Millora de la comunicació aire-terra del pilot automàtic Paparazzi

Abstract

The Paparazzi project is both an autopilot and ground station free software for Unmanned Air Vehicles (UAVs), also called drones. The objective of this work is to upgrade the wireless communication of this autopilot as well as all the related software that can be involved. Basically what we are going to change are the next three points: first, how the communication messages are managed by the system, decreasing the limitations that the old system has. Second, redefine the communication protocol, making it more complete and also efficient when possible. And third, create a basic compatibility with additional ground station software by implementing a new protocol. This protocol is called Mavlink and it is used by many autopilot hardware and ground station software. To implement the upgrades two programming languages are going to be used: OCaml and C. Almost all the code in C, due to that this is the main language of the autopilot side, it is done in form of Macros to reduce the need of computing resources. The ground station is developed in OCaml. XML is used to create configuration files. The decision of doing this upgrade comes from the expressed needs in the Paparazzi developer forums, and also the needs of the ENAC Paparazzi team. Needs of incrementing the number of communication messages that can be defined, but doing it in some ordered way and not making it more chaotic. The need of more freedom when using these messages and the fields that they contain. And the willing of being compatible with third party software. In this work we will see how the Paparazzi software needed a renovation in some aspects because it was reaching its limits, how we can do it and be prepared for future applications and a possible grow of users, and how to make all of this in an efficient way, simplifying the user experience.

Català: El projecte Paparazzi és tant un software de pilot automàtic com un software d’estació de terra gratuïts per Vehicles Aeris no Tripulats, també anomenats drons. L’objectiu d’aquest treball és millorar la comunicació sense fils d’aquest pilot automàtic, inclòs tot el software que pot estar relacionat. Bàsicament el que canviarem són els següents tres punts: En primer lloc, com els missatges de comunicació són manegats pel sistema, reduint les limitacions que té l’antic sistema. En segon lloc, redefinir el protocol de comunicació, fent-lo més complert i també eficient quan sigui possible. I en tercer lloc, crear una compatibilitat bàsica amb altres softwares d’estacions de terra implementant un nou protocol. Aquest protocol s’anomena Mavlink i és utilitzat per un gran nombre de pilots automàtics i estacions de terra. Per implementar la millora en el software dos llenguatges de programació seran utilitzats: OCaml i C. Quasi tot el codi en C està programat en forma de Macros per reduir la necessitat de recursos computacionals degut a que és el llenguatge principal utilitzat en el costat del pilot automàtic. La estació de terra està desenvolupada en OCaml. Per crear arxius de configuració s’utilitza XML. La decisió de fer aquesta millora prové de necessitats expressades en els f `orums de programadors de Paparazzi i també de les necessitats de l’equip Paparazzi ENAC. Necessitats d’incrementar el nombre de missatges de comunicació que poden ser definits, però implementant-ho d’alguna manera ordenada i no fent-ho més caètic. La necessitat de tenir més llibertat quan s’utilitzen aquests missatges i els camps que contenen. I el desig de ser compatibles amb tercers softwares. En aquest treball veurem com el software Paparazzi necessitava una renovació en alguns aspectes per que estava arribant als seus límits. Com fer-ho i estar preparats per futures aplicacions i un possible increment d’usuaris. I com fer tot això d’una manera eficient, simplificant l’experiència de l’usuari.