuxième semaine a été axée sur la recherche de documentation et plus précisément sur la Raspberry. 

*Semaine 3 :
**Rechercher de la documentation pour le traitement d'images;
**Rechercher la composition et la transmission d'un signal GPS;
**Vérifier les composants à la réception de la commande.
En début de semaine, j'ai continué mon travail de recherche en particulier sur les domaines que je maîtrisais mal. En fin de semaine, une grande partie des composants avait été reçu. J'ai donc pu identifier les problèmes liés au composants (exemple : le boitier de la Raspberry qui n'était pas le bon). 

*Semaine 4 :
**Installer le système d'exploitation Raspbian sur la carte SD de la Raspnerry
**Installer les différentes librairie nécessaire faire du traitement d'image
L'installation du système Raspbian sur la Raspberry c'est déroulé sans encombre. J'en ai profité pour installer les librairies nécessaires au test de la caméra prévu pour la semaine suivante. 

*Semaine 5 :
**Tester la camera de la Raspberry
Lors de cette semaine, je me suis concentré sur la caméra de la Raspberry (capacité de traitement, qualité de l'image, traitements possibles). J'ai écrit plusieurs programmes afin de tester son fonctionnement (prise de photos à intervalle régulier, enregistrement de vidéos). 

*Semaine 6 :
**Recherche dans le but de faire un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR

*Semaine 7 :
**Ébauche un programme de reconnaissance de "cible" (forme, couleur), pour que le drone puisse localiser le RobuTAINeR
À la fin de cette semaine, M. Merzouki et moi avons décidé de mettre cette partie du projet en pause et de se focaliser sur deux autres tâches; le drone (capteur de pression et GPS) et la communication. 

*Semaines 8 et 9 :
**Recherche de documentation sur l'altimètre et le module de radio-communication.
**Réalisation du schéma simplifié du boitier de protection des composants embarqués sur le drone
Durant ces deux semaines, je n'ai pas eu beaucoup d'heures attribuées au projet, j'ai donc principalement fait des recherches dans le but de faciliter le travail sur les composants de la semaine suivante. 

*Semaines 10 et 11 :
**Soudure de l'altimètre (BMP180)
**Écriture du programme de l'altimètre
**Vérification du fonctionnement
Mon travail lors de ces deux semaines s'est concentré sur l'altimètre. Au final, j'ai un programme qui renvoie les informations suivantes, température, pression atmosphérique et altitude. Cependant, les tests réalisés ont mis en évidence un problème au niveau de l'altitude. Alors que le capteur reste sur le bureau, la différence entre l'altitude maximale et minimale observée sur une dizaine de mesures est de 8m. 

*Semaine 12 :
**Soudure des composants
**Travail sur le GPS
**Test et vérification des réglages de la télécommande du drone (sans essai avec le drone)
 
 
 

== Rapport, sources et aides ==

Rapport intermédiaire du projet de fin d'études : 
[[Fichier:Rapport_Mi-PFE_Apperce_Pierre.pdf|alt=Rapport intermédiaire du PFE]]

Lien vers le site InTraDE (Intelligent Transportation for Dynamic Environment) 
http://www.intrade-nwe.eu

Installation de "RASPBIAN" sur la carte SD à partir d'un MAC OS 
http://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/mac.md 
Programmer une raspberry pi à partir d'un MAC via SSH 
http://the-raspberry.com/ssh-raspberry-pi