báo cáo thực tập kỹ thuật phòng nghiên cứu ASE Laboratory

Lương Minh Nguyên - Báo cáo kết quả thực tập kỹ thuật Viện khoa học tích hợp tiên tiến, Đại học Chiba Nhật Bản, Trung tâm nghiên cứutruyền thông không dây Torino Wireless Italia, Học vi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

- -BÁO CÁO

THỰC TẬP KỸ THUẬT

ĐỀ TÀI :

Giáo viên hướng dẫn : TS Đỗ Trọng Tuấn

Sinh viên: Lương Minh Nguyên

Hà Nội, 8/2014

Lương Minh Nguyên - Báo cáo kết quả thực tập kỹ thuật

MỤC LỤC

A LỜI NÓI ĐẦU 2

B NỘI DUNG 3

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG VÀ PHÒNG NGHIÊN CỨU ASE LABORATORY 3

1.1 Giới thiệu về Viện Điện tử - Viễn Thông 3

1.2 Giới thiệu về Bộ môn Điện Tử Hàng Không – Vũ Trụ và phòng nghiên cứu ASE Laboratory 4

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG THỰC TẬP 6

2.1 Giới thiệu phòng nghiên cứu ASE Laboratory 6

2.2 Nội dung thực tập 10

2.2.1 Đặt vấn đề 10

2.2.2 Phương thức hoạt động 11

2.2.3 Tổng quan về phần mềm trạm mặt đất Mission Planner 12

2.3 Một số nội dung thực tập phụ khác 24

CHƯƠNG 3: NHẬN XÉT, ĐỀ XUẤT 25

3.1 Ưu điểm 25

3.2 Nhược điểm 25

3.3 Đề xuất 25

C KẾT LUẬN 26

D PHỤ LỤC 27

E TÀI LIỆU THAM KHẢO 28

Lương Minh Nguyên - Báo cáo kết quả thực tập kỹ thuật

A LỜI NÓI ĐẦU

Môn học Thực Tập Kĩ Thuật (ET3270) nằm trong chương trình đào tạo củaViện Điện tử - Viễn thông trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Môn học mới đượcđưa vào chương trình K55 nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tiếp xúc với môi trườnglàm việc thực tế ở các công ty ngay từ hè năm thứ ba để sinh viên có thể thấy rõ hơn

về công việc thực tế mình sẽ làm sau này Việc được tạo điều kiện thực tập sớmchắc chắn sẽ giúp sinh viên có những hiểu biết tốt hơn về những lĩnh vực mình đangđược học trong trường, cũng như được học hỏi thêm những kỹ năng rất cần thiết khi

đi làm

Em xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Viện Điện Tử Viễn Thông - TrườngĐại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện cho chúng em được tham gia khóa thựctập doanh nghiệp này, nó thực sự đã cung cấp cho sinh viên chúng em những kiếnthức rất bổ ích về cả chuyên ngành và kỹ năng mềm để sau này có thể tham gia vàocông việc một cách chủ động và dễ dàng hơn

Để hoàn thành tốt khóa thực tập này, chúng em đã nhận được sự quan tâm,ủng hộ và giúp đỡ nhiệt tình từ thầy giáo Đỗ Trọng Tuấn cùng các bạn sinh viênkhác trong phòng nghiên cứu Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tớithầy hướng dẫn TS Đỗ Trọng Tuấn, thầy đã hướng dẫn chúng em tận tình, chu đáokhông chỉ về kiến thức, kỹ thuật chuyên môn, cách tiếp cận và thực hiện đề tài màcòn dạy cho chúng em những bài học quý giá về con người, công việc, cũng nhưnhững hướng phát triển cho tương lai Em xin chân thành cảm ơn các anh chị, cácbạn sinh viên trong phòng nghiên cứu đã giúp đỡ, hỗ trợ cho em rất nhiều trong quátrình thực tập ở phòng nghiên cứu

Trong quá trình thực tập, do kiến thức còn hạn chế nên còn nhiều thiếu xót,

em rất mong sẽ nhận được nhiều ý kiến góp ý từ các thầy cô và các bạn

1.1 Giới thiệu về Viện Điện tử - Viễn Thông

Đại học Bách khoa Hà Nội là trường đại học kỹ thuật đa ngành, được thànhlập tại Hà Nội ngày 15 tháng 10 năm 1956 Trường luôn là một trong những trườngđại học kỹ thuật hàng đầu của nền giáo dục Việt Nam Quá trình hình thành, xâydựng và phát triển của viện Điện Tử - Viễn Thông cũng gắn liền với trường ĐạiHọc Bách Khoa Hà Nội

Viện Điện tử - Viễn thông hiện nay có trên 118 cán bộ, giảng viên Trong đó,

số cán bộ giảng dạy là 80 đều có trình độ trên đại học, với 13 PGS và 45 Tiến sỹ.Hằng năm, Viện Điện tử - Viễn thông đào tạo khoảng 500 sinh viên chính qui, 200học viên cao học và 10 nghiên cứu sinh Viện đào tạo theo 5 chuyên đề gồm: điện

tử kĩ thuật máy tính, thông tin truyền thông, điện tử y sinh, điện tử hàng không vũtrụ và kĩ thuật truyền hình

Cùng với quá trình đổi mới và phát triển của Trường ĐH Bách khoa Hà Nội,Viện Điện tử - Viễn thông đang tích cực triển khai các hoạt động đổi mới trên toàn

bộ các lĩnh vực: Đào tạo, Nghiên cứu khoa học và xây dựng cơ sở vật chất Chươngtrình đào tạo được đổi mới toàn diện theo hướng hiện đại và hội nhập Đa dạng hóacác loại hình đào tạo Mở rộng các chương trình đào tạo đặc biệt (Kỹ sư tài năng,chương trình tiên tiến), phát triển đào tạo sau đại học (Cao học, Nghiên cứu sinh).Kết hợp đào tạo lý thuyết và kỹ năng thực hành Gắn chặt đào tạo và nghiên cứukhoa học Hoạt động nghiên cứu khoa học, hợp tác trong và ngoài nước được pháttriển mạnh mẽ Trang thiết bị, cơ sở vật chất cho học tập, thực hành và nghiên cứuđược tăng cường và ngày càng hoàn thiện.Cơ chế quản lý mới theo hướng tự chủ, tựchịu trách nhiệm đang được triển khai từng bước Một môi trường học tập, làm việc

và nghiên cứu khoa học thuận lợi, thân thiện đã được tạo lên, có sức hấp dẫn đối vớisinh viên và cán bộ khoa học có trình độ cao

Lương Minh Nguyên - Báo cáo kết quả thực tập kỹ thuật

1.2 Giới thiệu về Bộ môn Điện Tử Hàng Không – Vũ Trụ và phòng nghiên cứu ASE Laboratory

Từ năm 1986, Khoa Vô tuyến điện, nay là Viện ĐT-VT, đã bắt đầu triển khaigiảng dạy các môn học liên quan đến chuyên ngành Điện tử Hàng không - Vũ trụ và

có chiến lược đào tạo nguồn nhân lực, chuẩn bị về tổ chức để thành lập chuyênngành Điện tử HK-VT Cụ thể tiến trình công tác chuẩn bị như sau:

• 1986: Khoa Vô tuyến điện cử cán bộ giảng dạy và nghiên cứu về lĩnh vựcđịnh vị dẫn đường

• Năm học 1987 - 1988: Bắt đầu đào tạo môn Định vị dẫn đường, gửi sinhviên thực tập và cung cấp nguồn nhân lực cho ngành hàng không và một số ngànhliên quan

• 1994: Mở mã ngành Điện tử Hàng không (06.02)

• 2005: Dự thảo thành lập bộ môn chuyên ngành Điện tử Hàng Không

• 2010: Bộ môn Điện tử HK-VT đã được phê duyệt trong đề án thành lậpViện ĐT-VT Thành lập tổ công tác tiến hành các bước chuẩn bị cần thiết vềchuyên môn, tổ chức, nhân sự, khảo sát nhu cầu xã hội và xây dựng đề án thành lập

Lương Minh Nguyên - Báo cáo kết quả thực tập kỹ thuật

Viện khoa học tích hợp tiên tiến, Đại học Chiba (Nhật Bản), Trung tâm nghiên cứutruyền thông không dây Torino Wireless (Italia), Học viện AIT (Thái Lan), Phòngnghiên cứu thông tin di động Học viện công nghệ Tokyo (Nhật Bản) v.v Hoạtđộng nghiên cứu khoa học và đào tạo của bộ môn gắn liền với thực tiễn, có hợp tácvới đơn vị trong và ngoài trường và các doanh nghiệp

Phòng nghiên cứu ASE Laboratory:

Cùng với việc thành lập bộ môn Điện tử Hàng không – Vũ trụ, phòng nghiêncứu ASE Laboratory được đưa vào hoạt động Hướng nghiên cứu của phòng nghiêncứu: tích hợp công nghệ định vị dẫn đường, truyền thông vô tuyến/di động trongthiết kế, triển khai các hệ thống, thiết bi, ứng dụng thời gian thực Hiện tại, phòngnghiên cứu có 42 thành viên bao gồm sinh viên các khóa K54, K55, K56, K57, họcviên cao học, nghiên cứu sinh, dưới sự hướng dẫn, quẩn lí trực tiếp của TS ĐỗTrọng Tuấn

Trong quá trình thực tập tại phòng nghiên cứu, em được giao thực hiện đề tài

“Thiết kế, phát triển phần mềm trạm mặt đất giám sát và điều khiển thiết bị baykhông người lái UAV qua giao thức MAVLink” Mục tiêu của đề tài là phát triểnphần mềm Mission Planner nhằm giám sát trình bay của UAV Trên thiết bị bayUAV có gắn bo mạch APM sẽ gửi các thông số kĩ thuật về trạm mặt đất qua giaothức MAVLink, giúp giám sát trình bay của UAV một cách hiệu quả, và qua đó ta

có thể điều khiển được quỹ đạo bay của UAV bằng máy tính theo ý muốn của mình

Đề tài thuộc đề tài nghiên cứu khoa học cấp thành phố, thực hiện cảnh báocháy, hỗ trợ cứu hộ cứu nạn trong phòng cháy chữa cháy trên địa bàn thành phố HàNội

Lương Minh Nguyên - Báo cáo kết quả thực tập kỹ thuật

Lương Minh Nguyên - Báo cáo kết quả thực tập kỹ thuật

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống UAV CHƯƠNG 2 NỘI DUNG THỰC TẬP

2.1 Giới thiệu phòng nghiên cứu ASE Laboratory

Phòng nghiên cứu ASE Laboratory được hình thành cùng với bộ môn Điện

tử Hàng không – Vũ trụ Lĩnh vực nghiên cứu của phòng nghiên cứu là tích hợpcông nghệ định vị dẫn đường, truyền thông vô tuyến - di động trong thiết kế, triểnkhai các hệ thống, thiết bị, ứng dụng thời gian thực

Trưởng phòng nghiên cứu: TS Đỗ Trọng Tuấn

Hướng nghiên cứu đề tài: cảnh báo cháy, thực hiện công tác hỗ trợ cứu hộcứu nạn phòng cháy chữa cháy trên địa bàn thành phố Hà Nội

Các nhóm chuyên môn của ASE-lab:

o Nhóm UAV: chuyên tìm hiểu, nghiên cứu về thiết bị bay không

người lái UAV

Lương Minh Nguyên - Báo cáo kết quả thực tập kỹ thuật

Hình 2.4: Hệ thống cảnh báo cháy

Hình 2.5: Màn hình thiết bị cảnh báo cháy

o Nhóm Android: Nghiên cứu, chế tạo xe tự hành phục vụ công tác hỗ

trợ phòng cháy chữa cháy

Lương Minh Nguyên - Báo cáo kết quả thực tập kỹ thuật

Hình 2.6: Hiện trường thực nghiệm xe tự hành

o Nhóm website: thiết kế, phát triển website của lab

Hình 2.7: Giao diện web của lab ASE

Lương Minh Nguyên - Báo cáo kết quả thực tập kỹ thuật

2.2 Nội dung thực tập

2.2.1 Đ t v n đ ặt vấn đề ấn đề ề

Thời gian gần đây, trên địa bàn Hà Nội liên tục xảy ra các vụ hỏa hoạn lớn :

Hình 2.8: Một vụ cháy tại TP Hà Nội

Nguyên nhân chính của các vụ cháy trên là do hiện trường xảy ra cháythường ở trong các khu chung cư cao tầng nên vòi phun nước không vươn tới đượchoặc nằm sâu trong các ngõ, hẻm có đường xá giao thông chật hẹp dẫn đến các xecứu hỏa không thể đến gần Bên cạnh đó, hệ thống phòng cháy chữa cháy cùng cơ

sở hạ tầng phục vụ công tác phòng cháy chữa cháy tại chỗ còn thiếu thốn nhiều.Người dân còn chưa được tiếp xúc nhiều với thiết bị phòng cháy chữa cháy cũngnhư được đào tạo về cách xử lý tình huống khi có hỏa hoạn Các vụ hỏa hoạn luôn

để lại thiệt hại nghiêm trọng về con người và tài sản, đồng thời cũng gây ra nhiềukhó khăn và nguy hiểm trong công tác cứu nạn của lực lượng cảnh sát phòng cháychữa cháy

Để giúp cho công tác cứu hộ cứu nạn khi xảy ra hỏa hoạn dễ dàng hơn,phòng nghiên cứu đã có ý tưởng thiết kế, chế tạo một sản phẩm thiết bị bay không

Lương Minh Nguyên - Báo cáo kết quả thực tập kỹ thuật

người lái UAV để thực hiện nhiều chức năng Máy bay X4 mini sẽ có gắn các thiết

bị như camera, cảm biến độ cao… để thực hiện chức năng giám sát khu vực cháy,gửi hình ảnh về đám cháy, người bị nạn mắc kẹt trên các tòa nhà cao tầng…cho lựclượng phòng cháy chữa cháy để lên kế hoạch cứu hộ cứu nạn phù hợp Máy bayX16 có khả năng mang đồ,trọng tải 6 đến 10 kg, sẽ mang những vật dụng cần thiếtnhư khăn ướt, mặt nạ cứu hộ…bay lên trên tòa nhà và thả vào cho các nạn nhân, để

họ sử dụng để duy trì sự tỉnh táo cho tới khi lực lượng cứu hộ tới giúp…

Các thông số hoạt động cơ bản của UAV

 X4 mini:

- Trần bay: Trên 50m

- Thời gian hoạt động liên tục: 15 phút

- Gửi dữ liệu hình ảnh qua camera tương tự về trạm mặt đất

 X16:

- Trần bay: Trên 50m

- Thời gian hoạt động liên tục: 15 phút

- Tải trọng mang vật: 6 – 10 kg

2.2.2 Ph ương thức hoạt động ng th c ho t đ ng ức hoạt động ạt động ộng

Hình 2.9: Phương thức hoạt động của hệ thống

Lương Minh Nguyên - Báo cáo kết quả thực tập kỹ thuật

Bước đầu, khi các khối cảm biến đặt trong các tòa nhà đo được nồng độ khói,nhiệt độ vượt quá mức quy định về an toàn thì sẽ báo về trung tâm, trung tâm sẽđiều phối lực lượng và phương tiện cứu hộ cứu nạn tới, bao gồm cả nhóm UAV.Đầu tiên, nhóm sẽ bay X4 mini để quan sát đám cháy và khu vực xảy ra đám cháyrồi gửi thông tin, hình ảnh về trạm mặt đất, qua đó giúp lực lượng cứu hộ cứu nạn

đề ra phương án hành động tốt nhất Tiếp đến sẽ dùng X16 mang vật là khăn ướt vàmặt nạ khói lên tòa nhà cho những người gặp nạn bên trên Để có thể truyền thôngtin từ UAV về máy tính dưới trạm mặt đất phải thông qua phân mềm trạm mặt đấtMission Planner Phần mềm Mission Planner cho phép APM trên UAV và máy tínhtrao đổi thông tin cho nhau, qua đó các thông tin, hình ảnh mà UAV thu được sẽđược truyền về mặt đất, hỗ trợ các nhân viên lực lượng phòng cháy chữa cháy mộtcách hiệu quả nhất

2.2.3: T ng quan v ph n m m tr m m t đ t Mission Planner ổng quan về phần mềm trạm mặt đất Mission Planner ề ần mềm trạm mặt đất Mission Planner ề ạt động ặt vấn đề ấn đề

Phần mềm được viết bằng ngôn ngữ C#, sử dụng công nghệ Windows Formvới công cụ lập trình là Microsoft Visual Studio 2010

Lương Minh Nguyên - Báo cáo kết quả thực tập kỹ thuật

Giao diện phần mềm

Hình 2.11: Giao diện phần mềm Mission Planner

Hình 2.12: Bổ sung chức năng điều khiển vi sai cho phần mềm Mission Planner

Mission Planner là phần mềm trạm mặt đất dùng để giám sát và điều khiểntrình bay của UAV, thông qua việc nhận và gửi bản tin qua giao thức MAVLink

Lương Minh Nguyên - Báo cáo kết quả thực tập kỹ thuật

Cách thức download, cài đặt và build code Mission Planner

 Download và cài đặt Mission Planner

B1: Truy cập vào http://ardupilot.com/

Hình 2.13: Giao diện trang web http://ardupilot.com/

B2: Vào download chọn Mission Planner, chọn download

Hình 2.14: Download phần mềm

Lương Minh Nguyên - Báo cáo kết quả thực tập kỹ thuật

 Download và build code Mission Planner

B1: Truy cập vào web http://ardupilot.com/ Click vào communiti chọn

developers Tiếp theo chọn mục Projects list rồi chọn code

Hình 2.15: Giao diện web download code

B2: Chọn download zip và tải code về máy

Hình 2.16: Download code Mission Planner

Lương Minh Nguyên - Báo cáo kết quả thực tập kỹ thuật

 Build code Mission Planner

B1: Giải nén file Mission Planner đã download về

B2: Chạy phần mềm Microsoft Visual Studio

B3: Chọn open project Dẫn đến file Mission Planner vừa giải nén rồi chọn

Mission Planner.csproj

B4: Debug  star debugging

Nếu trong quá trình debug treo màn hình và có thông báo “Managed

Debugging Assistant ‘LoaderLock’ has detected a problem ……”

Ta vào chọn Debug => Exceptions => Managed Debugging Assistants => bỏchọn ‘Loader Lock’

B5: Sau khi sửa xong, màn hình có giao diện

Hình 2.17: Giao diện khi build code Mission Planner

Sẽ xuất hiện lỗi thư viện, ta phải tiến hành Add thư viện Ta click chuột vào phầnReferences Chuột phải để remove những thư viện có dấu chấm than vàng Ta tiếnhành add thêm thư viện do code đã cũng cấp chuột phải vào references chọn

Lương Minh Nguyên - Báo cáo kết quả thực tập kỹ thuật

add reference Chọn sang hội thoại browse chọn phần lib Tìm tên thư viện vừa xóa( thư viện có đuôi dll) rồi ok Cứ làm như thế bao giờ hết dấu chấm than vàng thìthôi

B6: Debug lại

Hình 2.18: Giao diện khi Debug thành công

Các phần code cho các chức năng chính

 Load port:

// load danh sach cong com

private void cbbcom_DropDown(object sender, EventArgs e) {

string[] ports = SerialPort.GetPortNames(); // lay ten cac cong com

co the ket noi

cbbcom.Items.Clear(); // xoa du lieu tu truoc cbbcom.Items.AddRange(ports); // add danh sach cong com vao cbb.

}

// chon cong com

private void cbbcom_SelectedIndexChanged(object sender, EventArgs e)

Lương Minh Nguyên - Báo cáo kết quả thực tập kỹ thuật

// con khong thi

com.PortName = cbbcom.SelectedItem.ToString(); // chon cong com

com.Close();

} com.BaudRate = Convert.ToInt32(cbbbaudrate.Text);

// chon cung giong nhu cong com cbbbaudrate kieu string nen ta phai truy nhap vao truong text ep kieu sang int32

}

 Kết nối cổng com

if (!com.IsOpen) {

Lương Minh Nguyên - Báo cáo kết quả thực tập kỹ thuật

for (int i = 0; i < num; i++)

{

byte data = (byte)com.ReadByte(); switch (state) {

case 0: if (data == 0xFE) {

//MessageBox.Show("bat dau nhan du llieu"); state++; }; break; case 1: datalength = data; {

state++; } break; case 2: nummessage = data; { state++; } break; case 3: systemid = data; state++; break; case 4: componentid = data; state++; break; case 5: messageid = data; state++; break; case 6: buffer[datacounter] = data; datacounter++; if (datacounter >= 28) state++; break; case 7: {

//switch (messageid) //{case 0x1E: time_boot_ms = (UInt32)(getdatavalue(4, 4)); lat_ = (Int32)(getdatavalue(8, 4)); lng_ = (Int32)(getdatavalue(12, 4)); alt_ = (Int32)(getdatavalue(16, 4)); relative_alt = (Int32)(getdatavalue(20, 4)); vx = (Int16)(getdatavalue(22, 2)); vy = (Int16)(getdatavalue(24, 2)); vz = (Int16)(getdatavalue(26,2)); hdg = (Int16)(getdatavalue(28, 2)); state++; }

break;

case 8: cka = data; state++; break; case 9: { ckb = data; state++; } break; cka = 0; ckb = 0; datacounter = 0; state = 0; break; }

}

}

catch (Exception ex) {

cka = 0; ckb = 0; datacounter = 0; state = 0; }

}