Drones in Arctic Environments: Snow Change Tracking Aid using Sensor Fusion

• Main Authors: Attalla, Daniela, Tang, Alexandra
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Mekatronik 2018
• Subjects: Engineering and Technology; Teknik och teknologier
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-235928

The Arctic is subject to rapid climate changes that canbe difficult to track. This thesis aims to provide a user case in which researchers in the Arctic benefit from the incorporation of drones in their snow ablation research. This thesis presents a way to measure ablation stakes with the help of a sensor fusion system mounted on a drone. Ablation stakes are stakes placed on a grid over glaciers in the Arctic, below the snow and ice surface, during the winter and then measured during the summer to keep track of the amount of snow that has melted throughout the mass balance year. Each measurement is given by physically going to these stakes. The proposed solution is based on estimating the heights of the ablation stakes using a forward-faced LiDAR on a servo motor and a downward-faced ultrasonic sensor. The stake height is interpreted as the highest ultrasonic distance while the forward-faced sensor system is detecting an object within 3 m distance. The results indicate that stake height estimation using the proposed concept is a potential solution for the researchers if the roll and pitch angles of the sensor system are compensated for. === Arktis är ett område som är utsatt för stora klimatförändringar, vilka kan vara svåra att spåra. Målet med arbetet är att föreslå, utveckla och utvärdera ett koncept där forskare i arktiska områden gagnas av att använda drönar- och sensorteknik i deras arbete gällande snöablation. Arbetet presenterar ett alternativ till att mäta utplacerade referensstavar med hjälp av ett integrerat sensorsystem monterat på en drönare. Dessa referensstavar borras ned, under snö- och isytan, över ett rutnät på glaciärerna i Arktis under vintern för att sedan mätas under sommaren med avsikt att studera mängden snö som smälter under året. Varje mätning görs således genom att fysiskt gå till varje enskild referensstav. Det framtagna konceptet uppskattar höjden på referensstavarna med hjälp av en framåtriktad LiDAR monterad på en servomotor och en nedåriktad ultraljudssensor. Höjden är uttytt som det högsta ultraljudsavståndet då det framåtriktade sensorsystemet detekterar ett föremål inom 3 m avstånd. Resultaten tyder på att det föreslagna konceptets höjduppskattning av referensstavar är en potentiell lösning inom problemområdet om systemets roll- och pitchvinklar kompenseras för.