Construção de um protótipo CANSAT para obtenção de imagens aéreas para a detecção de zonas de vegetação em agricultura de precisão
DOI:
https://doi.org/10.18667/cienciaypoderaereo.709Palavras-chave:
análise de imagens, CANSAT, picossatélite, percepção remota, agricultura de precisãoResumo
Este artigo apresenta o desenho do Heliospectrum CANSAT desenvolvido para sua aplicação em percepção remota e análise de imagens para competir no concurso anual realizado pela Sociedade de Sistemas Eletrônicos e Aeroespaciais (AESS), capítulo Colômbia. A equipe Helios, desenvolvedora do CANSAT, faz parte do grupo de pesquisa ASTRA da Universidade de Antioquia. O projeto foi realizado seguindo as restrições impostas pela competição, em que o picossatélite deveria se assemelhar a uma radiossonda com transmissores, componentes eletrônicos, sensores com medição de acelerações, pressão atmosférica, temperatura, campos magnéticos e capacidade de voar a 1.000 metros de altura. (no mínimo), queda livre e pouse com a ajuda de um paraquedas. Além disso, atende aos requisitos necessários para fazer da CANSAT uma plataforma polivalente com ênfase em sensoriamento remoto para aplicação em agricultura de precisão. Uma câmera RGB foi implementada como uma carga útil que, com a ajuda de um algoritmo de análise de imagem implementa o Excess Green Index (ExG) e o Hue, Saturation, Value (HSV) espaço de cores, permitiu obter resultados qualitativos dos índices de vegetação. O CANSAT é conceituado em cinco subsistemas: computador de vôo, telemetria, estrutura, descida, recuperação e potência. Na aviônica do picossatélite existem componentes principais como o microcontrolador Teensy 3.5, GPS GY-NEO6MV2, IMU GY-89 e no sistema de recuperação um paraquedas ejetado com servomotor. O protótipo CANSAT foi fabricado e testado com sucesso pela equipe, resultando vencedor da categoria "Condores" da competição CANSAT Colômbia da AESS.
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Referências
Anchino, L. A., Torti, A. F., Dovis, E. M., Bernardi, E., & Podadera, R. (2019). Implementación de una Plataforma de Desarrollo CANSAT Multipropósito. Elektron, 3(2), 120-127. https://doi.org/10.37537/rev.elektron.3.2.93.2019
Baran, E., Canbazoglu Bilici, S., Mesutoglu, C., & Ocak, C. (2019). The impact of an out‐of‐school STEM education program on students’ attitudes toward STEM and STEM careers. School Science and Mathematics, 119(4), 223-235. https://doi.org/10.1111/ssm.12330
Bhad, B., & Akant, K. (2019). Experimental CANSAT for Measurment of UV Radiation. International Conference on Emerging Trends in Engineering and Technology, ICETET, 19-22. https://doi.org/10.1109/ICETET-SIP-1946815.2019.9092213
Cabuya, G. (2020). Aerospace Colombia Ganadores CANSAT 2020. Colegio empresarial Los Andes. https://colegioempresarial.edu.co/aerospace-colombia-ganadores-CANSAT-2020/
Cabuya, G. (2021, 30 de marzo). CANSAT 2020. AESS Colombia. https://aesscolombia.blogspot.com/p/CANSAT-colombia-2020.html
Candiago, S., Remondino, F., De Giglio, M., Dubbini, M., & Gattelli, M. (2015). Evaluating multispectral images and vegetation indices for precision farming applications from UAV images. Remote Sensing, 7(4), 4026-4047. https://doi.org/10.3390/rs70404026
Carrasco-Ríos, L. (2009). Efecto de la radiación ultravioleta-b en plantas. Idesia (Arica), 27(3), 59-76. https://doi.org/10.4067/S0718-34292009000300009
Centro de Investigación en Ciencias de Información Geoespacial [CentroGeo]. (s.f.). Percepción Remota. CentroGeo. https://www.centrogeo.org.mx/investigacion/percepcion-remota
English, L. D., & King, D. T. (2015). STEM learning through engineering design: fourth-grade students’ investigations in aerospace. International Journal of STEM Education, 2(1), 1-18. https://doi.org/10.1186/s40594-015-0027-7
European Space Agency [ESA]. (s.f.). ESA - What is a CANSAT? http://www.esa.int/Education/CANSAT/What_is_a_CANSAT
Faroukh, Y. M., AL-Ali, A. A. M. A., Adwan, A. O., Alhammadi, A., Shaikh, M. M., Faroukh, A. M., & Femini, I. (2019, Julio). Environmental Monitoring using CANSAT. 2019 6th International Conference on Space Science and Communication (IconSpace) (pp. 239-244). IEEE. https://doi.org/10.1109/IconSpace.2019.8905942
Finagro. (2021). El momento del Agro. https://www.finagro.com.co/noticias/el-momento-del-agro
General Wire Spring Company. (s.f.). Conical compression springs. https://www.generalwirespring.com/conical-compression-springs.html
Honrado, J. L. E., Solpico, D. B., Favila, C. M., Tongson, E., Tangonan, G. L., & Libatique, N. J. C. (2017). UAV imaging with low-cost multispectral imaging system for precision agriculture applications. GHTC 2017 - IEEE Global Humanitarian Technology Conference, Proceedings, 1-7. https://doi.org/10.1109/GHTC.2017.8239328
Jaramillo, O. A., & Briñez, R. C. (2019). Design of a CANSAT for measuring environmental variables. Revista Especializada en Tecnología e Ingeniería, 13(2), 31-38. https://core.ac.uk/download/pdf/322589509.pdf
Matplotlib. (s.f.). Matplotlib: Visualization with Python. https://matplotlib.org/
Metternicht, G. (2003). Vegetation indices derived from high-resolution airborne videography for precision crop management. International Journal of Remote Sensing, 24(14), 2855-2877. https://doi.org/10.1080/01431160210163074
Molla, W. (2018). Design and development of CANSAT: Transmit weather data from troposphere level to the ground station. Addis Ababa University. http://213.55.95.56/bitstream/handle/123456789/15777/Waleligne%20Molla.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Mouser Electronics. (s.f.). DHT11 Humidity & Temperature Sensor [Archivo PDF]. https://www.mouser.com/datasheet/2/758/DHT11-Technical-Data-Sheet-Translated-Version-1143054.pdf
Nordic Semiconductor. (2008). nRF24 Single Chip Transceiver [Archivo PDF]. https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/SMD/nRF24L01Pluss_Preliminary_Product_Specification_v1_0.pdf
OmniVision Technologies Inc. (s.f.). OV7670 Datasheet [Archivo PDF]. https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/312420/OMNIVISION/OV7670.html
Parody, A., & Zapata, E. de J. (2018). Agricultura de precisión en Colombia utilizando teledetección de alta resolución. Suelos Ecuatoriales, 48(1-2), 41-49. http://unicauca.edu.co/revistas/index.php/suelos_ecuatoriales/article/view/94
PJRC. (s.f.a). Teensy 3,5 Development Board. https://www.pjrc.com/store/teensy35.html
PJRC. (s.f.b). Teensy Software Setup. https://www.pjrc.com/teensy/tutorial.html
Python. (s.f.). tkinter-Python interface to Tcl/Tk. https://docs.python.org/es/3/library/tkinter.html
Rodríguez, J. S., Botero, A. Y., Lopera, D. V., Gálvez, J., & Botero, F. (2021). Experimental approach for the evaluation of the performance of a satellite module in the CANSAT form factor for in-situ monitoring and remote sensing applications. Hindawi International Journal of Aerospace Engineering, 1-31. https://www.hindawi.com/journals/ijae/2021/8868797/
Sparkfun. (s.f.). Arduino Comparison Guide. https://www.sparkfun.com/advanced_arduino_comparison_guide
Tjandra, K. (2020). CANSAT 2020 Preliminary Design Review (PDR) Outline Team ID 1360. Manchester CANSAT Project. http://www.CANSATcompetition.com/docs/teams/CANSAT2020_4920_pdr_v01.pdf
Tortora, P. G. (1996). Fairchild’s Dictionary of Textiles. Bloomsbury Academic.
Trivelli, L., Apicella, A., Chiarello, F., Rana, R., Fantoni, G., & Tarabella, A. (2019). From precision agriculture to Industry 4.0: Unveiling technological connections in the agrifood sector. British Food Journal, 121(8), 1730-1743. https://doi.org/10.1108/BFJ-11-2018-0747
Tzinis, I. (2015). NASA official website. https://www.nasa.gov/directorates/heo/scan/engineering/technology/txt_accordion1.html
U-blox. (2017). NEO-6 u-blox 6 GPS Modules. U-blox, 25. https://www.u-blox.com/sites/default/files/products/documents/NEO-6_DataSheet_(GPS.G6-HW-09005).pdf
Universidad Nacional Autónoma de México [UNAM]. (s.f.). ¿Qué es un CANSAT? Programa Espacial Universitario. http://peu.unam.mx/descripcionCANSAT.html
Vishay Semiconductors. (2019). Designing the VEML6070 UV Light Sensor. https://www.vishay.com/docs/84310/designingveml6070.pdf
Wertz, J. R., Everett, D. F., & Pusschell, J. J. (2011). Space mission engineering: The new SMAD. Microcosm Press.
Yang, W., Wang, S., Zhao, X., Zhang, J., & Feng, J. (2015). Greenness identification based on HSV decision tree. Information Processing in Agriculture, 2(3-4), 149-160. https://doi.org/10.1016/j.inpa.2015.07.003
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