FablabSU

Date de début de projet: mars 2016

Porteurs du projet: Romain Courault (romain.courault@gmail.com) Marianne Cohen (marianne.cohen@paris-sorbonne.fr) Alain Rabaute (alain.rabaute@upmc.fr) Phillipe Agard (philippe.agard@upmc.fr)

Suivi par:

(Etudiants, à compléter)

L'objectif est de monter un drone peu coûteux intégrant un GPS, une caméra dans le domaine visible et un capteur infrarouge. L'objectif final est d'obtenir des images multispectrales géoréférencées (un canal bleu, vert, rouge, un ou plusieurs canaux infrarouges) des formations végétales et autres surfaces préalablement caractérisées à des échelles géographiques plus grossières (imagerie MODIS, imagerie Landsat). Comme pour les images satellites, les prises de vues aériennes issues de ce drone devraient pouvoir être exploitables avec un logiciel SIG (=image raster + références géographiques).

1- Choix et acquisition du matériel

2- Montage de la caméra IR sur micro-PC

3- Premières images IR géoréférencées

4- Implémentation du capteur IR sur un drone grand-public (création d'une attache)

5- Premiers vols de drone + exploitation images RGB

6- Décomposer les images IR/RGB sortantes en canaux distincts

7- Calibration expérimentale des images sur des végétaux

8- Le faire voler sur les sommets lapons !

Plus facile à dire qu'à faire donc. L'étape 1 est presque terminée.

Compétences visées a priori/mots-clé:

- Electronique

- Programmation informatique

- Aéronautique

- Traitement du signal

- Interactions lumière/végétation

- Biologie végétale

- Gestion multiscalaire de l'information géographique

(à compléter, au fur et à mesure de l'avancement du projet)

- Ordinateurs

- Imprimante 3D (pour l'attache entre drone et capteur IR)

Le matériel électronique présenté ici est choisi en premier lieu pour le faible coût total (les drones agricoles capables de prises de vues aériennes avec les proches IR-NDVI existent, mais sont peu accessibles financièrement/technologiquement).

Le drone Parrot Bebop a été choisi du fait de sa maniabilité (Skycontroller ou APK Freelight), sa portée (en théorie 2km avec le Skycontroller, 800m avecla portée Wifi du smartphone/tablette remplaçant le contrôleur -application Freelight-). Sa structure, relativement solide nous autorisera potentiellement à fixer/harnacher les caméras RGB et infrarouge. Son autonomie de vol est de 11 mn.

URL spécifications techniques fabriquant : <http://www.parrot.com/fr/produits/bebop-drone/>

URL description/test Bebop: <http://www.frandroid.com/test/279918_test-du-parrot-bebop-drone>

Les modules caméras Raspberry, ainsi que le mini-pc associés, sont choisis pour leur légèreté et leur potentiel de flexibilité (facilement montable/démontable). Egalement, la caractéristique de la caméra No-IR à capter dans les infrarouge nous intéresse en particulier. La gamme de longueurs d'ondes captée par la caméra No-Ir s'étend a priori de 800 à 1100 nm.

URL spécifications techniques:

URL description (français): http://www.framboise314.fr/le-module-camera-pinoir-est-disponible/

en bas de l'url, guide de configuration/démarrage avec caméra Raspberry documentation.pdf précieux

URL configuration Modules Camera Raspberry (RGB et NoIR):

<https://www.raspberrypi.org/documentation/raspbian/applications/camera.md>

URL IMPORTANT POUR LIEN ENTRE CAMERA NO-IR ET SUIVI VEGETATION

<https://www.raspberrypi.org/blog/whats-that-blue-thing-doing-here/>

URL exploitation Camera Raspberry (RGB et NoIR):

<https://www.raspberrypi.org/documentation/raspbian/applications/camera.md>

Drone Parrot

Fournisseur: La Fnac, 499 euros TTC (mars 2015)

URL revendeur: [http://www.fnac.com/Drone-Parrot-Bebop-Rouge-ou-Bleu/a7831063/w-4]

- Module Raspberry Camera No-IR

[https://www.raspberrypi.org/wp-content/uploads/2014/09/pi-noir-camera-module.png]

Fournisseur: Hack Spark (magasin physique), 32,40 € TTC

URL revendeur: [https://hackspark.fr/fr/raspberry-pi-camera-noir-no-ir-filter-version-night-vision-version.html]

- RaspberryPi 2 Modèle B (Raspberry Pi, Quad-core, 1gb RAM)

Lien image: [http://www.toptechboy.com/wp-content/uploads/2015/06/raspberry-pi-2-pinout.jpg]

Fournisseur: Hack Spark (magasin physique), 47 € TTC

URL revendeur: [https://hackspark.fr/fr/raspberry-pi-2-modele-b-raspberrypi-quad-core-1gb-ram.html]

- Raspberry Pi Module Camera

Lien image: [http://www.seeedstudio.com/depot/images/product/Pi%20Camera_04.jpg]

Fournisseur: Hack Spark (magasin physique), 32,40 € TTC

URL revendeur: [https://hackspark.fr/fr/raspberry-pi-camera.html]

- USB Wifi Miniature dongle (pcDuino, Raspberry Pi, CubieBoard, Beaglebone…)

Lien image: [http://ecx.images-amazon.com/images/I/71P8Pfd7npL._SX425_.jpg] Fournisseur: Hack Spark (magasin physique), 31,50 € TTC

URL revendeur: [https://hackspark.fr/fr/miniature-usb-wifi-dongle-pcduino-raspberry-pi-cubieboard-beaglebone.html]

* Journal de bord de la partie drone *

Mettre tout ce qui concerne le drone, l'évolution de sa construction, les erreurs corrigées, difficultés

Ex: le 3/4/2016: installation du pilote module caméra NO-IR sur le Raspberry 2. Mise en place du cache de protection

Drone :

Pièce de rechange:

La batterie ( 4 batterie par boite : il en faut une pour le drone et une pour la manette ) :

Carte Wifi:

Les deux caméras :

Raspberry :

Objectif: Entrevu avec Romain

Première approche avec les drones..

Problèmes rencontrés :

• Il faut 3 carte SD pour les Raspb afin de commencer la programmation
• Trouvé des batteries pour les Raspb

Attention : NE PAS BRANCHER LE Raspb SUR L'ORDINATEUR AVEC SA BATTERIE

• Il faut racheter 3 Raspb pour pouvoir connecter les 6 caméras ( il y en a actuellement que 3 pour les 6 cameras)

Attention : Dans les boites Pi NoIR Camera , il ne faut surtout pas perdre le filtre bleu.

Objectif 2 : Déterminer la charge maximun que peux supporter le drone

• Poid drone : 400g
• Poid Caméra IR : 3,5g
• Poid caméra visible : 3,5g
• Poid Raspb : 41g

Total 48g sans le coffret et sans l'attache. dimension Rasbp : 8,5 cm *5,5 cm *2cm

On a fait le premier test avec 57g et le drone a décollé sans problème. Il faudrait essayer avec un charge supérieur pour simuler un Rasbp avec sa batterie et avec un coffret et avec l'attache (environ 100g le total pour être large).

Drone avec des stylos ( pour remplacer des poids ) et une batterie : 476g

SEANCE DU VENDREDI 8 AVRIL - 16h

Nous avons pris les mesures et les pesées de chaque élément qu'il faudra ajouter aux drones. [Si Julia pouvait ajouter les relevés ici ce serait top !] Cela nous a permis de déterminer combien de poids le drone, en plus du sien, devra soulever. A l'aide d'une bouteille d'eau que nous avons accroché à l'un des drones, nous avons pu tester combien le poids maximal qu'il pourrait supporter sans trop altérer ses capacités en vol. Nous en sommes arrivés à la conclusion qu'il pouvait soulever environ 169/170g. Cela risque d'être problématique car nous estimons le poids total de l'équipement du drone autour de 200g, si le drone est équipé de deux caméras. Il faudrait donc réfléchir à un moyen d'alléger le poids, comme celui de la boite par exemple (on nous a suggéré de voir si l'on pouvait réduire la densité du plastique lors de l'impression 3D), ou bien considérer de ne mettre qu'une seule caméra sur les drones. En dehors de cela, à 170g, le drone volait dans des conditions tout à fait correctes.

Données :

Vol avec 200g :

Vol avec 170g :

Certains ont aussi travaillé sur les boîtiers pour les processeurs et les caméras. Il a été pensé de placer les deux caméras en même temps sur la partie “ventrale” du drone, de part et d'autre du centre afin d'équilibrer le plus possible le drone. De nombreux modèles ont déjà été réalisés et sont accessibles en libre-accès sur des plateformes de partage en ligne:

http://www.yeggi.com/q/raspberry+pi+case/?s=tt

http://www.thingiverse.com/search/page:1?q=raspberry%20pi

Il pourrait être intéressant de partir d'un de ces modèles afin de gagner du temps. Il faudra juste adapter le modèle à notre cas et donc à nos contraintes. Il est notamment nécessaire de réfléchir à un système d'attache, ce que certains ont commencé à faire (insérer le dessin svp pour celui qui l'a), mais aussi au matériel à utiliser pour répondre aux caractéristiques du drone.

Premier lancement de la Raspberry.. matériel nécéssaire: une télé ou écran , une prise HDMI, un clavier, une souris, un raspberry, carte SD, en attendant d'avoir une batterie pour la Raspberry on peux prendre un chargeur de téléphone ( sauf iphone plutot samsung).

Utilitaire à télécharger: NOOBS : https://www.raspberrypi.org/downloads/ Il faut ensuite déposé les fichiers dézipper sur la carte SD ( déja fait sur les 3 cartes SD) Mise sous tension ( cela a été deja fait sur une raspberry):

On connecte le clavier et la souris puis une clés USB et la clés WIFI. Pour mettre la caméra : on lève avec les deux doigts le connecteur (parti blanche) et on met le coter en couleur vers nous (coté ou il y a le blanc) et on referme le connecteur. Mettre un câble HDMI. Et inséré le carte SD (ne pas se tromper de sens) puis enfin on peut mettre l’alimentation de Rasp. Une lumière rouge s’allume pour dire que le Rasp est bien entrain de charger et la lumière verte correspond au faite que l’OS est en train de se charger.

Configurer l'OS:

Sur l’écran qui renvoie l’image du Rasb, on nous demande de choisir l’OS exact que l’on veut donc nous c’est rasbian. Attention : penser à mettre en français. Puis lancer l’installation (environ 20 mins).

Quand c'est fait : Mot de passe par défaut : pi Dans Menu → préférences → « raspberry by configure » puis dans localisation → timezone → mettre Paris car cela permettra à la raspb de se synchroniser correctement avec internet.

Fonctionnement de la caméra:

Lancer python dans Menu → programmation → « python 3 ».

Voici quelques exemple de ligne de code pour lancer la caméra 10secondes ou encore de prendre une photo:

Il y a le site picaméra qui donne des lignes de codes pour s'aider. site : http://picamera.readthedocs.org/en/release-1.10/install3.html

Remarque: Lorsqu'on le programme on peux choisir la résolution de l'image.

Problème rencontré: Pour l'instant nous avons pas encore réussi à mettre le wifi sur la raspberry. On a deux caméras ( un dans le domaine du visible et une dans le domaine de l'infrarouge) qui s'allument mais ne renvoient pas la vidéo. Les messages d'erreurs:

• Pour la camera dans le domaine du visible

• Pour la caméra dans le domaine de l'IR

6 sites expérimentaux: 3 bacs en bois (végétation non arrosée) + 3 sites creusés en pleine terre (végétation arrosée)

Objectifs: calibration des modules caméra, observation, évaluation physiologique de la végétation acidophile et des substrats selon

- Situation de stress hydrique (sols faiblement, moyennement, fortement saturés en eau) / réponse spectrale

- Phénologie/stades de croissance (dans la mesure du possible) / réponse spectrale

- Distinction des espèces indicatrices plantées/formations-communautés végétales / texture-structure

- Bacs en bois/carrés de pelouse

(matériel et lieux prêtés, merci)

SUBSTRATS

- Fibre géotextile

Fournisseur: Jardinerie Chatelain, 5 € TTC

- Terre de bruyère 50 litres

Fournisseur: Jardinerie Chatelain, 8 € TTC

PLANTES VASCULAIRES

- Pieds d'airelle rouge/ Vaccinum vitis-idae

Fournisseur: www.leaderplant.com, 4€ TTC

- Fétuque / Festuca glauca

Fournisseur: www.leaderplant.com, 4€ TTC

- Bruyère / Erica darleynensis

Fournisseur: www.leaderplant.com, 29,90€ TTC

BRYOPHYTES/MOUSSES

- Sphaigne de Madagascar, 5kg/ Sphagnum sp

Fournisseur: Matériel Mur végétal, Montlhery

- Sphaigne de Chiloe/ Sphagnum cristanum

Fournisseur: Matériel Mur végétal, Montlhery

* Journal de bord de la partie végétation *

==== Le 24/03/2016 ====

Thomas Laville, Thibault Lemaitre Basset, Samantha Launay, Hugo Pottier, Déborah Harlet, Aurélie Chassin, Marianne Cohen et Giulia Sardano aidés par et les jardiniers du campus.

Nous avons creusé 3 carrés de 1m de côté et de 30cm de profondeur en pleine terre après avoir hotté la végétation, ensuite nous avons tapissé le fond du trou de feutre géotextile. Suite à quoi nous avons mélangé la terre que nous avons enlevée des bacs à deux sachets de terre de bruyère de 70L pour chaque trou. De même pour les bacs mesurant 1m de côté et 30cm de profondeur après avoir retiré les copeaux de bois, nous avons vidé les bacs de sorte à ce qu’il ne reste que 10cm d’épaisseur de terre que nous avons mélangé avec deux sachets de terre de bruyère.

envexx_greenlab_1.pdf

Mettre tout ce qui concerne la partie végétation, l'évolution des sites, les erreurs corrigées, difficultés

Ex: le 3/4/2016: Pose de la fibre géotextile. Hydratation des Sphaignes de Madagascar selon les préconisations indiquées.