Kalman filter ımplementation on field-programmable gate array for navigation applications
Seyrüsefer uygulamalari için sahada programlanabilirkapı dizisinde kalman filtresi gerçekleştirmesi
- Tez No: 743725
- Danışmanlar: DOÇ. DR. UFUK SAKARYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Aviyonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Aviyonik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 59
Özet
Son yıllarda insansız hava aracı (İHA) uygulamaları, malzeme taşıma veya izleme görevleri amacıyla çeşitli imalat alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu durum İHA' ların yerinin doğru tahmin edilmesinin önemini arttırmıştır. Bu makale, İHA'ların konumlarının doğru bir şekilde konumlandırılması/tespit edilmesi için donanım tabanlı Kalman Filtresi uygulamasını sunmaktadır. İHA'ların yüksek performans ve kompakt form faktörünü korumak için Alanda Programlanabilir Kapı Dizisi (FPGA) donanım kaynağı olarak kullanılmıştır. Bununla birlikte Kalman Filtre algoritması çok sayıda matris hesaplamasına ihtiyaç duyar. Matris hesaplamalarının donanımda tipik uygulaması karmaşıktır ve geleneksel yazılım tabanlı yaklaşımlardan daha fazla çaba gerektirir. Kalman kazanç formülündeki matris ters çevirme hesaplaması, Kalman Filtre algoritmasındaki en zor matris hesaplamalarından biridir ve Chebyshev tipi ters çevirme, matris ters çevirme yöntemi olarak kullanılmıştır. Daha sonra yöntem, donanım kullanımını azaltmak için ilk tahmin formülündeki bölme işlemini kaydırmalı bölme ile gerçekleştirecek şekilde değiştirilmiş ve bu değişikliğin etkisi ayrı olarak test edilmiştir. Önerilen yöntem, test ortamında oluşturulan senaryoya dayalı olarak sentezlenmiş, gerçekleştirilmiş, simüle edilmiş ve test edilmiştir. Kalman Filtresi ve Chebyshev algoritmasının grafiksel ve sayısal sonuçları gösterilmiş ve karşılaştırılmıştır. Önerilen çözüm, navigasyon uygulamalarına yönelik Kalman Filtre uygulamasının FPGA üzerinden kompakt ve yüksek performanslı bağımsız bir çözümünü sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In recent years, unmanned aerial vehicle (UAV) applications have been widely used in various manufacturing areas for the purpose of material handling or monitoring tasks. This situation has increased the importance of estimating the location of UAVs properly. This paper presents hardware based Kalman Filter implementation for UAVs to accurately locate/detect its positions. To maintain high performance and compact form factor, Field-programmable Gate Array (FPGA) has been used as a hardware source. However, Kalman Filter algorithm needs lots of matrix computation and the typical implementation of matrix computations in hardware is complex and requires more effort than traditional software-based approaches. Matrix inversion computation in the Kalman gain formula is one of the most difficult matrix calculations in Kalman Filter algorithm and Chebyshev type inversion was used as a matrix inversion method. Then the method was modified to perform the division in initial estimation formula by shift division to reduce hardware utilization. The effect of this modification was tested separately. The proposed method was synthesised, implemented, simulated and tested based on the created scenario on test environment. Graphical and numerical results of Kalman Filter and Chebyshev algorithm were shown and compared. The proposed solution serves compact and high performance standalone solution via FPGA for Kalman Filter implementation for navigation applications.
Benzer Tezler
- Linear sweep controller design and FPGA implementation for FMCW radar applications
FMCW radar uygulamalarına yönelik doğrusal tarama denetimcisi tasarımı ve FPGA gerçekleştirimi
BURAK DURSUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBaşkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA DOĞAN
- Alanda Programlanabilir Kapı Dizileri'nde i̇şaret üretimi ve süzgeçlerin gerçeklenmesi
Implementation of Signal Generation and Filters on Field Programmable Gate Arrays (FPGA)
ZEYNEP KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. EROL SEKE
- Sensorless vector control of induction motor based on flux and speed estimation
Hız duyaçsız endüksiyon motorunun akı ve hız kestirim yöntemlerine dayalı vektör denetimi
BARIŞ TUĞRUL ERTUĞRUL
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. AYDIN ERSAK
- Asenkron motor kontrol algoritmalarının alan programlamalı kapı dizileri üzerinde geliştirilmesi ve gerçek-zamanlı uygulamaları
Development and real-time implementations of im control algorithms on field programmable gate arrays
REMZİ İNAN
Doktora
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT BARUT
- FPGA based hardware accelerator for euler equations with finite volume method
Euler denklemleri için sonlu hacimler yöntemi ile FPGA tabanlı donanım hızlandırıcı
EMİNE ELİF YİĞİT
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMAZAN YENİÇERİ