Localização e navegação global do ATLASCAR2 usando GNSS e interface com mapas on-line

Abstract

Os veículos totalmente autónomos, ou veículos sem condutor, são veículos que apenas necessitam que o utilizador ou algum sistema indique o local de destino. Nesse sentido, a presente dissertação tem como objetivos obter a localização global do veículo ATLASCAR 2 e estabelecer um sistema de planeamento e execução de rotas entre a posição corrente e uma determinada posição de destino. A estas finalidades são associadas as tarefas de desenvolver uma interface gráfica em ambiente ROS e implementar um sistema de monitorização remota do estado do veículo através de uma página web. A tarefa de localizar no globo o veículo foi realizada através da instalação e configuração do sensor Novatel SPAN IGM A1. Este sensor integra o sistema de navegação global por satélite com um sistema de navegação inercial, de modo a obter-se leituras de posição absoluta com grande precisão. A navegação global utiliza os pontos de rota obtidos através da descodificação das rotas geradas pelo serviço externo Google Maps API Directions que, posteriormente, são geridos através de uma metodologia de planeamento global que visa fornecer ao módulo planeador local um segmento de caminho indicativo da direção que o veículo deve seguir para chegar ao destino. O planeador global está preparado para proceder ao cálculo de uma nova rota quando o veículo sai da rota estabelecida. Todas as variáveis relativas à localização e navegação global podem ser visualizadas em tempo real através da aplicação Mapviz, para a qual foram desenvolvidos plugins que permitem ao utilizador estabelecer uma missão e acompanhar a execução da mesma. O sistema de monitorização remota é centrado no desenvolvimento de uma base de dados em Postgresql, que é acedida remotamente a partir do veículo para o fornecimento de informação sobre o seu estado. Por fim, foi testado o desempenho do sensor em situações críticas e avaliado o funcionamento da metodologia de planeamento e execução de rota desenvolvida nesta dissertação. Nos testes realizados, o sensor mostra que mesmo em situações mais complicadas, consegue fornecer uma solução de posicionamento que não coloca em causa o funcionamento do módulo de navegação global e em condições favoráveis a incerteza na localização é bastante inferior a um metro.

Fully autonomous vehicles, or vehicles without drivers, are vehicles that only require the user or some system to provide the destination. Therefore, this dissertation aims to obtain the global location of the ATLASCAR 2 vehicle and establish a system for planning and executing routes between the current position and a certain destination position. These purposes are related to the tasks of developing a graphical interface in ROS environment and of implementing a remote monitoring system of the vehicle’s status through a web page. The task of locating the vehicle on the globe was accomplished by installing and configuring the Novatel SPAN IGM A1 sensor. This sensor integrates a global navigation satellite system and an inertial navigation system, in order to obtain absolute position readings with great precision. The global navigation uses the route points obtained by decoding routes generated by the Google Maps API Directions service, which are then managed through a global planning methodology that aims to provide the local planner module with a route segment indicative of the direction which the vehicle must follow to reach the destination. The global planner is prepared to calculate a new route when the vehicle leaves the established route. All variables related to the global location and navigation can be viewed in real time through the Mapviz application, for which plugins have been developed that allow the user to establish a mission and follow the execution of the same. The remote monitoring system is centered on the development of a database in Postgresql, which is accessed remotely from the vehicle to provide information about its status. Finally, the sensor performance was tested in demanding situations and the operation of the route planning and execution methodology developed in this dissertation was evaluated. In the tests carried out, the sensor shows that, even in more complicated situations, it can provide a positioning solution that does not jeopardize the operation of the global navigation module and in favorable conditions the location uncertainty is well below one meter.