Satellite orbit estimation using kalman filters
Kalman süzgeçleri kullanarak uydu yörünge kestirimi
- Tez No: 463585
- Danışmanlar: DOÇ. DR. UMUT ORGUNER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- 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: 154
Özet
Bu tezde, uydu yörünge belirleme problemi, yer ve uzay kaynaklı değişik ölçümlere dayalı çeşitli tiplerde Kalman süzgeçleri kullanarak incelenmiştir. İlk olarak, Gauss başlangıç yörünge belirme metodunun performansı değerlendirilmiştir ve yeterince iyi kestirimler için gerekli ölçüm zaman aralığı değerleri belirlenmiştir. İkinci olarak, birkaç ölçüme dayanan filtre başlatma yöntemleri, sadece açılar, açılar ve mesafe, açılar ve Doppler ve tüm durum vektörü gözlem durumları için önerilmiş ve bunların performansları incelenmiştir. Üçüncü olarak, açılar ve mesafe ve tüm durum vektörü ölçümlerinin mevcut olduğu varsayılan örnek senaryolar için, genişletilmiş Kalman süzgeci (EKF), kokusuz Kalman süzgeci (UKF) ve sürekli-ayrık Kalman süzgecinin (CD-EKF) göreceli performans karşılaştırması yapılmıştır. Makul bir tahmin adımı ile çalıştırılan sürekli-ayrık Kalman süzgecinin ortalama karekök kestirim hatası ve hesaplama zamanı açısından en iyi sonucu verdiği gösterilmiştir. Sürekli-ayrık Kalman süzgecinin performansı, ortalama karekök hatası ile sonsal Cramer-Rao alt sınırı (PCRLB) karşılaştırılarak her ölçüm tipi için incelenmiştir ve sürekli-ayrık Kalman süzgecinin neredeyse etkin olduğu gösterilmiştir. Bunlara ek olarak, sadece açılar, açılar ve Doppler, açılar ve mesafe gözlem durumları için elde edilen göreceli yörünge belirleme performansları karşılaştırılmıştır. Sadece açılar ölçümünün yanında Doppler kullanılmasıyla pozisyon ve hız ortalama karekök hataları açısından kestirim performansını hayli geliştirdiği gösterilmiştir. Ayrıca, ikinci bir gözlem istasyonunun (ilk istasyondan yeterince uzağa yerleştirilmiş) faydalılığı üzerinde çalışılmıştır. İkinci bir istasyon kullanmanın, özellikle mesafe ve Doppler verisi mevcut olmadığında kestirim performansında kayda değer bir iyileştirme sağladığı bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
In this thesis, satellite orbit determination problem is investigated using various types of Kalman filters based on several ground and space based measurement types. First, the performance of the Gauss' method for initial orbit determination is evaluated and the measurement time separation values required for it to give sufficiently good estimates are determined. Second, filter initialization methods based on a few measurements are proposed for angles only (AE), angles and range (AER), angles and Doppler (AED) and full state observation cases and their performances are investigated. Third, comparison of the relative performances of extended Kalman filter (EKF), unscented Kalman filter (UKF) and continuous-discrete EKF (CD-EKF) is carried out for the sample scenarios assuming that AER and full state measurements are available. It is shown that continuous-discrete EKF running with a reasonable prediction step size, gives the best results in terms of root mean square (RMS) estimation error and computation time. The performance of the CD-EKF is further examined by comparing its RMS errors with posterior Cramer Rao Lower Bound (PCRLB) for all measurement types and it is shown that CD-EKF is almost efficient. In addition to these, relative orbit determination performances obtained using AE, AER and AED measurements are compared. It is shown that the use of the Doppler measurement in addition to angles only measurements significantly improves the estimation performance in terms of position and velocity RMSE's. Furthermore, usefulness of a second observing station (located sufficiently apart from first) is studied. It is found that using a second station provides a significant improvement in the estimation performance especially when the range and Doppler data are not available.
Benzer Tezler
- Unscented kalman filter based satellite orbit determination on the gps and single station antenna measurements
Uydu yörüngelerinin gps ve tek yer istasyonu ölçümleriyle sezgisiz kalman süzgeci temelli belirlenmesi
MELİH ATA
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ HACIZADE
- Takım uyduların kalman süzgeci ve küresel konumlandırma sistemi kullanımı ile bağıl navigasyonu
Relative navigation of cluster satellites using kalman filters and global positioning system
TUNCAY YUNUS ERKEÇ
Doktora
Türkçe
2021
Astronomi ve Uzay BilimleriMilli Savunma ÜniversitesiUzay Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ HACIZADE
- Orbit determination strategy and verification for geosynchronous satellites
Yer eş zamanlı yörüngedeki uydular için yörünge belirleme stratejisi ve doğrulamaları
ABDULKADİR KÖKER
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OZAN TEKİNALP
- Ukf adaptation and filter integration for attitude determination and control of nanosatellites with magnetic sensors and actuators
Başlık çevirisi yok
HALİL ERSİN SÖKEN
Doktora
İngilizce
2013
Astronomi ve Uzay BilimleriGraduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)Prof. SHINICHIRO SAKAI
- Çimento harmanlama prosesinin kalman kestirimcisi ile tanılanması
Identification of cement blending process with kalman estimation
ÖMER ÖZGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAN ÖZSOY