Relative localization and coordination for air-ground robot teams
Hava-yer robot ekipleri için bağıl lokalizasyon ve koordinasyon
- Tez No: 703289
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SAMET GÜLER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Bağıl lokalizasyon, Heterojen çoklu-robot sistemleri, tahmin algoritmaları, ultrawideband sensörler, Relative localization, Heterogeneous multi-robot systems, estimation algorithms, ultrawideband sensors
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Abdullah Gül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 74
Özet
Son yıllarda, otonom robotlar yangın söndürme, tarım, arama kurtarma, haritalandırma, hedef takibi ve yönelme gibi bir çok sosyal ve askeri uygulamalarda yaygınca kullanılmıştır. Görevleri verimli ve gürbüz bir şekilde tamamlamak için bir robot takımı içerisinde çeşitli tiplerde yer robotları ve hava araçları kullanılabilmektedir. Bu tür heterojen sistemler, karmaşık görevlerin icrasında tek tip robotlardan oluşan takımlara göre benzersiz faydalar sunmaktadır. Heterojen bir robot takımında, hassas bağıl konumlandırma-bir robotun komşularına göre konumunu tahmin etmesi-önemli bir yere sahiptir. Hava-yer robot takımları için, bir hava aracının ve çok sayıda yer robotunun koordineli bir şekilde bağıl konum tahminini gerçekleştirdiği bir bağıl konumlandırma sistemi türetiyoruz. Hava aracı, üzerindeki mono kamerasıyla yer robotları üzerindeki özel örgüleri teşhis ederken, yer robotları da ultrawideband sensörlerden aldıkları robotlar arası mesafeleri ve hava aracından iletişimle aldıkları yönelme açısı ve duruş açısına göre bağıl konum tahmini gerçekleştirmektedirler. Böylece, hava aracı, bütün takım için mutlak düzlem sağlayıcısı olarak görev yapmaktadır. Özellikle, takımdaki her bir robot herhangi bir dış konumlandırma altyapısına ihtiyaç duymadan üzerindeki iletişim ve hesaplama yeteneklerini kullanmaktadır ve bu özellik takımı GNSS olmayan çevreler de dahil olmak üzere her koşulda gerçeklenebilir yapmaktadır. Farklı hızlara sahip sensor ölçümlerini işlemek için bir çok-oranlı genişletilmiş Kalman filtresi önermekteyiz. Bir dron ve lider-ilk takipçi formasyonunda beş yer robotu ile kapsamlı bir simülasyon çalışması gerçekleştirdik. Simülasyon sonuçları her iki eksendeki bağıl konum tahmininde beş santimetreye kadar hata payı olan başarılı bir tahmin performansı göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Recently, autonomous robot teams have been implemented broadly in many social and military applications such as firefighting, agriculture, search and rescue, mapping, target tracking, and docking. A mix of different types of ground robots and aerial vehicles can be employed in a robot team to accomplish tasks efficiently and robustly. Such heterogeneous systems show unparalleled benefits in complex tasks compared to teams composed of identical robot types. In a heterogeneous robot team, precise relative localization, i.e., estimating a robot's position with respect to its neighbor robots, plays a key role. We develop a relative localization system for air-ground robot teams where an aerial vehicle and multiple ground robots work in coordination to perform a reliable relative position estimation. The aerial vehicle is employed to detect special patterns on the ground robots by an onboard monocular camera, while the ground robots perform relative position estimation based on inter-robot distances acquired by ultrawideband sensors and the bearing and heading angles received from the aerial vehicle by communication. Thus, the aerial vehicle serves as an absolute frame provider for the entire team. Notably, each robot in the team uses onboard communication and computation capabilities solely without any need for an external localization infrastructure, making the team realizable in all conditions including GNSS-denied environments. We propose a multi-rate extended Kalman filter algorithm to handle different data rates of the sensor measurements. We carried out an extensive simulation study with a drone and five ground robots in a leader-first follower formation. Simulation results showed a successful estimation performance with an error rate of up to five centimeters in the relative position estimations in both axes.
Benzer Tezler
- An energy-efficient real-time coordination and routing framework for wireless sensor actor networks
Sensör ve aktör ağları için enerji-etkin koşum-zamanı koordinasyon ve yol verme çerçevesi
GHALİB ASADULLAH SHAH
Doktora
İngilizce
2007
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜSLİM BOZYİGİT
- Coordinated target detection and tracking by drones using distance and vision
Mesafe ve görüntü kullanan dronlar ile koordine hedef teşhisi ve takibi
HÜSNÜ HALİD ALABAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAbdullah Gül ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SAMET GÜLER
- Comparison of TDOA based source localization methods and improvement in source localization accuracy with sensor position uncertainties
Varış zaman farkı temelli kaynak konumlandırma yöntemlerinin karşılaştırılması ve algılayıcı konumu hataları dikkate alındığında kaynak konumlandırma doğruluğundaki ıyileşme
ASLAM SHAIKH
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAnadolu ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER NEZİH GEREK
DOÇ. DR. TANSU FİLİK
- Mobil robotlarda Markov konumlama tabanlı navigasyon
Navigation in mobile robots based on Markov localization
MUSTAFA TANIŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ
- Hipotiroidi oluşturulmuş sıçan modelinde bulbus olfaktoryus'da otofajinin araştırılması
Investigation of autophagy in the olfactory bulb in a rat model of hypothyroidism
DUYGU CEMRE SUNA
Doktora
Türkçe
2024
Veteriner HekimliğiErciyes ÜniversitesiHistoloji ve Embriyoloji (Veterinerlik) Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NARİN LİMAN