Projektplan Autonom spaning med quadcopter

Projektplan Autonom spaning med quadcopter Version 1.1 Projektgrupp: Datum: 2014-09-25 Status Granskad EK, TJ 2014-09-25 Godkänd Christian A. Naesseth 2014-09-25 Projektplan 2014-09-25 @gmail.com

Projektidentitet E-post: Hemsida: Beställare: Kund: Kursansvarig: Handledare: @gmail.com http://www.isy.liu.se/edu/projekt/tsrt10/2014/quadcopter/ Christian A. Naesseth, ISY, Linköping University Tel.: +46 13 281087, E-post: christian.a.naesseth@liu.se Maria Andersson, FOI E-post: maria.andersson@foi.se Daniel Axehill, Linköpings universitet Tel.: +46 13 284042, E-post: daniel@isy.liu.se Clas Veibäck, Linköpings universitet Tel.: +46 13 281890, E-post: clas.veiback@liu.se Gruppmedlemmar Namn Ansvar Telefon E-post (@student.liu.se) Magnus Blomberg Designasnvarig 073-929 54 57 magbl113 Tobias Hammarling Testansvarig 070-425 55 32 tobha614 Teodor Johnsson 073-080 74 38 teojo382 Emil Klinga Projektledare 070-130 23 49 emikl364 Oliver Larsson 076-273 41 82 olila044 Anton Niglis 070-360 53 01 antni601 Martin Pettersson Dokumentansvarig 070-347 78 90 marpe238 Per Öberg 070-494 82 45 perob757

Dokumenthistorik Version Datum Utförda ändringar Utförd av Granskad 1.0 140925 Ändringar utförda efter kommentar EK TJ från beställare 0.3 140922 Ändringar utförda efter kommentar EK TJ från beställare 0.2 140919 Ändringar utförda efter kommentar EK,TJ AN från beställare 0.1 140917 Första utkast Projektgruppen EK Projektplan 2014-09-25 @gmail.com

Innehåll 1 Inledning 1 2 Kund och beställare 1 3 Översiktlig beskrivning av projektet 1 3.1 Syfte och mål........................................... 1 3.2 Leveranser............................................. 2 3.3 Begränsningar........................................... 2 4 Fasplan 2 4.1 Före projektstart......................................... 2 4.2 Under projektet.......................................... 2 4.3 Efter projektet.......................................... 3 5 Organisationsplan 3 5.1 Villkor för samarbete inom projektgruppen.......................... 3 5.2 Kommunikation inom projektgruppen............................. 3 5.3 Definition av arbetsinnehåll och ansvar............................. 4 6 Dokumentplan 5 7 Utbildningsplan 6 7.1 Egen utbildning.......................................... 6 7.2 Kundens utbildning....................................... 6 8 Rapporteringsplan 6 9 Mötesplan 6 10 Resursplan 6 10.1 Personer.............................................. 6 10.2 Material och Lokaler....................................... 7 10.3 Ekonomi.............................................. 7 11 Milstolpar och beslutspunkter 7 11.1 Milstolpar............................................. 7 11.2 Beslutspunkter.......................................... 8 12 Aktiviteter 8 12.1 Generella aktiviteter....................................... 8 12.2 Dokumentation.......................................... 8 12.3 Huvudbuss och integrering av systemet............................. 8 12.4 GUI/HMI............................................. 9 12.5 Uppdragsplanering........................................ 9 12.6 Uppdragsföljning......................................... 9 12.7 Bildbehandling.......................................... 10 12.8 Kommunikation.......................................... 10 12.9 Övrigt............................................... 10

13 Tidsplan 10 14 Kvalitetsplan 10 14.1 Granskningar........................................... 10 14.2 Testplan.............................................. 11 15 Riskanalys 11 16 Prioriteringar 11 17 Projektavslut 11 A Appendix 12 Projektplan 2014-09-25 @gmail.com

Autonom spaning med quadcopter 1 1 Inledning Detta är en projektplan upprättad för projektet Autonom spaning med quadcopter som bedrivs som ett examinerande moment i kursen TSRT10 - Reglerteknisk projektkurs. Kursen tillhandahålls av ISY vid Linköpings universitet och beställare är avdelningen för Reglerteknik. Projektplanen innehåller mål och aktiviteter som krävs för att genomföra projektet. 2 Kund och beställare Kund: Maria Andersson FOI Kontakt: maria.andersson@foi.se Beställare: Christian A. Naesseth Kontakt: christian.a.naesseth@liu.se 3 Översiktlig beskrivning av projektet Övervakning och spaning är ett viktigt ämne i vårat moderna samhälle och kravet på effektiva applikationer ökar. Ur en ekonomisk- och säkerhetaspekt är det intressant att studera så kallade Unmanned Aerial vehicle (UAV). Dessa är kapabla att utföra samma typer av uppdrag som en konventionell bemannad helikopter men med möjligheten att flyga i farliga och otillgängliga områden utan att riskera en pilot. Då farkosten kan vara betydligt mindre än en helikopter kan helt nya områden utforskas. Att uppdragen sker autonomt innebär även att effektiva spaningsuppdrag kan genomföras och pågå under en lång tid till en liten kostnad. För att kunna utföra dessa applikationer skall en autopilot skapas. Den skall ha möjlighet att helt på egen hand utföra uppdrag och studera sin omgivning efter intressanta objekt. Uppdragsgivaren skall på ett enkelt och effektivt sätt kunna instruera UAV:en om dess uppdrag och få feedback i realtid hur uppdraget utförs. 3.1 Syfte och mål Projektets syfte är att skapa en plattform för autonom spaning. De mål som projektet innefattar är: Att planera ett autonomt uppdrag där plattformen söker av ett område runt en given koordinat. Att planera ett autonomt uppdrag där plattformen övervakar och detekterar mål längs en given sträcka eller i ett givet område. Att utföra planerade uppdrag. Att detektera mål i sensordata som levereras från plattformen då den utför ett uppdrag. Att i mån av behov utföra enkel målföljning av detekterat mål. Projektplan 2014-09-25 @gmail.com

Autonom spaning med quadcopter 2 3.2 Leveranser Här förklaras vad som skall vara gjort inför respektive beslutspunkt. BP2 : Leverans av kravspecifikation, projektplan inklusive tidsplan samt systemskiss. BP3 : Leverans av designspecifikation och testplan levereras. BP5 : Leverans av all funktionalitet, testprotokoll, användarhandledning samt föredrag där det visas att kraven i kravspecifikationen är uppfyllda. BP6 : Leverans av teknisk rapport, efterstudie med uppföljning av resultat och använd tid, posterpresentation, hemsida som beskriver projektet samt demofilm 3.3 Begränsningar Plattformen bygger i grund på en hårdvara där styrsignalerna skickas över ett WIFInätverk från en kontroll bestående av till exempel en telefon. Då beräkningskapaciteten för den inbyggda hårdvaran är begränsad kommer tunga applikationer som bildbehandling vara tvunget att utföras externt. Detta medför att plattformens arbetsområde kommer vara begränsat till den räckvidd det aktuella WIFI-nätverket har och därmed kommer alltid kontakt med markstation vara nödvändig för full funktionalitet. 4 Fasplan Projektet är indelat i tre olika faser, före, under och efter projektet. 4.1 Före projektstart Projektgruppen skapas av studenter från civilingenjörsprogrammen: maskinteknik och teknisk fysik. Projektets grund definieras och skapas med olika delmoment: Projektgruppen bildas och projektdirektiven erhålles. Roller skapas och tilldelas. Projektplan och tidsplan utformas. Systemskiss skapas och utformas. Kravspecifikation skapas och utformas. 4.2 Under projektet Fasens syfte är att kraven definerade i kravspecifikationen skall uppfyllas. Dokumentation av de olika momenten sker löpande och är följande: Designspecifikation skapas och utformas Testplan skapas och utformas Hårdvara studeras och utvecklas Projektplan 2014-09-25 @gmail.com

Autonom spaning med quadcopter 3 Bildbehandling implementeras och utvecklas Presentationsmaterial skapas och utformas Delfunktioner implementeras och testas Alla olika system integreras Det integrerade systemet funktionstestas Tidsplanen studeras och revideras Användarmanual skapas och utvecklas Teknisk rapport skapas och utvecklas 4.3 Efter projektet Plattformens funktionalitet testas mot kravspecifikationen och beslut om godkänd funktionalitet tas. Teknisk rapport och efterstudie genomförs. De olika momenten som ingår: Leverans av färdig produkt till kund. Demonstration av färdig produkt. Demonstration av projekt under projektkonferens. Efterstudie av slutfört projekt Projektet avslutas Resurser lämnas tillbaka. 5 Organisationsplan Det här kapitlet beskriver hur organisationen i projektet fungerar och hur kommunikationen sker mellan de olika parterna. 5.1 Villkor för samarbete inom projektgruppen Projektet delas in i mindre delar där gruppmedlemmarna blir ansvariga för att genomföra och delegera arbete för respektive del. De olika delarna sammanfogas sedan i slutprodukten för att testas mot testplanen. 5.2 Kommunikation inom projektgruppen Kommunikation inom gruppen sker i första hand via e-post. En sms-grupp finns tillgänglig för kommunikation där snabba svar krävs. Den som kallar till möte ansvarar för att skicka ut dagordning och lokal vi e-post. Kontakt mellan kund och projektet sker via projektledare och beställare. Kontakten med beställare sker genom projektledare. Beställaren rapporterar gruppens status vidare till examinator. Handledare och experter finns till gruppens förfogande vid frågor. Projektplan 2014-09-25 @gmail.com

Autonom spaning med quadcopter 4 5.3 Definition av arbetsinnehåll och ansvar Projektledare: Huvudansvar inom projektet och länk mellan medlemmar, beställare och kund. Projektledaren är ansvarig för att kalla till möten samt tidsrapportering och att tidsplanen följs. Dokumentansvarig: Ansvarar för att rätt dokument finns och att versionshistorik stämmer. Ansvarar för att de respektive dokument som skrivs granskas och lämnas in i tid. Designansvarig: Ansvarar för gränssnitt och kompatibilitet mellan de olika delarna och att resultatet uppfyller kravspecifikationen. Testansvarig: Ansvarar för att designa och planera tester samt se till att funktionen enligt kravspecifikation är uppfylld. Ansvarar för att genomföra tester och föra protokoll. Ansvarar för skapa testprotokoll och att det är färdigt i tid. Projektplan 2014-09-25 @gmail.com

Autonom spaning med quadcopter 5 6 Dokumentplan Här redovisas de dokument som ska levereras och när. Dokumentansvarig är ansvarig i samråd med projektledaren att dokumenten levereras. Dokument Syfte Mål När Kravspecifikation Definition av krav på systemet Beställare BP2 Tidsrapport Redovisning av nedlagd Beställare Veckovis tid Statusrapport Redovisning av aktuell Beställare Veckovis Systemskiss status i projektet Skiss över systemstruktur, underlag för planering av arbete Projektplan Beskrivning av hur projektet genomförs Tidsplan Beskriver när delprojekt skall utföras Designspecifikation Dokument över systemets konstruktion Testplan Beskrivning över hur test genomförs Testprotokoll Visar vilka tester som har genomförts och dess resultat Användarhandledning Manual för att användning av systemet Teknisk rapport Beskrivning över teknisk data och hur systemet är uppbyggt Beställare/ Handledare Beställare Beställare Beställare Beställare Beställare Beställare Beställare BP2 BP2 BP2 BP3 BP3 BP5 BP5 BP6 Efterstudie med Utvärdering över hur Beställare BP6 uppföljning projektet har fortskridit Poster Sammanställning av Allmänhet BP6 projekt Hemsida Samanställning av projekt Allmänhet BP6 Film Visuell demonstration Allmänhet BP6 Projektplan 2014-09-25 @gmail.com

Autonom spaning med quadcopter 6 7 Utbildningsplan Här beskrivs den utbildning projektmedlemmar och kund behöver innan, under och efter projektet. 7.1 Egen utbildning Projektmedlemmarna behöver studera hur hårdvara, mjukvara, reglersystem, bildbehandling, planeringsalgoritmer och målföljning fungerar. Projektmedlemmarna behöver skapa förståelse för hur plattformen kommunicerar med basstation samt hur styrsignaler och videoströmmar hanteras. Kunskapen inhämtas genom studier av dokumentation men även ren handpåläggning av erhållen plattform. 7.2 Kundens utbildning I kundens utbildning ingår demonstrationen vid leveransen men också den användarmanual som är framtagen för att nyttja plattformen. 8 Rapporteringsplan Rapportering av status- samt tidsrapportering sker veckovis till beställaren varje fredag. Tidsrapportering: Sammanställning av projektets tidsåtgång och individuell tidsåtgång Statusrapportering: Uppdatering gällande projektets status 9 Mötesplan Fasta projektmöten sker varje måndag. Dagordning fastställs av projektledare och skickas ut senast kvällen innan möte. Gruppmedlemmarna ska i den mån det är möjligt delta på alla fasta möten. Tillfälliga möten annonseras av den person som kallar till möte, helst dagen innan. Mötesprotokoll förs under varje möte där gruppmedlemmarna turas om att föra anteckningar. Mötesprotokollet läggs sedan upp på gemensam google drive. Handledning bokas vid behov och möte med beställare sker varannan vecka. 10 Resursplan Nedan redovisas en beskrivning över de resurser som finns tillgängliga under projektets gång. 10.1 Personer Projektmedlemmar: Varje medlem förväntas lägga 240 timmar/person på projektet. Kund: Tillgång till 40 timmar handledning Handledare: Tillgång till 30 timmar handledning Projektplan 2014-09-25 @gmail.com

Autonom spaning med quadcopter 7 10.2 Material och Lokaler Under projektets gång så kommer arbetsrum givna av FOI samt rum i Terra givna av ISY användas. Vidare kommer ytterligare resurser i form av testlokaler och flygfält användas vid behov. Om nya behov uppkommer kommer projektledaren kontakta beställaren. Material som finns till förfogande: AR.Drone 2.0 med 4 stycken batterier och tillhörande laddstation. Bärbara datorer, 2 stycken tillhandahållna av ISY. Linköpings universitet: Projektrum i hus Terra. FOI: 3 stycken arbetsrum i FOI:s lokaler. 10.3 Ekonomi Projektet har totalt 1920 timmar att fördela jämt mellan projektmedlemmarna fram till projektets slut. De totalt 70 timmar handledningstid som finns till projektets förfogande kommer användas vid behov. 11 Milstolpar och beslutspunkter Här beskrivs milstolpar i projektet samt tider för då beslut om projektets fortskridande tas med beställare och kund. 11.1 Milstolpar Milstolpe Projektplan, kravspecifikation och systemskiss Utkast av designspecifikation Designspecifikation och testplan klar GPS implementation klar Kommunikation klar Uppdragsföljning funktionell Uppdragsplanering funktionell GUI Funktionell Bildbehandling Funktionell Huvudbuss färdig Sensorfusion färdig Krav 1 färdiga Test av system Bildebehandling klar Teknisk dokumentation utkast GUI Klar Teknisk rapport klar Mjuk Deadline v38 v40 v42 v39 v45 v45 v45 v46 v46 v46 v46 v47 v47 v48 v48 v48 v50 Projektplan 2014-09-25 @gmail.com

Autonom spaning med quadcopter 8 11.2 Beslutspunkter BP2 Godkännade av projektplan, beslut att starta projekt v39 BP3 Godkännande av designspecifikation, beslut om projektet fortgår v42 BP5 Godkännande av produktens funktionalitet, beslut om leverans v48 BP6 Godkännande av leverans, beslut att avsluta projektet v50 12 Aktiviteter Aktivitetsplanen beaktar enbart aktiviteter kopplade till baskraven. Övriga kommer enbart att genomföras i mån av tid eller utöver de 1920 timmar som projektet planerats omsätta. 12.1 Generella aktiviteter Under projektets gång kommer följande aktiviteter genomföras som rutin för samtliga gruppmedlemmar. Aktivitet nr.1 Veckomöten 136h 12.2 Dokumentation Nedan presenteras samtliga aktiviteter relaterade till dokumentation. Aktivitet nr.2 Kravspecifikation 30h Aktivitet nr.3 Projektplan 20h Aktivitet nr.4 Systemskiss 30h Aktivitet nr.5 Designspecifikation 150h Aktivitet nr.6 Teknisk dokumentation 70h Aktivitet nr.7 Hemsida 30h Aktivitet nr.8 Poster 15h Aktivitet nr.9 Förbereda projektkonferens 20h Aktivitet nr.10 Efterstudie 20h Aktivitet nr.11 Dokumenthantering 5h Aktivitet nr.12 Testplan 30h Aktivitet nr.13 Demofilm 40h Aktivitet nr.14 Användarmanual 40h 12.3 Huvudbuss och integrering av systemet Aktiviter för att integrera varje del till huvudbuss. Aktivitet nr.15 Förstudie av kommunikation. 25h Aktivitet nr.16 Kommunikation med bildbehanding. 25h Aktivitet nr.17 Kommunikation med uppdragsplaneringen. 25h Aktivitet nr.18 Kommunikation med plattformen. 25h Aktivitet nr.19 Kommunikation med GUI. 25h Aktivitet nr.20 Integration av samtliga system. 65h Projektplan 2014-09-25 @gmail.com

Autonom spaning med quadcopter 9 12.4 GUI/HMI Aktiviteter för att skapa GUI/HMI Aktivitet nr.21 Förstudier för programspråk, kart-moduler, grafikbibliotek 10h och omhändertagandet av videoström. Aktivitet nr.22 Få fungerande användarinteraktion med kartor, rutter 10h och områden. Aktivitet nr.23 Logik för att starta och följa uppdrag (position, klockor, 10h visa video). Aktivitet nr.24 Implementera vald kartmodul. 5h Aktivitet nr.25 Logik för att spara uppdrag 5h 12.5 Uppdragsplanering Nedan presenteras alla aktiviteter relaterade till uppdragsplaneringsmodulen. Aktivitet nr.26 Utbildning inom planeringsalgoritmer och kodhantering. 20h Aktivitet nr.27 Ta fram en algoritm för beräkning av trajektoria givet 30h enbart en koordinat. Aktivitet nr.28 Utveckla algoritmen för hantering av ett trapetsformat 90h område. Aktivitet nr.29 Interna tester av uppdragsplaneringsmodul. 10h Aktivitet nr.30 Kommunikation med huvudbuss. 10h 12.6 Uppdragsföljning Nedan presenteras alla aktiviteter relaterade till uppdragsföljningsmodulen, dessa beräknas ta 300 timmar. Aktivitet nr.31 Utbildning och utvärdering av existerande regulator hos 20h quadcopter. Aktivitet nr.32 Regulatorval. 10h Aktivitet nr.33 Modellering av quadcoptern. 100h Aktivitet nr.34 Konstruktion av regulator. 100h Aktivitet nr.35 Implementering av regulator & integrering med centralenhet. 30h Aktivitet nr.36 Praktiska tester och intrimmning av regulator. 40h Projektplan 2014-09-25 @gmail.com

Autonom spaning med quadcopter 10 12.7 Bildbehandling Nedan presenteras samtliga aktiviteter relaterade till bildbehandling. Aktiviteterna till vildbehandlingen beräknas ta 380 timmar. Aktivitet nr.37 Utbildning bildbehandling. 40h Aktivitet nr.38 Utveckling av hantering av bilddata. 10h Aktivitet nr.39 Utveckling av bildbehandlingsalgoritmer. 70h Aktivitet nr.40 Utveckling av algoritmer för att separera objekt med specifik 30h form. Aktivitet nr.41 Utveckling av algoritmer för att separera objekt med specifik 30h färg. Aktivitet nr.42 Utveckling av målföljningsaloritmer. 100h Aktivitet nr.43 Utveckling av utritning. 20h Aktivitet nr.44 Utveckling av gränssnitt. 20h Aktivitet nr.45 Integrering med övriga systemet. 10h Aktivitet nr.46 Test av bildigenkänningsalgoritmer. 20h Aktivitet nr.47 Test av målföljningsalgoritmer. 20h Aktivitet nr.48 Test av samtlig bildbehandling. 10h 12.8 Kommunikation Aktiviteter för plattformens kommunikation Aktivitet nr.49 Implementera GPS - funktionalitet. 5h Aktivitet nr.50 Implementera Failsafe funktionalitet. 5h Aktivitet nr.51 Skapa säkerhetsåtgärder. 5h Aktivitet nr.52 Extrahera sensordata ur plattformen. 5h 12.9 Övrigt Aktivitet nr.53 Sluttest 72 Aktivitet nr.54 Reservtid 202h 13 Tidsplan Se bifogat dokument i Appendix. 14 Kvalitetsplan Rutiner som skall säkerställa att projektet uppfyller de krav som är ställda i kravspecifikationen. 14.1 Granskningar Granskningar av ens genomförda arbete ska kunna begäras av andra gruppmedlemmar för att säkerställa att det man arbetar med blir korrekt. Tid för granskning ingår i varje aktivitet och bidrar också till bättre förståelse inom det man arbetar med. Projektplan 2014-09-25 @gmail.com

Autonom spaning med quadcopter 11 14.2 Testplan Varje modul i projektet kommer genomgå lämpliga funktionstester och testas var för sig för att säkerställa att de uppfyller de krav som är ställda på dem. Test av modulerna skall genomföras i god tid så att milstolpar satta ovan kan följas. 15 Riskanalys Det finns ett flertal olika risker som kan fördröja projektet, den primära risken är dock tidsasspekten, att aktiviteter har blivit feluppskattade och dess tidsåtgång är betydligt högre än förväntat. Även bortfall i gruppen på grund av sjukdom eller olycka kan påverka projektet negativt. Problematik med hårdvaran kan påverka projektet, såsom ej funktionell testplattform. Då ett eventuellt bortfall i gruppen skulle ske studeras arbetsuppgifterna som fördelats på denne gruppmedlem och om möjligt distribueras ut på övriga medlemmar. Om tiden inte räcker till vid bortfall så kontaktas beställaren för revidering av i första hand tidsplanen och i andra hand kravspecifikationen. Vid eventuella problem med hårdvaran kontaktas beställaren för konsultation gällande reparationer eller eventuell ersättning av hela plattformen. 16 Prioriteringar Då det totala antalet timmar som ska spenderas på projektet uppgår till 1920h, ska projektet genomföras på dessa antal. Dessa timmar kommer primärt prioriteras över baskraven som har specificerats i kravspecifikationen samt dess dokumentation. Om det uppstår tidsbrist under projektets gång kommer först sekundära krav revideras bort. Om ytterligare tidsbrist uppstår genomförs diskussion med beställaren hurvida vilka baskrav som skall prioriteras. 17 Projektavslut Efter projektet kommer en efterstudie ske samt en utvärdering av projektgruppens jobb. Lånat material, såsom hårdvara, datorer och nycklar skall återlämnas efter projektets slut. Fullständig slutgiltig dokumentation skall redovisas på SVN, såväl källkod som dokumentation. Projektplan 2014-09-25 @gmail.com

Autonom spaning med quadcopter A 12 Appendix Projektplan 2014-09-25 @gmail.com