Bitirme projesi: otonom görev ve hassas iniş

Senaryo

Drone 10 m'ye kalkar, dört ara noktadan geçer, iniş bölgesinde ArUco işaretçisini arar, görsel servo ile hizalanıp iner. Görev bir durum makinesiyle yönetilir: KALKIS, ROTA, ARAMA, HIZALAMA, INIS, GERI_DONUS. Bağlantı kesilirse ya da batarya kritik eşiğe inerse drone eve döner; işaretçi 20 s içinde bulunmazsa GPS'le iner.

Gereksinimler (test edilebilir)

• G1: Görev 5 denemenin 5'inde tamamlanır; her ara noktaya kestirime göre 1 m içinde varılır.
• G2: İniş noktası işaretçi merkezine 0,3 m'den yakındır (5 denemenin ortalaması).
• G3: 3 m/s rüzgârda görev yine tamamlanır.
• G4: Telemetri kesilirse drone 10 s içinde Return kipine geçer.
• G5: Batarya kalan oranı kritik eşiğin altına inerse görev bırakılır ve eve dönülür.
• G6: İşaretçi 20 s içinde bulunamazsa GPS'le güvenli iniş yapılır.

Mimari

• Algılama düğümü: kamera görüntüsü → ArUco pozu (solvePnP) → /landing_target.
• Görev düğümü: saf geçiş fonksiyonlu durum makinesi; olaylar telemetriden ve algılamadan gelir.
• Denetim düğümü: ROTA'da MAVSDK görevi ya da offboard konum hedefi, HIZALAMA'da hız komutu.
• Arayüzler: ROS 2 konuları (px4_msgs) ya da MAVSDK; mesaj sözleşmeleri belgelenir.
• Parametreler (kazançlar, eşikler, failsafe) tek bir YAML dosyasında, sürüm denetiminde.

Doğrulama: birim testinden SIL'e

• Birim: durum makinesinin her geçişi, karıştırıcı, PID ve basamak yanıtı ölçütleri (bu dersin testleri gibi).
• Tarayıcı: görev simülasyonunda GPS ve kamera inişinin karşılaştırması; rüzgâr ve GPS hatası taraması.
• SIL: HEADLESS=1 ile Gazebo'da otomatik görev; ULog'dan G1–G6 ölçülür.
• Senaryolar kod olarak: rüzgâr eklentisi, telemetri kesme, batarya eşiğini düşürme.
• CI: birim testleri her itmede, SIL testleri gecelik.

Başlangıç kodu

from enum import Enum, auto

class S(Enum):
    TAKEOFF = auto(); ROUTE = auto(); SEARCH = auto(); ALIGN = auto(); LAND = auto(); RETURN = auto(); DONE = auto()

def next_state(s, ev):
    """Saf geçiş fonksiyonu: birim testle her geçiş doğrulanır. ev: o adımın olayları (dict)"""
    if ev.get("link_lost") or ev.get("battery") == "CRITICAL":     # failsafe her durumdan önce gelir
        return S.RETURN if s not in (S.LAND, S.DONE) else s
    if s is S.TAKEOFF and ev.get("alt_reached"):
        return S.ROUTE
    if s is S.ROUTE and ev.get("last_wp_reached"):
        return S.SEARCH
    if s is S.SEARCH:
        if ev.get("marker_seen"):
            return S.ALIGN
        if ev.get("search_timeout"):                                # işaretçi yoksa GPS'le in
            return S.LAND
    if s is S.ALIGN:
        if not ev.get("marker_seen"):
            return S.SEARCH
        if ev.get("aligned"):
            return S.LAND
    if s in (S.LAND, S.RETURN) and ev.get("landed"):
        return S.DONE
    return s

assert next_state(S.ROUTE, {"link_lost": True}) is S.RETURN
assert next_state(S.SEARCH, {"marker_seen": True}) is S.ALIGN
assert next_state(S.ALIGN, {}) is S.SEARCH
assert next_state(S.LAND, {"battery": "CRITICAL"}) is S.LAND   # inişi bölme

Teslimler

1. 3. üniteden sonra
   Öneri ve gereksinimler

   İki sayfa: G1–G6'yı kendi cümlelerinle test edilebilir yaz, parça listesi ve itki/ağırlık, uçuş süresi hesabı (simülasyonlardan), risk ve tehlike listesi. Depo açıldı, CI ilk testi çalıştırıyor.

   Güç: LiPo, PDB/BEC ve uçuş süresi
2. 6. üniteden sonra
   Denetim ve kestirim

   PID ve tamamlayıcı süzgeç kodun birim testli; basamak yanıtı ölçütleri için eşik testleri; ayar raporu (simülasyon ekran görüntüleriyle).

   PID II: kaskad yönelim denetimi, gürültü ve süzgeçler
3. 8. üniteden sonra
   Ara kontrol: görev

   Mimari belgesi (düğümler, konular, durum makinesi); MAVSDK ya da offboard ile SITL'de dört ara noktalı görev; kayıt ve harita görüntüsü.

   PX4 mimarisi, uçuş kipleri, MAVLink ve MAVSDK
4. 9. üniteden sonra
   Hassas iniş

   ArUco algılama düğümü ve görsel servo; iniş hatası 5 denemede ölçüldü (G2).

   ROS 2 + PX4, SITL ve görüyle hassas iniş
5. 10. üniteden sonra
   SIL testleri, sunum ve rapor

   Rüzgâr, telemetri kesilmesi ve batarya senaryoları otomatik; G1–G6 için kanıt tablosu; 10 dakikalık sunum ve canlı ya da kayıtlı demo; final raporu ve depo.

   Güvenlik, failsafe, mevzuat ve bitirme projesi