Prediktivní řízení a stabilizace formace helikoptér pro filmování v šeru

Abstract

Cílem této práce je navrhnout systém pro autonomní stabilizaci formace vícerotorových helikoptér v úloze kooperativního filmování v šeru. Formace se skládá z vícerotorové helikoptéry nesoucí kameru a libovolného počtu dalších robotů vybavených zdrojem světla. Prezentovaný systém využívá principu lídr-následovník a prediktivního řízení na ustupujícím horizontu. Schéma lídr-následovník je navrženo tak, aby bylo využitelné pro dvě techniky osvětlování - tří bodové osvětlení a razantní boční osvětlení. Součástí systému je vyhýbání se kolizím i další omezení, která činí trajektorie proveditelnými a zvyšují kvalitu získaných záběrů. Navržený systém a jeho možné modifikace, které jsou rovněž prezentovány v této práci, jsou ověřeny v četných simulačních experimentech a také v rámci reálného experimentu v modelovaném venkovním prostředí.The aim of this work is to design the system for autonomous stabilization of a formation of multi-rotor helicopters for the cooperative filming in dark conditions. The leader-follower approach and the model predictive control on receding horizon are applied for this purpose. The formation consists of one multi-rotor helicopter carrying a camera and the arbitrary number of multi-rotors carrying light sources. The leader-follower scheme is proposed in the way, that it is suitable for two lighting techniques - Three point lighting and Strong side lighting. The proposed system also deals with the collision avoidance and take into account other constraints to provide feasible trajectories and good quality of acquired videos or photos. The system and its modifications, which are also presented in this work, are verified in numerous simulation experiments and one real experiment conducted in modeled outdoor environment.