Аэротакси
Проект команды Human Express на проектной программе "Большие Вызовы"
Суть проекта
Крупные города страдают из-за пробок и перегруженности транспорта. Пробки на дорогах и перегруженность транспорта влечёт за собой многие неудобства. Одной из таких проблем является отсутствие возможности быстро добраться из точки А в точку Б. При этом воздушное пространство практически не используется. Предлагаемое решение заключается в создании системы, которая в режиме реального времени наблюдает и контролирует движение беспилотных летательных аппаратов. Такое решение приводит к полной автоматизации процесса полёта и исключает возможность воздушно-транспортных происшествий. В результате проделанной работы удалось сделать систему, которая состоит из нескольких дронов и сервера. Сервер прокладывает маршрут дронам из начальной точки в заданную по проложенным дорогам. Также в работу сервера входит логистика, благодаря которой беспилотники не сталкиваются в полёте.
Настройка сервера
Чтобы скачать проект на сервер выполните команду
git clone https://github.com/Tennessium/HUEX
Перед началом работы с системой необходимо подключить устройство к сети WiFi (например, раздать со смартфона) установить на него необходимые библиотеки
cd HUEX/server
pip install -r requirements.txt
В случае необходимости вы можете изменить высоту эшелонов и разрешенные IP-адреса для доступа к Центру управления полетами в файле server/consts.py и настроить поле с метками в server/static/map.txt. Теперь можно запустить сервер написав в командную строку
python manage.py runserver 0.0.0.0:8000
Чтобы перейти на веб страницу наберите в адресной строке ip адрес сервера в локальной сети и укажите порт 8000 (http://ip:8000
). Как узнать ip адрес устройства
Настройка коптеров
В первую очередь подготовьте SD-карту с образом Clover (Инструкция)
Чтобы скачать проект на Raspberry Pi в коптере выполните команду
git clone https://github.com/Tennessium/HUEX
Перед началом работы с системой необходимо перевести коптеры в режим клиента и подключить к сети WiFi. Вы можете воспользоваться этим мануалом
Однако, для упрощения развертывания системы на нескольких коптерах, рекомендуется использование нашего скрипта, лежащего в папке copter/setup/
- Перейдите в папку
cd HUEX/copter/setup/
- Используя любой редактор, в файле networkData.txt измените SSID и пароль сети
- Запустите скрипт
sudo bash networkEdit.sh
- Перезагрузите Raspberry Pi
Произведите установку и настройку ROS-пакета для LED-ленты
cd ~/catkin_ws/src
git clone https://github.com/bart02/ros-led-lib.git led
cd led
Воспользовавшись nano ledsub.py, измените переменную LED_COUNT на число светодиодов на вашей ленте
chmod +x ledsub.py
cd ~/catkin_ws
catkin_make
sudo systemctl enable /home/pi/catkin_ws/src/led/led.service
sudo systemctl start led
Установите необходимые пакеты
cd HUEX/clever
pip install -r requirements.txt
В файле copter/consts.py укажите IP-адрес сервера.
Для запуска основного скрипта воспользуйтесь нашим systemd-сервисом.
sudo systemctl enable /home/pi/HUEX/clever/setup/taxi.service
sudo systemctl start taxi.service
Скрипт будет запускаться автоматически при старте системы. Для остановки можно воспользоваться командой
sudo systemctl stop taxi.service
В данном веб интерфейсе можно следить за полётами всех дронов на карте (масштабировать с помощью колёсика, передвигать с помощью Alt). При нажатии на лебедя в правом верхнем углу все коптеры аварийно садятся, А при нажатии на значок "обновить" все коптеры автоматически удаляются, что приводит к удалению всех команд и посадке активных на текущий момент коптеров. С помощью инструментов в правом нижнем углу можно строить новые основания и рёбра. Веб-интерфейс центра управления полётами
Веб-интерфейс заказа
Чтобы перейти на веб страницу наберите в адресной строке http://ip:8000/m
, где ip - адрес сервера в сети.
Визуализатор
Для наглядности работы системы был разработан 3D-визуализатор воздушного пространства. Он отображает систему эшелонов, поле ArUco-маркеров; позиции коптеров и направления их движения в real-time.
Запускать визуализатор можно после старта сервера. Компьютер должен быть подключен к той же сети, что и сервер.
cd viz
python main.py
Программа автоматически подгрузит карты маркеров и эшелонов. Если одна из них изменяется в процессе эксплуатации, перезагрузите программу для внесения изменений.
Камеру можно передвигать при помощи клавиш WASD и поворачивать при помощи стрелок.
DDoS-скрипт
Во время смены был написан простой скрипт, предназначенный для тестирования логистики. Его суть заключается в бесконечном заказе такси между случайными точками. Перед тем как запустить программу DDos.py замените параметр static_path в пятой строке на ip вашего сервера.
API
На случай если вы захотите реализовать свою "обёртку" вы можете реализовать взаимодействие с сервером по средствам HTTP/HTTPS запросов
/get
Возвращает телеметрию всех доступных коптеров. Пример:
{
"message": "OK",
"drones": [
{
"ip": "192.168.1.101",
"led": "#FF0000",
"status": "land",
"pose": {
"x": 0.24,
"y": 0.38,
"z": 0,
"yaw": 0
},
"voltage": 4.12,
"nextp": {
"led": "#FF0000",
"status": "land",
"pose": {
"x": 0.24,
"y": 0.38,
"z": 1.5,
"yaw": 0
}
}
}
]
}
Где
- ip - ip адрес коптера
- led - цвет светодиодной ленты
- status - fly или land - текущий статус коптера
- pose - позиция коптера (x, y, z, и yaw)
- voltage - напряжение на одной банке
- nextp - отдаваемая коптеру команда на полёт (led, status, pose как выше)
/static/roads.json
Текущая карта дорог первого эшелона Пример:
{
"points": [
{
"x": 2.1,
"y": 3.5
},
{
"x": 0.6,
"y": 0.4
},
{
"x": 2.4,
"y": 0.5
}
],
"lines": [
{
"1": 2,
"2": 1
},
{
"1": 1,
"2": 0
}
]
}
Где
- poits - массив вершин графа и их координат
- lines - массив рёбер графа (1 - точка из которой выходит ребро, 2 - точка куда это ребро направлено)
/ask_taxi?o=x&t=y
Заказ такси из точки под номером x в точку под номером y. Точки x и y берутся из /static/roads.json
/get_dist?o=x&t=y
Возвращает расстояние и цену за пролёт между точками. Пример:
{"dist": 5.3, "cost": 309}
Где
- dist - Дистанция в метрах
- cost - Цена в рублях (150₽ + 30₽ × n метров)