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Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2018. O projeto de sistemas ciberfísicos (CPS) é considerado uma atividade complexa, sendo composto por diferentes fases, essenciais para sua concepção. Neste sentido, a definição detalhada das fases de projeto se faz necessária, visando facilitar o projeto das aplicações e auxiliar na representação das suas características. Algumas dessas fases têm ampla discussão por parte da comunidade da engenharia, tais como o desenvolvimento dos sistemas de controle, por exemplo. Outras, no entanto, têm um menor grau de detalhamento, ou seja, as atividades que devem ser desenvolvidas não são amplamente discutidas ou detalhadas, dificultando a sua aplicação. Dentre estas temos a especificação dos subsistemas de sensoriamento e atuação, integração de processos de verificação formal, entre outras. Essas etapas, apesar de menos discutidas, também são essenciais no escopo do desenvolvimento dos CPS, pois suportam a especificação e validação de propriedades das aplicações, assim como são responsáveis pela integração da aplicação com o ambiente de atuação. No projeto dos CPS, um número considerável de métodos de desenvolvimento está disponível na literatura, visando guiar os desenvolvedores nas tarefas de modelagem, porém eles não apresentam adequado nível de detalhamento para as atividades supracitadas. Nesse contexto, este trabalho propõe o desenvolvimento de um método integrado que auxilie no processo de modelagem e integração dos CPS, mais especificamente dos Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs). O método proposto busca integrar os processos de modelagem funcional, de arquitetura, integração de sensores e atuadores e verificação formal, contribuindo no projeto do sistema embarcado, bem como na interface com o conjunto de sensores e atuadores, culminando, consequentemente, na construção das aplicações. O método proposto é baseado na engenharia dirigida a modelos (MDE) e sua abordagem busca permitir a construção automatizada dos modelos, garantindo a manutenção das características da aplicação durante todo o processo de desenvolvimento, permitindo a integração dos modelos gerados e auxiliando na validação das propriedades do sistema. Aliadas ao método proposto, duas ferramentas foram desenvolvidas, denominadas ECPSModeling e ECPSVerifier. Estas têm por objetivo dar suporte ao processo de desenvolvimento. O ECPSModeling opera na transformação do modelo funcional para o modelo de arquitetura, permitindo a integração das características de sensores e atuadores. Já o ECPSVerifier atua na extração do comportamento do sistema, transformando o modelo de arquitetura em um modelo de comportamento representado por autômatos temporizados, permitindo a aplicação da técnica de verificação formal model checking. Visando detalhar o método proposto e as ferramentas desenvolvidas, esses são aplicados ao projeto de um VANT birotor na configuração Tilt-rotor. Dessa forma, objetiva-se municiar o processo de desenvolvimento dos CPS, em especial dos VANTs, descrevendo suas principais fases de desenvolvimento. Abstract : The design of a Cyber-Physical System (CPS) is defined as a complex activity, being composed of a set of design phases devoted to model application characteristics. In this sense, detailing the phase characteristics is required in order to help the design teams during the project design, and to aim the support of the correct application characteristics representation. However, despite some of these phases, such as the control systems design, being discussed at length by the engineering community, other phases have less detailed studies, i.e., the design activities that compose these phases are not so well documented. In these sense, it is required more experience from the design teams to perform activities such as, the sensing and actuation subsystems representation, and the integration of formal verification methods on the design process, among others. Despite the lack of information related to them, these phases are essential to the CPS design, by the fact that they support application characteristics representation and the properties validation, as well as, they also provide the integration between designed system and their environment. Regarding the CPS design process, different methods are available in the literature, aiming to guide the designers to perform the modeling tasks. However, these approaches do not provide enough information related to those described activities. In this context, this thesis proposes an integrated method applied to CPS design, more specifically devoted to the Unmanned Aerial Vehicles (UAV) design. That proposed method aims to integrate different modeling processes such as functional, architectural, sensor and actuator integrations, and formal verification design processes. Based on the proposed activities this method aims to support the UAV embedded system design, and allow the integration between the embedded platform and the set of system devices. The Model Driven Engineering (MDE) is used as basis to the proposed approach, and aims to support the automated model generation based on the application characteristics. It is intended to ensure the maintainability of the system information over all the design steps and provide the property evaluation and validation, considering the model transformation principles. Two different tools are designed with the proposed method, the ECPSModeling and the ECPSVerifier, for supporting the design activities. The ECPSModeling provides the transformation process from functional model to architectural model, in order to integrate sensor and actuator characteristics. On the other hand, the ECPSVerifier provides the CPS behavior representation, based on the architectural model, by using timed automatas, which allows the formal verification evaluation by performing model checking. The proposed method and the designed tools are applied on the project of a tilt-rotor UAV design. The details of the method proposed in this thesis are demonstrated by performing the UAV project, described as a case study.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017. Este trabalho apresenta um estudo sobre a utilização de veículos aéreos não tripulados (VANTs) em sistemas de vigilância. O uso de VANTs tem se mostrado eficiente em substituir métodos tradicionais de trabalho, muitas vezes reduzindo custos de operação, riscos à vida, ou mesmo possibilitando atividades antes inviáveis. É realizada a modelagem do quadrirotor convencional e de dois veículos aéreos híbridos (com dois e quatro rotores inclináveis), os quais possuem características construtivas e operacionais desejáveis do ponto de vista da aplicação. Os veículos carregam câmeras acopladas às suas estruturas através de um mecanismo gimbal que lhes proporciona mobilidade adicional para o apontamento e captura de imagens de alvos que se movem em solo. Os modelos são obtidos utilizando a formulação de Euler-Lagrange, considerando tanto a dinâmica do veículo e seus rotores inclináveis quanto a de um gimbal duplo na configuração Az-El, através do qual a câmera é integrada. Para um dos veículos, o VANT híbrido com dois rotores inclináveis, uma lei de controle não linear é empregada, visando o rastreamento de trajetórias relativas à posição e direcionamento do VANT, além de capacitar o sistema a manter um alvo na linha de visão da câmera. A lei de controle consiste em uma estratégia em cascata, onde na malha mais interna é tratada a dinâmica de inclinação dos rotores, seguida de uma malha de controle das variáveis relativas à rotação do VANT e apontamento da câmera, sendo que em ambas é executada uma linearização por realimentação estática de estados, finalizando com o controle do subsistema de translação na malha externa. Verifica-se, perante simulação, o rastreamento das trajetórias desejadas mesmo na presença de distúrbios externos. Abstract : This work presents a study about the use of unmanned aerial vehicles (UAVs) in surveillance systems. The use of UAVs has been shown to be efficient in replacing traditional work methods, often reducing operating costs, risks to life or even making possible formerly impracticable activities. It is performed the modeling of the conventional quadrotor and two hybrid aerial vehicles (with two and four tiltable rotors), which have desirable constructive and operational characteristics from the point of view of the application. The vehicles carry cameras coupled to their structures through a mechanism (gimbal) that provides them additional mobility for pointing and capture images of targets that move on the ground. The models are obtained using the Euler-Lagrange formulation, considering both the vehicle dynamics and its tiltable rotors as well as the double gimbal in the Az-El configuration, through which the camera is integrated. For one of the vehicles, the hybrid UAV with two tiltable rotors, a nonlinear control law is employed, aiming the trajectories tracking related to the UAV position and heading, besides to empower the system to maintain a target in the camera's line of sight. The control law consists of a cascade strategy, where in the innermost loop the rotors tilt dynamics is treated, followed by a control loop of the variables related to the UAV rotation and camera pointing, in which both execute a static feedback linearization, finalizing with the control of the translation subsystem in the external loop. It is verified, through simulation, the tracking of the desired trajectories even in the presence of external disturbances.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017 A obtenção de energia elétrica de fontes renováveis vem substituindo o uso de combustíveis fósseis, que são finitos e poluem. O avanço em tecnologias de semicondutores nos últimos 60 anos favorece a obtenção de energias renováveis alternativas, tais como fotovoltaica e eólica. Essas tecnologias já representam uma parcela de 6,6 \% da produção na matriz energética brasileira. O uso de energia renovável, porém, não se limita apenas a rede elétrica convencional; é possível utilizar tal fonte de energia para alimentar motores que impulsionam veículos. Neste trabalho a energia fotovoltaica é aplicada em veículos aéreos não tripulados (VANTs). Em alguns casos, a energia solar capturada pode prover 100\% da energia necessária para um VANT realizar uma missão, porém, em outros casos a mesma é usada para aumentar seu tempo de voo. Buscando uma alternativa para aumentar a autonomia de um VANT do tipo VTOL-CP (do inglês, Vertical Take-Off and Landing Convertible Plane), em desenvolvimento no projeto ProVANT, este trabalho propõe a utilização de células fotovoltaicas nas asas e fuselagem da aeronave para obtenção de energia elétrica. Com essa finalidade, é desenvolvido um sistema de gerenciamento de energia fotovoltaica, que tem por objetivo captar a energia solar durante o voo utilizando células fotovoltaicas, processá-la com um conversor de corrente contínua do tipo boost de três níveis e um algoritmo rastreador do ponto de máxima potência, fornecer essa energia ao barramento de alimentação da aeronave e estimar o estado de carga do banco de baterias. Para tal, é analisado, projetado e experimentado cada componente do sistema. Com os resultados experimentais deste trabalho e de dados de consumo, obtidos por simulação do VTOL-CP, é estimado o aumento de autonomia de modo a validar a proposta apresentada. Abstract: Renewable energy sources have been replacing fossil fuels for electricity generation over the last years. Over the past 60 years, the technological advances in the semiconductors industry have contributed to increase researches on this field. Regarding the photovoltaic and wind energy sources, nowadays these power sources represent 6,6\% of produced energy in Brazil. However, these power sources solutions are not limited to the electric grid usage. The renewable energy sources can be applied for example, to provide energy for vehicles motors, or on the aircraft projects. Regarding the aircraft projects, more specifically the Unmanned Aerial Vehicles (UAV), the renewable energy can be applied on these projects as the main energy source in order to fulfill the missions. However, in others cases, this power source can applied to increase the flight endurance. In this context, in this work the solar energy is applied to a UAV project. In this way, its evaluated how to increase the flight endurance of a vertical take-off and landing convertible-plane. This work presents a hypothesis of electricity obtainment by the use of photovoltaic cells in the aircraft structure. The project was conducted in the context of ProVant project that aims to design autonomous aircrafts. A management system it was proposed to handle the photovoltaic energy, aiming to capture the solar energy using these cells, process it in a three-level DC-DC boost converter with a maximum power point tracking algorithm. The generated energy is conducted to a battery pack, and its state of charge is estimated. In order to provide a complete solution, this subsystem it was analyzed, designed and submitted to a set of validation tests. The experimental results coupled with UAV energy consumption information were used to estimate the flight time increase, as well as validating the initial hypothesis.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017. Abstract : This work presents the design, implementation, and testing of a Brain-Computer Interface (BCI) system based on µ-waves to control the navigation of a drone. BCI systems perform the translation of brain signals into commands to communicate with external applications. The µ rhythm is a type of brain signal response to motor activity which can be easily measured by electroencephalography (EEG). For this reason, µ-waves based BCI systems have been extensively explored in the literature as a way of enabling patients with compromised neuromotor functions to interact with the outside world. To implement the signal processing and application interface routines, a software platform was built based on well-established filter and classification techniques, such as the Common Spatial Patterns (CSP) and the Linear Discriminant Analysis (LDA). For interfacing with the drone, an algorithm for translating the classifier outputs into drone commands was proposed. In addition, the acquisition of brain waves was performed by a low-cost and open-hardware EEG amplifier called OpenBCI. The validation of the designed system was performed using public and an acquired motor imagery EEG datasets, which were supplied to the platform to simulate the real-time performance of the system. The tests, conducted in a drone simulator, demonstrated the correct operation of the proposed methodology and the designed system. Este trabalho apresenta o projeto, implementação e teste de um sistema de Interface Cérebro Máquina (BCI) baseado em ondas µ para o controle da navegação de um drone comercial. Sistemas BCI realizam a tradução dos sinais cerebrais em comandos que podem ser usados para ativação e controle de aplicações externas. O ritmo µ é um tipo de resposta cerebral que é modulado através da atividade motora e pode ser facilmente medido através de eletroencefalografia (EEG). Por este motivo, sistemas BCI baseados em ondas µ tem sido extensivamente explorados na literatura como uma forma de permitir que pacientes com sistema neuromotor comprometido interajam com o ambiente externo. Neste trabalho, uma plataforma de software foi desenvolvida para implementar as rotinas de processamento de sinal e de interface com a aplicação. Ténicas bem estabelecidas como o filtro espacial CSP e o classificador LDA foram utilizadas para realizar a de-tecção dos padrões cerebrais. Além disso, é proposta uma metodologia para traduzir o sinal de saída do classificador em comandos que podem ser diretamente enviados para o drone. Para aquisição dos sinais de EEG, um amplificador de baixo custo e open-source chamado Open-BCI foi utilizado. A implementação do sistema foi validada através de um conjunto de dados público, que foram utilizados na plataforma como forma de simular o comportamento em tempo-real do sistema. Os testes de aplicação foram conduzidos em um simulador do drone, o que demonstrou o correto funcionamento da metodologia proposta e do sistema desenvolvido.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2016. O desenvolvimento de veículos aéreos não tripulados (VANTs) vem despertando um grande interesse tanto no meio acadêmico quanto na indústria nas últimas décadas. Muitos campos da robótica e da teoria de controle vem sendo explorados visando melhorar o desempenho destes sistemas. Existem vários cenários onde estas aeronaves são utilizadas, tais como monitoramento de ambientes, agricultura de precisão, busca e resgate, entre outras. Dentre as diferentes aplicações destas aeronaves temos o transporte de carga suspensa por cabo, o qual tem promovido várias pesquisas relacionadas com transporte de alimentos, medicamentos e suprimentos em geral, para zonas de risco. Neste sentido, este trabalho tem como foco o uso de VANTs em tarefas de transporte de carga, considerando perturbações externas e incertezas paramétricas. A aeronave utilizada é um birotor na configuração Tilt-rotor que carrega uma carga suspensa. Um Tilt-rotor é um veículo movimentado por dois rotores inclináveis, os quais geram e direcionam forças de impulso para sustentar a aeronave. Neste estudo, é importante que a aeronave seja capaz de seguir uma trajetória predefinida enquanto estabiliza a carga suspensa mesmo quando afetada por perturbações externas ou incertezas paramétricas. Além disso, um modelo não linear multicorpo é obtido via formulação Euler-Lagrange para o VANT Tilt-rotor considerando a carga suspensa. Neste modelo foi considerado que a aeronave é composta por quatro corpos rígidos e tem dez graus de liberdade. O problema de controle é solucionado com um controlador preditivo (MPC) incremental e um não incremental, baseados no modelo linear do erro do sistema, o qual é linearizado em torno a uma trajetória genérica. Além disso, os MPCs consideram custo terminal, com o objetivo de garantir estabilidade e por consequência reduzir o horizonte de predição. Devido ao fato do sistema linear ser variante no tempo (LVT), o custo terminal é calculado mediante desigualdades matriciais lineares (LMI). Por outro lado, restrições são impostas na formulação do MPC, relacionadas com as limitações físicas dos atuadores e considerando que o VANT está confinado numa área específica. Finalmente, simulações foram realizadas para avaliar o desempenho dos controladores propostos, considerando perturbações constantes em diferentes instantes de tempo, e levando em conta incertezas paramétricas. Abstract : The development of unmanned aerial vehicles (UAVs) has arousedgreat interest in both academia and industry in the recent decades.Many aereas of robotics and control theory have been exploited toimprove the performance of these systems. There are several scenarioswhere these aerial vehicles are used, like monitoring environment,precision agriculture, construction, search and rescue. Transportationof cable-suspended loads with UAVs is another application. This haspromoted research related to load transportation of food, medicine,and supplies in general for unsafe areas. This research is focused onthis topic, where it is necessary that the UAV follows a predenedtrajectory while stabilizing the suspended load, even if it is aectedby external disturbances. In this dissertation, two model predictivecontrollers (MPCs) are used to solve the path tracking problem of asmall scale Tilt-rotor Unmanned Aerial Vehicle (UAV) while carryinga suspended load. A Tilt-rotor is a vehicle lifted and propelled bytwo tiltable rotors, in order to control the direction of thrust forces.In the present study, it is important that the aircraft able to follow apredened trajectory while maintaining the suspended load stable evenin the presence of external disturbances and parametric uncertainties.Moreover, a rigorous multibody non-linear dynamic model is obtainedvia Euler-Lagrange formulation for the Tilt-rotor UAV with suspendedload, assuming four rigid bodies and ten degrees of freedom (DOF)of the vehicle. The control problem is solved with incremental andnon-incremental model predictive controllers, based on the linear errormodel of the system, which is linearized around a generic trajectory.Furthermore, the MPCs consider a terminal cost in order to ensurestability, allowing the prediction horizon reduction. As the linear modelis a linear time-varying (LTV) system, the terminal cost is calculatedvia linear matrix inequalities (LMI). In addition, some constraintsare imposed on the formulation, related to physical limitations of theactuators and assuming that the aircraft is conned to a particulararea. Finally, numerical simulations are performed in order to evaluatethe controllers, considering constant disturbances at dierent instantsof time, and modeling errors.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. Abstract : This master thesis deals with the modeling and control of a small scale birotor tiltrotor unmanned aerial vehicle (UAV). A tiltrotor is characterized by a mechanism that tilts the aircraft's rotors in order to control the flight. An UAV with such characteristics is being developed by this author and other researchers in the scope of the project named ProVANT. The developed UAV prototype is used in this work to obtain experimental results. This kind of system can be characterized by its underactuated, highly nonlinear, and coupled dynamics. Instead of using a dynamic model available in literature, this work proposes a more accurate model considering the UAV as a multibody system. By doing so the tilting angles become generalized coordinates and the tilt mechanism dynamics are naturally added to the model, as well as the coupling between the bodies. The result is an eight degrees of freedom model obtained through Euler-Lagrange formulation. The path tracking problem is solved here with linear optimal controllers for the full model, instead of the classical approach of cascade control for the translation and rotation subsystems. The developed controllers are linear quadratic regulators, a H1 controller and a multiobjective H2=H1 controller, all with LMI formulation. A nonlinear backstepping controller taken from the literature is implemented in order to be compared with the designed controllers. In addition, controllers for the hovering problem are also designed to be used in experiments with ProVANT's tiltrotor. They reduce the complexity of the initial experimental flights, focusing not only in the validation of the control system, but the complete project, including its electronics, mechanical design, and additional software. Such experiments are presented and discussed in details along this work. The work also addresses how flight-related information are gathered and processed. This includes the design of a nonlinear complementary filter for the attitude estimation that works with data acquired from the UAV sensors.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. O uso de agentes em aplicações com Veículos Aéreos Não-Tripulados (VANTs) tem sido explorado nos últimos anos, principalmente como alternativa para dotar o veículo de autonomia na realização de suas missões. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um modelo de comportamento autônomo para um VANT com o uso de um agente com arquitetura BDI, explorando sua capacidade de reagir rapidamente a mudanças em seu ambiente e de ter objetivos de longo prazo a serem cumpridos até se finalizar uma dada missão. O trabalho também busca avaliar a implementação do agente na plataforma de sistema embarcado de um VANT real, a aeronave do projeto ProVant, além de apresentar uma análise e comparação do sistema proposto, baseado em lógica de predicados, com uma abordagem usual empregando uma programação imperativa, organizada em uma sequencia de comandos e ações. Abstract : The use of agents in applications with Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) has been explored in recent years, mainly as an alternative to provide autonomy to the vehicle in carrying out their missions.This study aims to develop and evaluate a model for a UAV with the use of an agent with BDI architecture, exploring its ability to reactquickly to changes in the environment and while still having goals tobe accomplished even finish a given mission. The proposed model was implemented and embedded in a real UAV system and then compared against a usual approach employing an imperative programming.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014. O projeto de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) é um processo complexo, pois diferentes fatores devem ser considerados visando garantir tanto a confiabilidade do sistema, quanto a integridade física da aeronave. Neste contexto a técnica do Hardware-in-The-Loop (HIL) tem sido aplicada de modo a proporcionar uma plataforma de testes confiável e segura para a concepção tanto da arquitetura de software, quanto dos sistemas de controle. Nesta pesquisa um ambiente de emulação em HIL é desenvolvido de forma a proporcionar a realização de testes da arquitetura de software, sendo este baseado na aplicação da técnica dos Anytime Algorithms. Esses algoritmos são aplicados tanto isolados quanto associados aos algoritmos de controle do VANT, desta forma os benefícios da sua utilização podem ser corretamente avaliados. O ambiente HIL pode ser utilizado diretamente no Matalab/Simulink, o que facilita o desenvolvimento de diferentes estratégias de controle por meio do uso desta ferramenta. Abstract : Designing Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) is a complex process, sincedifferent engineering domains must be considered to ensure that it will flyproperly, without putting in danger the aircraft and life on the ground. Consideringthe design of the embedded computing system, the Hardware-in-The-Loop (HIL) can be applied in order to provide a test platform for both thesoftware architecture and the control algorithms. In this work a HIL structureis created to test the software architecture, which is based in the applicationof Anytime Algorithms. Such algorithms are used isolated and associatedwith the UAV control algorithms, so that their benefits for the project can beproperly evaluated. The developed HIL can be used directly by the Matlab/-Simulink tool, which facilitates its use since most control applications aredeveloped in such tool.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014. Essa dissertação descreve uma infraestrutura de comunicação sem fio projetada para uso em um Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) de pequena escala. A mesma tem como objetivo fornecer os links de comunicação entre o VANT e uma estação base (para fins de recebimento de comandos de controle) e entre o VANT e uma Rede de Sensores Sem Fio (RSSF) (para fins de coleta de dados). O desafio é utilizar o mesmo hardware para comunicar-se com dispositivos potencialmente heterogêneos e compartilhar diferentes protocolos e tipos de tráfego. O trabalho detalha a camada de software projetada para prover uma comunicação confiável com a estação de base, além de priorizar a economia de recursos com os nós de uma RSSF. Para ambos os casos, é usado apenas um transceiver IEEE 802.15.4 de longo alcance. Com o intuito de demonstrar a infraestrutura proposta, dois diferentes cenários foram implementados e testados. O primeiro consiste na comunicação do VANT com sensores esparsamente distribuídos sobre o solo. Já o segundo consiste na entrega dos dados coletados para a estação base. Ambos os cenários de comunicação diferem-se em tempo de conexão e outros requisitos. Os resultados obtidos mostram que a solução proposta atende os desafios relacionados. Abstract : This paper describes a wireless communication infrastructure designed for a small-scale Unmanned Aerial Vehicle (UAV). It aims at providing a communication link between the UAV and a base station and also additional links that may allow collecting data from a remote Wireless Sensor Network (WSN). The challenge here is using the same hardware to communicate with potential heterogeneous devices and using different protocols. The paper details the software layer designed to support a reliable communication with the base station, as well a highly efficient best-effort communication with nodes from a WSN. For both cases, a single IEEE 802.15.4 extended range transceiver is used. To demonstrate the proposed infrastructure, two different utilization scenarios were implemented and tested. The first consists of the UAV node communicating with spatially distributed sensors on the ground. In the second scenario, the UAV node delivers the collected data to the base station. Both communication scenarios are different in terms of connection time and other communication requirements. Obtained results show that the proposed solution meets the related challenges.