Integrated radio-INS altimeter development via kalman filtering
Birleştirilmiş radyo-INS altimetresinin kalman filtresi kullanılarak geliştirilmesi
- Tez No: 101344
- Danışmanlar: PROF.DR. ÇİNGİZ HACIYEV
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Gürbüz, Kalman filtre, Seyir sistemleri, Robust, Kalman filter, Navigation systems
- Yıl: 2001
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
BİRLEŞTİRİLMİŞ RADYO-INS ALTİMETRESİNİN KALMAN FİLTRESİ KULLANILARAK GELİŞTİRİLMESİ ÖZET Bu çalışmada, radyo ve atalet altimetrelerinden oluşan birleştirilmiş bir navigasyon sistemi tanıtılmıştır. INS ve radyo altimetrelerinin birbirlerinden farklı avantaj ve dezavantajları bulunmaktadır. Çok olumlu yüksek frekans karakteristiğinin yanında, INS, hataların zamanla üst üste eklendiği 'dead-reckoning' şeklinde tanımlanan bir sistemdir. Tek başına çalıştığında radyo altimetre zamanla yenilenen ölçümler alır, fakat ataletli bir çalışma prensibi olduğu için dinamik hatalar oluşturur. Bu iki navigasyon aletini birleştirmenin de ana sebebi yukarıda kısaca belirtilen olumlu özellikleri bir araya getirip, olumsuzları ortadan kaldırmaktır. Birleştirme indirekt Kalman filtresi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Navigasyon aletlerinin hata modelleri Kalman filtresi tarafından düşey kanal parametrelerinin tahmin edilmesi için kullanılmaktadır. Açık çevrim sistemde INS ana bilgi kaynağı olurken, radyo altimetere tahminlere yardımcı olacak ayrık zamanlı bilgiyi sağlar. Böylelikle dizayn aşamasında, Kalman filtresinde meydana gelebilecek hesaplama hatalarına karşı sistemin korunması sağlanmıştır. Simulasyon sonuçları Kalman filtresinin, dolayısıyla birleştirilmiş sisteminin başarıyla çalıştığını göstermektedir. Simulasyon boyunca filtre, model parametrelerine çok yakın tahminler üretebilmektedir. Çalışmanın ikinci basamağında anormal ölçümler olması durumu incelenmiştir. Önceki Kalman fıltesi beklendiği üzere bu duruma anormal tahminlerle karşılık vermektedir. Böyle muhtemel bir bozukluğu gidermek için Robust Kalman Filtresi algoritmaları önerilmektedir. Birinci robust filtrede anormal ölçüm tesbit edildiğinde ihmal edilir ve tahmin edilen değer yerine ekstrapolasyon değeri kullanılır. İkinci algoritmada ise tesbit edilen anormal ölçüm yerine, bu ölçümün yüksek güvenilir olasılık ile saptanmış sınır değeri kullanılır. Bu iki algoritmanın karşılaştırmalı analizi yapılmıştır. Sonuçlar anormal ölçüm durumunda ilk algoritmanın daha iyi sonuçlar verdiğini ortaya çıkarmaktadır. Belirtilen koşullara göre, çalışmada açıklanan ve geliştirilen birleştirilmiş navigasyon sistemi, havacılık uygulamalarında kullanılması durumunda kabul edilebilir yararlar sağlayacaktır. xu
Özet (Çeviri)
INTEGRATED RADIO-INS ALTIMETER DEVELOPMENT VIA KALMAN FILTERING SUMMARY In this study, the integrated navigation system, consisting of radio and INS altimeters, is presented. INS and the radio altimeter have different benefits and drawbacks. While having outstanding high frequency characteristics, the INS is a dead-reckoning system, at which the errors accumulate time by time. The radio altimeter, as a stand-alone system, gets timely updated measurements, but as it has an indolent principle of operation, it generates dynamical errors. The reason for integrating these two navigators is mainly to combine the best features, and eliminate the shortcomings, briefly described above. The integration is achieved by using an indirect Kalman filter. Hereby, the error models of the navigators are used by the Kalman filter to estimate vertical channel parameters of the navigation system. In the open loop system, INS is the main source of information, and radio altimeter provides discrete aiding data to support the estimations. In this manner, the protection for computation failures of the Kalman filter is attained at the design level. The simulation results demonstrate successful operation of the Kalman filter, thus the integrated altimeter. The filter is able to generate very close estimates to the model parameters through the entire simulation. At the next step of the study, in case of abnormal measurements, the performance of the integrated system is examined. The optimal Kalman filter reacts with abnormal estimates to this situation as expected. To recover such a possible malfunctioning, the Robust Kalman Filter algorithms are suggested. In the fist algorithm, when the abnormal measurement is detected, it is disregarded, and instead of estimated value, extrapolation value is used. In the second algorithm, rather than the abnormal measurement, the limit value determined with the confidence probability is used. These two algorithms are analyzed side by side. The results point out the better response of the first robust algorithm in case of abnormal measurements. Regarding the given facts, the integrated navigation system described and developed in this study has acceptable benefits to be used in aviation applications. XI
Benzer Tezler
- Savaş gemilerinde radar saçılma yüzeyi hesabı
Başlık çevirisi yok
SEVİLAY CAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
İstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Investigation on the effect of geomagnetic field on safe air navigation
Jeomanyetik alanın güvenli hava navigasyonu üzerine etkilerinin araştırılması
GÖKHAN YANARDAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
İstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Ataletsel seyir sistemlerinin aktarımla yönlendirilmesi
Transfer alignment of inertial navigation systems
BORA BARIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Hacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...