Takım uyduların kalman süzgeci ve küresel konumlandırma sistemi kullanımı ile bağıl navigasyonu
Relative navigation of cluster satellites using kalman filters and global positioning system
- Tez No: 671394
- Danışmanlar: PROF. DR. CENGİZ HACIZADE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Astronomi ve Uzay Bilimleri, Astronomy and Space Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Milli Savunma Üniversitesi
- Enstitü: Hezarfen Havacılık ve Uzay Teknolojileri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Uzay Bilimleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 120
Özet
Çalışmamızda, takım uyduların, Kalman süzmesine ve küresel konumlandırma sistemi kullanımına dayalı bağıl navigasyon yapıları tasarlanmıştır. Uçan araç olarak uydu platformları ele anınmış olup referans uydu verileri benzetim metodu kullanılarak oluşturulmuştur. Uydu bağıl navigasyon mimarileri geliştirme çalışması kapsamında, özgün üç adet hassas bağıl uydu vektör kestirimlerini elde eden Küresel Konumlama Sistemi (Global Positioning System (GPS)) tabanlı Kalman süzme algoritması oluşturulmuştur. Genişletilmiş Kalman süzgeci (Extented Kalman Filter (EKF)) tabanlı birinci kestirim algoritmamız, GPS-Uydu arasında ki sözde uzaklık (Pseudo-ranging) modeli ile elde edilen hedef/takipçi uydu bağıl vektörlerinin hassas şekilde kestirimini yapılmıştır. İkinci kestirim algoritmamız sayesinde Newton-Raphson model ile kaba şekilde elde edilen hedef/takipçi uydu bağıl konum bilgileri, Uyarlamalı Kalman süzgeçi (Adaptive Kalman Filter (AKF)) ile hassaslaştırılmıştır. Üçüncü kestirim algoritmamız olan arıza toleransı Kalman süzgeci (Fault Tolerant Kalman Filter (FTKF)) ile hatalara dayanıklı uydu bağıl vektör kestirimleri elde edilmiştir. 3 eksen uydu bağıl navigasyon kontrol algoritması, Proportional-Integral-Derivative (PID) tabanlı şeklinde oluşturulmuştur. Kontrol algoritması sonucu, uydu bağıl navigasyonu için gerekli uydu itici sistemi seçimi yapılmış, yanma süresi ve yakıt kütlesi hesaplanmıştır. Sistem hassasiyeti, tepki süresi ve mimari hızı hesaplanmış ve gerçek uydu formasyon mimari ile değerler uyumlu çıktığı gösterilmiştir. Önerilen yapılar, uydu bağıl navigasyon mimarisinde tüm eksenlerde kontrol sağlayabilmesi, yörünge J2 bozuntusunun uydu bağıl vektör kestirimlerine dahil edilmesi, Arıza toleranslı olması gibi özellikleri nedeniyle literatürdeki diğer çalışmaların önüne geçmektedir.
Özet (Çeviri)
In our study, relative navigation structures of cluster satellites based on Kalman filtering and using global positioning system were designed. Satellite platforms were mentioned as flying vehicles and reference satellite data were created by using simulation method.Within the scope of the development of satellite relative navigation architectures, Global Positioning System (GPS) based Kalman filtering algorithm was created, which obtains unique three precise relative satellite vector estimates. Our first estimation algorithm based on the Extended Kalman Filter (EKF) has precisely estimated the target / follower satellite relative vectors obtained by the supposed distance (Pseudo-ranging) model between two GPS-Satellites. With our second estimation algorithm, target / follower satellite relative position information, which is obtained roughly with the Newton-Raphson model, was refined with the adaptive Kalman filter (AKF). Fault-tolerant satellite relative vector estimations were obtained with our third prediction algorithm which is Fault Tolerant Kalman Filter (FTKF). The 3-axis satellite relative navigation control algorithm was created as Proportional-Integral-Derivative (PID) based. As a result of the control algorithm, the satellite propulsion system required for satellite relative navigation was selected, then burning time and fuel mass were calculated. System sensitivity, response time and architectural speed were calculated Therefore is stated that the values were compatible with the real satellite formation architecture. The proposed structures preclude other studies in the literature due to their ability to control all axes in satellite relative navigation architecture, the inclusion of orbit J2 distortion in satellite relative vector estimations and their fault tolerance.
Benzer Tezler
- Sensor fusion based attitude determination for small satellites
Küçük uydularda sensor füzyonu temelli yönelim belirleme
ELGİZ BAŞKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİNGİZ HACIYEV
- Pico satellite attitude and attitude rate estimation using kalman filtering
Kalman filtresi kullanılarak pıco uydu yönelim ve yönelim oranı belirleme
YELİZ SAKA YILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ HACIZADE
- Mobil araçlar için GPS bilgisi olmaksızın öz navigasyon sistemi gelistirilmesi
Development of self navigation system without GPS info for mobile vehicles
OĞUZHAN AKYILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolGazi ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER FARUK BAY
- Mission analyses of a double unit Cubesat - Beeaglesat
Beeaglesat Küp uydusu görev anali̇zleri̇
ÇAĞRI KILIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİM RÜSTEM ASLAN
- Energetic particles in the magnetosheat and their influence on magnetosheat plasma and magnetic field
Manyetik örtüdeki yüksek enerjili parçacıklar ve bunların manyetik örtü plazması ile manyetik alana etkisi
FİLİZ TÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEREFŞAN KAYNAZ