Commande et localisation embarquée d'un drone aérien en utilisant la vision

Abstract

Ce travail de these porte sur l'obtention de lois de commandes non lineaires pour la stabilisation d'un drone, ainsi que sur la localisation en utilisant la vision. Une etude bibliographique des differents types de drones et de leurs lois de commandes a d'abord ete menee. Ainsi plusieurs types de lois de commandes ont pu etre testees et comparees sur une plateforme de type avion PVTOL (Planar Vertical Take Off and Landing). Une loi de commande stabilisant un systeme a n integrateurs, basee sur des fonctions de saturations ou chaque etat est separe a ensuite ete proposee. Un prototype de type quadrirotor a alors ete construit. Parallelement, un simulateur pour quadrirotor a ete developpe. Celui-ci permet de faire tourner le programme du quadrirotor sur un ordinateur grâce a un modele dynamique et de fournir des images virtuelles aux algorithmes de vision a tester. Des methodes de traitement d'images ont ensuite ete etudiees. Afin de repondre au critere de calcul embarque, nous avons d'abord etudie une methode legere de flux optique, permettant a un robot mobile d'eviter des obstacles. Puis, des solutions basees sur la stereovision mais utilisant des pointeurs lasers ont ete proposees. La premiere technique permet d'estimer l'attitude, la seconde permet d'effectuer du suivi de mur. Enfin, un schema de controle utilisant un predicteur et un observateur a ete etudie. Cette combinaison prend en compte les eventuels retards dans la boucle de commande, ceux-ci pouvant venir par exemple du temps de traitement video. De plus, le schema propose permet d'utiliser efficacement un capteur ayant une periode d'echantillonnage elevee (la camera) dans une loi de commande plus rapide.