Geri Dön

Navigation and path planning of an unmanned underwater vehicle

Bir insansız su altı aracının navigasyonu ve yol planlaması

  1. Tez No: 318822
  2. Yazar: UĞUR DOĞAN GÜL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. M. KEMAL LEBLEBİCİOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  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-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. 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

  1. Otonom araçların yön güdümünde PAF tabanlı EZKH yönteminin geliştirilmesi

    PFF based SLAM method development for autonomous vehicles' navigation

    EROL DUYMAZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ

  2. 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

    Türkçe

    2011

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHava Harp Okulu Komutanlığı

    Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ

  3. Bir insansız hava aracı için dinamik ortamlarda yol planlaması

    Path planning for an unmanned aerial vehicle in dynamic environments

    DEMET CANPOLAT TOSUN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Havacılık MühendisliğiEskişehir Teknik Üniversitesi

    Havacılık Elektrik ve Elektroniği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ YASEMİN IŞIK

  4. 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

    İngilizce

    2013

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolMarmara Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALUK RAHMİ TOPCUOĞLU

  5. 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

    Türkçe

    2013

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolHava Harp Okulu Komutanlığı

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR KORAY ŞAHİNGÖZ