Navigation and path planning of an unmanned underwater vehicle
Bir insansız su altı aracının navigasyonu ve yol planlaması
- Tez No: 318822
- Danışmanlar: PROF. DR. M. KEMAL LEBLEBİCİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 132
Özet
Sualtına özgü koşullar nedeniyle, insansız sualtı aracı navigasyon ve yol planlama problemi çözümünde farklı yaklaşımlara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada, ilk olarak, sualtı aracına etkiyen bağlaşımlı ve doğrusal olmayan kuvvet ve momentleri de içeren 6 serbestlik derecesine sahip detaylı bir matematiksel model oluşturulmuştur. Modellenen aracın geometrisine uygun hidrodinamik katsayılar dilim teorisi kullanılarak hesaplanmıştır. Matematiksel model elde edildikten sonra, sualtı aracının ileri-geri, yukarı-aşağı, yunuslama ve sapma hareketlerini denetlemek için, uygun doğrusallaştırma yapılarak, ?Doğrusal Karesel Regülatör? kontrol metodu uygulanmıştır. Aracın yol planlama algoritması temel olarak yol noktalarını takip etme üzerinedir. Bu yol noktalarının sıralaması, genetik algoritma ile ?Seyyar Satıcı Problemi? çözülerek elde edilmiştir. Bununla bağlantılı olarak, ortamda engeller olduğunda çarpışmalardan sakınmak için ?Hızlı-Keşfeden Rastlantısal Ağaçlar? algoritması da yol planlama algoritmasına dahil edilmiştir. Sualtı navigasyon çözümünde araç üzerinde bulunan ?Ataletsel Navigasyon Sistemi (ANS)? çıktıları esas alınmıştır. Ataletsel çözümün uzun süreçteki sapmalarını düzeltmek için ise ?Kalman Süzgeç? tabanlı entegrasyon algoritması kullanılmış ve ?Küresel Uydu Navigasyon Sistemi?, ?Çok Kısa Bazlı? akustik navigasyon sistemi ve yönelim sensörleri gibi dış yardımlardan yararlanılmıştır. Bu çalışmada kullanılan kontrol metodu, yol planlama ve navigasyon algoritmaları benzetim sonuçları ile doğrulanmıştır.
Özet (Çeviri)
Due to the conditions peculiar to underwater, distinctive approaches are required to solve the navigation and path planning problem of an unmanned underwater vehicle (UUV). In this study, first of all, a detailed 6 degrees-of-freedom (DOF) mathematical model is formed, including the coupled non-linear forces and moments acting on an underwater vehicle. The hydrodynamic coefficients which correspond to the geometry of the vehicle which the model is based on are calculated using the strip theory. After the mathematical model is obtained, by applying appropriate linearization on the model, ?Linear Quadratic Regulator (LQR)? control method is implemented to govern the surge, heave, pitch and yaw motions of the underwater vehicle. Path planning algorithm of the vehicle is based on tracking the waypoints. Permutation of the waypoints is obtained by solving the ?Travelling Salesman Problem (TSP)? via genetic algorithm. Linked with that, ?Rapidly-Exploring Random Trees (RRT)? algorithm is introduced into the path planning algorithm to avoid collisions in environments with obstacles. Underwater navigation solution is based on the ?Inertial Navigation System (INS)? outputs, located on the vehicle. To correct the long-term drift of the inertial solution, ?Kalman Filter? based integration algorithm is used and external aids such as ?Global Navigation Satellite System (GNSS)?, ?Ultra-Short Baseline (USBL)? acoustic navigation system and attitude sensors have been utilized. The control method, path planning and navigation algorithms used in this study are verified by simulation results.
Benzer Tezler
- Otonom araçların yön güdümünde PAF tabanlı EZKH yönteminin geliştirilmesi
PFF based SLAM method development for autonomous vehicles' navigation
EROL DUYMAZ
Doktora
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ
- İnsansız araçlarda harmonik potansiyel fonksiyon tabanlı çoğul panel metodu ile otonom navigasyon
Autonomous navigation for unmanned vehicles using line segment method based on harmonic potential function
TUFAN KOÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHava Harp Okulu KomutanlığıElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ
- Bir insansız hava aracı için dinamik ortamlarda yol planlaması
Path planning for an unmanned aerial vehicle in dynamic environments
DEMET CANPOLAT TOSUN
Doktora
Türkçe
2021
Havacılık MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiHavacılık Elektrik ve Elektroniği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YASEMİN IŞIK
- Hyper-heuristics for online path planning of unmanned aerial vehicles
İnsansiz hava araçlarinin çevrimiçi güzergah planlamasi için üst sezgisel yöntemler
ENGİN AKAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolMarmara ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK RAHMİ TOPCUOĞLU
- 3 boyutlu arazi üzerinde çoklu otonom insansız hava aracı rota planlaması
Autonomous multi unmanned aerial vehicles path planning on 3 dimensional terrain
NURİ ÖZALP
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolHava Harp Okulu KomutanlığıBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR KORAY ŞAHİNGÖZ