Bachelor's Thesis

Autonomous UAV intruder detection

Final Thesis 1001.15 kB Appendix 4.8 MB

Author of thesis: Kryštof Jeřábek

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Petr Raichl

Reviewer: Ing. Jan Čtvrtníček

Abstract:

This thesis focuses on designing an autonomous UAV capable of detecting and tracking intruders. The aircraft follows a pre-defined flight path on its own, and when its onboard camera identifies a person or vehicle, it automatically begins pursuit the target. The project also includes developing the drone’s control software and integrating computer-vision capabilities.

Keywords:

Autonomous UAV, ROS2, ArduPilot, SITL, YOLO, Gazebo, intruder, detection, intruder detection

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student obhájil bakalářskou práci. Komise neměla žádné námitky k řešené práci. V průběhu odborné rozpravy odpověděl na dotazy: Oponenta: - V limitech systému zmiňujete předpoklad konstantního náklonu kamery. Jak byste algoritmicky řešil kompenzaci tohoto náklonu, pokud by byl dron vystaven poryvům větru a neměl by mechanický gimbal? - Systém pracuje s fixním pohledem kamery. Nebylo by vhodné použít natáčení gimbalu a snížit tak možnost ztráty cíle? Bylo by to možné a co by bylo nutné upravit v algorimu? - V kapitole 2.2 zmiňujete, že logika programu rozhodne, jaký objekt začne pronásledovat. Jak tato logika funguje a co se stane, když systém začne tracking a poté se objeví další "lepší" detekce? Komise: - Do jaké vzdálenosti by měl dron osoby detekovat? - Má sledovaný objekt nějaké nastavitelné parametry a vlastnosti? - Jakou verzi YOLO jste zvolil a proč? - Jak velkou část obrazu/letovou výšku jste definoval pro detekci objektu? Je pouze fixní? - Jaký jste použil dron a jaké měl parametry?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Automation and Measurement (BPC-AMT)

Composition of Committee

doc. Ing. Radovan Hájovský, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Zdeněk Havránek, Ph.D. (člen)
Ing. Radek Štohl, Ph.D. (člen)
Ing. Soběslav Valach (člen)
Ing. et Ing. Lukáš Zezula, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Petr Raichl

Úkolem studenta bylo vytvořit programové řešení v ROS2, které umožní simulovanému dronu patrolovat na předem definované trase ve vytyčeném perimetru a v případě detekce nežádoucího objektu, tento objekt sledovat na základě estimace polohy objektu z monoculární kamery.

Práce je rozčleněna do logicky navazujících celků. Začátek práce obsahuje teoretický popis použitých metod detekce, sw vybavení nutného pro ovládání dronu a teorii k estimaci polohy objektu z obrazu monoculární kamery pomocí pinhole modelu. Praktické řešení je koncepčně vhodně zvolené, použitá abstrakce odpovídá složitosti úkolu. Nicméně v implementaci je potřeba upozornit i na chyby, např.: nevhodné provolávání service knihovny mavros nebo návrh metod, které vždy vrací hodnotu logické 1 bez ohledu na výsledek operace.

Z hlediska úpravy a překlepů je práce na průměrné úrovni.

Požadovanou funkci stanovenou zadáním student naimplementoval, otestoval a prokáza funkčnost v rámci limitů popsaných v práci. Všechny body zadání považuji za splněné.

Během řešení student pracoval samostatně, nicméně některým částem práce věnoval více času než by bylo vhodné, čimž se dostal do časového presu.

Práci doporučuji k obhajobě s hodnocením C(79b). Points proposed by supervisor: 79

Grade proposed by supervisor: C

Reviewer’s report
Ing. Jan Čtvrtníček

Zadáním bakalářské práce pana Jeřábka bylo vytvořit autonomní UAV systém pro detekci narušitelů. Toto zadání hodnotím jako poměrně rozsáhlé, jelikož kombinuje mezioborové znalosti z oblasti řídicí techniky, softwarového inženýrství a umělé inteligence.
Po formální stránce je práce dělena do logicky rozvržených šesti kapitol. Celková délka práce dodržuje doporučený rozsah a má 32 stran od úvodu po závěr. Ze stylistické stránky je práce na adekvátní úrovni, avšak je nutné vytknout občasné užití hovorových výrazů a výskyt gramatických chyb, což ubírá na výsledné kvalitě.
Po koncepční a programátorské stránce je práce na dobré úrovni. Student úspěšně navrhnul a realizoval komplexní systém propojující prostředí ROS2, autopilot ArduPilot přes MAVROS a simulátor Gazebo. Velmi kladně hodnotím objektovou architekturu softwarového řešení v jazyce C++, kde student logicky oddělil vysokoúrovňovou letovou logiku a plánování misí od nízkoúrovňové komunikace s hardwarem. Dalším silným bodem práce je praktická realizace počítačového vidění a následný matematický výpočet vzdálenosti objektu pinhole metodou.
Jako neideální hodnotím nastavení PID regulátoru. Student se rozhodl určit parametry regulátoru experimentálně, což samo o sobě nevidím jako problém, ale z obrázku 5.2 je vidět malé množství testovaných nastavení. Tento přístup poněkud sráží jinak dobrou technickou úroveň práce, jelikož je regulátor výsledkem náhodných odhadů.
I přes mírné nedostatky je znát znalost studenta v dané problematice. Práci doporučuji k obhajobě s hodnocením - 86 bodů, tedy za B. Topics for thesis defence:
  1. V limitech systému zmiňujete předpoklad konstantního náklonu kamery. Jak byste algoritmicky řešil kompenzaci tohoto náklonu, pokud by byl dron vystaven poryvům větru a neměl by mechanický gimbal?
  2. Systém pracuje s fixním pohledem kamery. Nebylo by vhodné použít natáčení gimbalu a snížit tak možnost ztráty cíle? Bylo by to možné a co by bylo nutné upravit v algorimu?
  3. V kapitole 2.2 zmiňujete, že logika programu rozhodne, jaký objekt začne pronásledovat. Jak tato logika funguje a co se stane, když systém začne tracking a poté se objeví další "lepší" detekce?
Points proposed by reviewer: 86

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová