Tesis
Low cost antenna array based drone tracking device for outdoor environment
Fecha
2019-08-22Registro en:
OLIVEIRA, Marcos Teixeira de. Low cost antenna array based drone tracking device for outdoor environment. 2019. xxix, 64 f., il. Dissertação (Mestrado em Sistemas Mecatrônicos)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019.
Autor
Oliveira, Marcos Teixeira de
Institución
Resumen
Aplicações para técnicas de Direção de Chegada (DoA) têm crescido drasticamente em
várias áreas, desde os tradicionais sistemas de comunicação sem fio e operações de resgate
até os sistemas GNSS e rastreamento de drones. Particularmente, as forças policiais e as empresas
de segurança têm voltado sua atenção para os dispositivos de rastreamento de drones,
devido ao número de acidentes e incidentes envolvendo estes Veículos Aéreos não Tripulados
(VANTs). Agora, novos sistemas e dispositivos que fornecem segurança a cidadãos
e clientes cresceram e ganharam espaço no mercado. Para detectar a presença de drones e
rastreá-los existe uma variedade de soluções altamente caras no mercado. Porém, a estimativa
da localização de um alvo pode ser obtida usando hardware barato, comprado facimente
no mercado, e com técnicas de Direção de Chegada. Data esta estimativa, algumas ações
podem ser tomadas pelo responsável pela segurança no local. Trabalhos anteriores na estimativa
de direção de chegada usando arranjo de antenas foram propostos, mas sem uma
abordagem prática.
Nesta dissertação, propõe-se um dispositivo de rastreamento de drones baseado em arranjo
de antenas de baixo custo para ambientes externos. A solução proposta é dividida em
partes de hardware e software. A parte de hardware do dispositivo proposto é baseada em
componentes fáceis de serem encontrados no mercado, como um arranjo de antena omnidirecional,
uma plataforma SDR (Rádio Definido por Software) de 4 canais com frequência
de portadora variando de 70 MHz a 6 GHz, uma placa-mãe FPGA e um laptop. A parte
do software inclui algoritmos para calibração, seleção de ordem de modelo (MOS) e estimativa
de DoA, incluindo etapas específicas de pré-processamento para aumentar a precisão
dos cálculos para os métodos de DoA. Avaliamos o desempenho de nossa solução de baixo
custo, proposta para ambientes externos, e de acordo com as medições de campo, mostra-se
que, quando o transmissor está na posição frontal, ou seja, com um DoA variando de -60° a
60°, o máximo e a média dos erros de DoA são 6° e 1,6°, respectivamente.