اجرای سیستم
اجرای سیستم به سه فاز، یعنی کنترل، ردیابی و ترکیب ردیابی و کنترل تقسیم شده است. فاز کنترل شامل مهندسی معکوس پروتکل مادون قرمز از هلیکوپتر به منظور کنترل هلیکوپتر از امیتر مادون قرمز متصل به بورد ساخته شده با قدرت بالا، و LED مادون قرمز برای ارسال پالس مورد استفاده قرار گرفت. مرحله ردیابی شامل تعیین موقعیت هلیکوپتر با بهره گرفتن از توابع پردازش تصویر و ردیابی رنگ شی می باشد. این توابع را می توان بر روی فریم و عمق نقشه های تولید شده توسط کینکت، به منظور استخراج و پیگیری X، Y و Z هماهنگ از هلیکوپتر استفاده کنیم یا با یک دوربین وبکم به صورت مختصات X و Y در نظر بگیریم. در این پروژه از رنگ هلیکوپتر جهت شناسایی آن در فریم استفاده شده است. این مراحل ردیابی و کنترل می باشند سپس به منظور ایجاد یک کنترل کننده حلقه بسته کنترل خودکار هلیکوپتر باید این دو ترکیب شوند.

کنترل از طریق آردینو
حداکثر قدرت بورد LED مادون قرمز با توجه به طرح کلی در شکل ۱٫۴ مونتاژ شده با قدرت خروجی ۳٫۳ ولت، متصل شده به پین ​​زمین، ورودی به پین ​​خروجی دیجیتال ۱۲ در آردوینو اونو متصل می شود. اتصال آردوینو به کامپیوتر با بهره گرفتن از کابل USB انجام می گیرد. مونتاژ نهایی را در شکل ۲٫۴ دیده می شود.

مهندسی معکوس سیگنال های مادون قرمز
سیگنال های ارسال شده توسط رادیو کنترل، به وسیله اتصال یک اسیلوسکوپ به مدار مادون قرمز متصل شد. حرکات مختلف با کنترل از راه دور اصلی انجام می شود و در نتیجه سیگنال های مادون قرمز بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ ثبت می شود. در شکل ۱٫۴، یک بسته کامل مادون قرمز دیده می شود.
شکل ۱،۴: طراحی شماتیک از حداکثر قدرت LED مادون قرمز کیت.

مدولاسیون PWM
PWM مخفف واژه‌ی Pulse Width Modulation و به معنای “مدولاسیون پهنای پالس” است. PWM تکنیکی برای کنترل ولتاژِ پایه‌ی خروجی است. حال ببینیم چگونه می توان با این تکنیک می‌توان ولتاژ خروجی را کنترل کرد. می‌دانیم که ولتاژ در پایه‌های خروجی میکروکنترلر یا ۰ است یا ۵ ولت، اما برای کنترل سرعت موتور، باید بتوانیم حداقل ولتاژ یکی از پایه‌ها را بین ۰ تا ۵ تغییر دهیم. PWM روشی است تا ما بتوانیم با بهره گرفتن از همین پایه‌ی خروجی معمولی، به نوعی ولتاژ را بین ۰ تا ۵ ولت تغییر دهیم. در این روش، ما با سرعت بالایی سطح ولتاژ خروجی را ۰ و بلافاصله ۱ می‌کنیم(مثلاً هزار بار در ثانیه). این را می توان در شکل ۴٫۴ دیده می شود که فرکانس حامل برای هلیکوپتر، نشان داده شده در بخش دلتا، حدود ۳۸kHz هست.

ساختار بسته مادون قرمز
امواج مادون‌قرمز امواج الکترومغناطیسی هستند که دارای طول موج بلندتری نسبت به نور مرئی می‌باشند. این امواج به دو دسته تقسیم می‌شوند:
مادون‌قرمز نزدیک که طول موجی بین ۷۰۰nm تا ۹۰۰nm دارد و در تصویربرداری و عکاسی هنری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مادون‌قرمز دور که در تصاویر «دمانگار» مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در مورد مادون‌قرمز هنگامی که از «فیلتر مادون‌قرمز» نام‌برده می‌شود می‌توان از آن دو معنی برداشت کرد:
فیلتر مادون‌قرمز فیلتری است که تنها اجازه عبور اشعه مادون‌قرمز را داده و طیف مرئی از آن عبور نمی‌کند و یا این که به صورت حداقلی عبور می‌کند. این فیلتر برای عکاسی مادون‌قرمز بر روی دوربین‌هایی که قابلیت ثبت اشعه مادون‌قرمز را دارند (دارای سنسوری هستند که اشعه مادون‌قرمز را ثبت می‌کند و یا نگاتیو حساس به مادون‌قرمز دارند) نصب می‌شود.
معنی دوم برعکس آنچه ذکر شد است، یعنی فیلتری که مانع عبور اشعه مادون‌قرمز می‌شود و تنها طیف مرئی از آن می‌گذرد. این فیلتر‌ها بر روی بعضی از دوربین‌های دیجیتال وجود دارند و بین عدسی و سنسور قرار می‌گیرند. به دلیل اینکه سنسورهای دیجیتال به طور عادی قابلیت ثبت اشعه مادون‌قرمز را دارا می‌باشند، این فیلتر را قرار داده تا امواج مادون‌قرمز در فوکوس اتوماتیک، نورسنجی و ثبت تصویر طبیعی دوربین، اخلال ایجاد نکنند. معمولاً برای اشتباه نشدن بین این دو نوع فیلتر، از این فیلتر با عنوان «فیلترِ سد کننده مادون‌قرمز» یا «فیلترِ سد کننده IR» نام برده می‌شود.
شکل ۲،۴: مونتاژ کیت IR متصل به آردوینو.
به منظور حرکت هلیکوپتر به سمت بالا، دریچه گاز رو به افزایش و به منظور حرکت رو به پایین، دریچه گاز رو به به کاهش توان می رود.
شکل ۳،۴: بسته مادون قرمز در یک اسیلوسکوپ کامل نشان داده شده است.
شکل ۴،۴: فرکانس حامل در یک اسیلوسکوپ نشان داده شده است.
یک مثال ساده از یک بسته کامل مادون قرمز از پروتکل مادون قرمز استفاده شده در این هلیکوپتر را می توان در شکل ۵٫۴ دیده می شود.
شکل ۵،۴: نمونه ای از یک بسته کامل مادون قرمز از پروتکل مادون قرمز هلیکوپتر مدل.

دقت نقشه عمق کینکت
نقشه عمق تولید شده توسط دوربین کینکت برای پیدا کردن فاصله هلیکوپتر از کینکت، نیاز به اندازه گیری دقیق داشت. برای پیدا کردن دقت و صحت مقادیر عمق داده شده توسط سنسور عمق Kinect یک آزمایش انجام شد. نیاز به یک تکه کاغذ رنگی از کتاب با سایز برگ A4 برای پیدا کردن موقعیت جسم متصل به آن بود. نوار اندازه گیری در کف زمین در کنار دوربین کینکت قرار داده شد. طوری که فاصله واقعی می تواند نسبت به فاصله تولید شده توسط Kinect به عمق نقشه کتاب در فواصل معینی بر روی نوار اندازه گیری قرار داده شود. از تابع ساده thresholding استفاده شد که پیکسل های سفید رنگ همان رنگ کاغذ در کتاب اما پیکسل سیاه رنگ به رنگ متفاوت ظاهر شوند. این ماسک نمایش تولید موقعیت کتاب را نمایش می دهد. سپس نقشه عمق تولید شده توسط Kinect پیدا شد و مقدار عمق هر پیکسل سفید رنگ در نقاب ثبت شد. شکل ۵٫۱ راه اندازی آزمایش را نشان می دهد.
شکل ۱،۵: راه اندازی و آزمایش برای تست صحت نقشه عمق کینکت با بهره گرفتن از کتاب.
ارزش عمق خام تولید شده توسط Kinect نیاز به تبدیل به متر دارد، به طور پیش فرض به عنوان ارزش اختلاف ۱۱ بیت ثبت شده است. ارزش با بهره گرفتن از فرمول زیر که توسط دکتر Stephane Magnenat^[2] تبدیل شده است.
Distance = ۰.۱۲۳۶ tan (rawDisparity/2842.5 + 1.1863)
علاوه بر تست مقادیر عمق کتاب توسط کینکت تست لازم برای دقت و صحت مقادیر عمق برای هلی کوپتر انجام شد. این تست اضافی مورد نیاز برای هلیکوپتر بسیار کوچک است و تغییر شکل آن در جهت یابی مختلف کمی دشوار است.

نتایج بدست آمده
این کتاب در فاصله های ۸۰۰ میلیمتر،۱۰۰۰ میلیمتر،۱۲۰۰ میلیمتر،۱۵۰۰ میلیمتر ۲۰۰۰ میلیمتر، قرار داده شد. برای قرار دادن هر کتاب فاصله تولید شده توسط Kinect ثبت و مقایسه شد. نتایج را می توان در جدول ۵٫۱ دیده می شود.