Satellite attitude determination based on GPS carrier phase measurements
GPS taşıyıcı faz ölçümlerinin kullanılarak uyduların açısal konumunun berlirlenmesi
- Tez No: 341115
- Danışmanlar: PROF. DR. OZAN TEKİNALP
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 119
Özet
Alıcı teknolojisindeki gelişmelerle, GPS alıcılarının sadece konum belirleme amaçlı değil, ayrıca açısal konum belirleme amaçlı da kullanılabileceği ve bu yöntemle elde edilen açı bilgisinin 1 dereceden daha az hatayla elde edilebileceği kanıtlandı. Bu tezde, GPS taşıyıcı faz ölçümlerinin kullanılarak açısal konum saptaması yapan bir kestirim algoritması geliştirilmiştir. Algoritmanın geliştirilmesi sırasında MATLAB Simulink programı kullanılmıştır. Uydu dinamiğinin doğrusal olmamasından dolayı, kestirim algoritması olarak Genişletilmiş Kalman Filtresi (GKF) kullanımı tercih edilmiştir. Algoritmada durum parametreleri üç adet quaternion hatası ve üç adet açısal hız hatasından oluşmaktadır. Algoritmanın oluşturulması sırasında aralarında 1 metre mesafe olan ve kare şeklinde bir geometri oluşturan 4 antenden oluşan bir konfigürasyonun kullanıldığı varsayılmıştır. Algoritmanın performansı geliştirilen benzetim çalışması test edilmiştir. GPS pseudorange, pseudorange rate ve taşıyıcı faz farkı ölçümlerinin modellemesi de benzetim ortamında gerçekleştirilmiştir. Bu tezde aynı zamanda tümleşik bir GPS/Dönüölçer sistemi de düşünülmüştür. Bu sitem için geliştirilen Genişletilmiş Kalman Filtresinde durum vektörüne 3 eksende dönüölçer sabit hata kayması parametresi eklenmiştir. Algoritmanın simülasyon ortamında test edilmesi sırasında kullanılan dönüölçer verisi, modellenen dönüölçer hata modeli ile doğru veri üzerine, sabit hata, sabit hata kayması, orantı katsayısı hatası ve eksenel kaçıklık gibi hatalar eklenerek üretilmiştir. Geliştirilen iki algoritma farklı şartlar altında test edilmiştir. Benzetim testinden sonra elde edilen sonuçlar açı kestirimi doğruluğunun 0.4 dereceden iyi olduğunu göstermektedir. Ayrıca, üç eksenli bir dönüölçerin sisteme entegre edilmesinin, açı kestiriminin doğruluğunu, özellikle az sayıda GPS uydusunun görünür olduğu durumlarda iyileştirdiği gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
With the improvements in the GPS technology, it has been proven that they can provide not only the positioning information, but also attitude knowledge with the accuracy less than 1 degree. In this thesis, an estimation algorithm is developed in the MATLAB Simulink environment for the attitude determination using the GPS carrier phase measurements from four antennas. Because the attitude dynamics of a satellite is nonlinear, Extended Kalman Filter (EKF), a nonlinear estimator, is decided to use. The algorithm is implemented using three quaternion and three inertial angular velocity error states. For the attitude determination, four antennas in a square shape with 1 meter inter-antenna distance are assumed to be used. A simulation is conducted in order to evaluate the performance of the algorithm. GPS pseudorange, pseudorange rate and differential carrier phase measurements are modeled in the simulation environment. An integrated GPS/Gyro case is also considered in this study. For this case, the developed EKF is modified by adding gyro bias drift parameter to the state vector. In order to model the gyro measurements, a gyroscope error model is developed. The algorithms developed for both cases are tested with different GPS visibility conditions. After the simulation test, it is observed that the achieved attitude accuracy with the GPS only case is better than 0.4 degrees. Moreover, the integration with three axis gyro assembly improves the attitude performance especially for the cases with poor GPS satellite visibility.
Benzer Tezler
- Задача навигации и ориентации искусственного спутника земли на основе датчиков угловой скорости и многоантенного спутникового приемника
Açısal hız ölçerler ve çoklu anten uydu alıcısı ile yapay yer uydusunun konumunun ve yöneliminin belirlenmesi
ALİ CEPE
- Implementation of northfinding techniques
Kuzey bulucu tekniklerinin gerçeklenmesi
PINAR OĞUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENGİN TUNCER
- GPS çalışmalarında en uygun uydu konumlarının belirlenmesi
The Determination of the most adequate satellite constallation in the GPS works
H.HAKAN DENLİ
- Global konum belirleme sistemi ( GPS ) ve uygulama alanları
Başlık çevirisi yok
GÖKNİL ERKÜÇÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
1994
Jeodezi ve FotogrametriYıldız Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURGUT UZEL
- GPS ve GPS'in alımlarında kullanılması
Başlık çevirisi yok
SERVET YAPRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERSOY ARSLAN
