Geri Dön

An adaptive unscented kalman filter for tightly-coupled INS/GPS integration

Sıkı bağlı ANS/KKS tümleştirmesinde uyarlamalı kokusuz kalman filtresi uygulaması

  1. Tez No: 305781
  2. Yazar: TAMER AKÇA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MÜBECCEL DEMİREKLER
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Bilim ve Teknoloji, Computer Engineering and Computer Science and Control, Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2012
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 108

Özet

Tek başlarına çalıştırıldıklarında çeşitli dezavantajları bulunan ataletsel navigasyon sistemi (ANS) ve küresel konumlama sistemi (KKS), doğrusal olmayan kestirim algoritmaları kullanılarak tümleştirilmekte ve birbirini bütünler nitelikte olan bu iki sistemin ayrı ayrı getirileri tek bir sistemden elde edilmektedir. Bu uygulama için en çok ve en yaygın bir biçimde kullanılan kestirim algoritması genişletilmiş kalman filtresidir (EKF). EKF uygulamasında yer alan doğrusallaştırma işlemleri nedeniyle kestirim sonucunun ortalama ve standart sapma değerlerinde ikinci dereceden hatalar oluşabilmektedir. Bu uygulamada kullanılabilecek bir başka doğrusal olmayan kestirim algoritması ise kokusuz kalman filtresidir (UKF). UKF, Gaussian dağılım içerisinden belirli bir şekilde seçilen örnekleme noktalarını, doğrusal olmayan sistem ve ölçüm modelinden geçirir ve ikinci dereceden hatalara sahip kestirim sonucunu elde eder. Bahsi geçen örnekleme noktalarının seçiminde kullanılan yöntemlerden biri Orantılanmış Kokusuz Dönüşümdür (SUT). Bu yöntem dahilindeki bazı değişkenler ile örnekleme noktalarının dağılımını belirleme ve yüksek dereceden kestirim hatalarının kontrolünü sağlama imkanı elde edilir. Bu değişkenlerin belirlenmesi ilgili probleme özgüdür. Bu tez kapsamında SUT değişkenlerinin tümleştirilmiş navigasyon sistemi üzerindeki etkileri değerlendirilmiş ve sıkı bağlı ANS/KKS tümleşik sistemi, ?Uyarlamalı UKF? kullanılarak tasarlanmıştır. Bu uygulama kapsamında süreç ve ölçüm gürültülerinin dışında, SUT değişkenleri uyarlamalı olarak değiştirilmiştir. Gerçekçi bir savaş uçağı uçuş senaryosu ile, ataletsel ölçüm biriminin ve küresel konumlama sisteminin çoklu koşum analizi yöntemi dahilinde benzetimi yapılmıştır. Önerilen yöntem ile elde edilen sonuçlar, standart EKF ve UKF yöntemlerinin sonuçları ile kıyaslanmıştır. Sonuç olarak özellikle KKS sinyallerinin kesintiye uğradığı sürelerden sonra, önerilen yöntemin navigasyon sisteminin hassasiyetini arttırdığı gözlemlenmiştir.

Özet (Çeviri)

In order to overcome the various disadvantages of standalone INS and GPS, these systems are integrated using nonlinear estimation techniques and benefits of the two complementary systems are obtained at the same time. The standard and most widely used estimation algorithm in the INS/GPS integrated systems is Extended Kalman Filter (EKF). Linearization step involved in the EKF algorithm can lead to second order errors in the mean and covariance of the state estimate. Another nonlinear estimator, Unscented Kalman Filter (UKF) approaches this problem by carefully selecting deterministic sigma points from the Gaussian distribution and propagating these points through the nonlinear function itself leading third order errors for any nonlinearity. Scaled Unscented Transformation (SUT) is one of the sigma point selection methods which gives the opportunity to adjust the spread of sigma points and control the higher order errors by some design parameters. Determination of these parameters is problem specific. In this thesis, effects of the SUT parameters on integrated navigation solution are investigated and an ?Adaptive UKF? is designed for a tightly-coupled INS/GPS integrated system. Besides adapting process and measurement noises, SUT parameters are adaptively tuned. A realistic fighter flight trajectory is used to simulate IMU and GPS data within Monte Carlo analysis. Results of the proposed method are compared with standard EKF and UKF integration. It is observed that the adaptive scheme used in the sigma point selection improves the performance of the integrated navigation system especially at the end of GPS outage periods.

Benzer Tezler

  1. Kalman filtering applications on attitude determination of ITU-PSAT I satellite

    İTU-PSAT I uydusunun yönelim kestirimi üzerine kalman süzgeçlemesi uygulamaları

    HALİL ERSİN SÖKEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CHİNGİZ HAJIYEV

  2. Uyarlamalı destek vektör makinesi temelli modelleme ve kontrol

    Adaptive support vector machine based modelling and control

    ERDEM DİLMEN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiPamukkale Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SELAMİ BEYHAN

  3. Mobility tracking algorithms for cellular networks based on kalman filtering

    Hücresel ağlar için kalman filtre çıkarımı tabanlı hareket takibi algoritmaları

    ALPER YEŞİLYURT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. AYŞIN BARTAN ERTÜZÜN

  4. State estimation techniques for speed sensorless field oriented control of induction motors

    Hız duyaçsız alan yönlendirmeli endüksiyon motor denetiminde durum tahmin teknikleri

    BİLAL AKIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2003

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYDIN ERSAK