Dikey iniş kalkışlı insansız hava araçları için görsel işaretleyici sistemler ile görüntü tabanlı konum kestirimi
Vision based position estimation with markers for vertical takeoff and landing unmanned air vehicles
- Tez No: 750275
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHARREM MERCİMEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 59
Özet
Çogunlukla ˘ ˙Insansız Hava Aracı (˙IHA) sistemleri küresel konum bilgisini GNSS'den alır. GNSS'nin olmadıgı durumlarda, otonom uçu¸s görevi ve özellikle ini¸s görevleri ˘ gerçekle¸stirmek için hava aracının konum bilgisinin kontrolcü tarafından bilinmesi gerekmektedir. Bu çalı¸smada, Dikey ˙Ini¸s Kalkı¸slı (VTOL) ˙IHA sistemleri için bir kamera ve görsel referans i¸saretçi sistemleri yardımıyla görüntü tabanlı bir lokal konumlandırma algoritması geli¸stirilmi¸stir. Görsel i¸saretçi sistemlerin diger bir adıyla ˘ etiketlerin tespiti için etiketin kö¸se noktaları, kameradan alınan görüntülerdeki ¸sekillerin kontur bilgilerinden elde edilmektedir. Ardından, etiketlerin taslak görüntülerinin kameradan alınan görüntülerdeki etiket ile e¸sle¸smesi durumunda aracın etikete göre konumu hesaplanır. Görüntü tabanlı algoritma kullanılarak lokal konum hesaplandıktan sonra bozulmalara ve yanlı¸s ölçümlere kar¸sı tek boyutlu Kalman filtresi uygulanır. Kestirilen lokal konum bilgisi otonom ini¸s yapmak için kullanılır. Ayrıca geli¸stirilen algoritma farklı etiket sistemleri ile de çalı¸sabilmektedir. Bunun için kullanılan etiketin taslak görüntüsünün olması yeterlidir. ˙IHA'nın hasas konum kestirimi ve kararlı konum kontrolü için uygulamanın geli¸stirme ve dogrulaması simülasyon ortamında ve döner kanat quadrotor ˘ ˙IHA sisteminden olu¸san gerçek test ortamında yapılmı¸stır. Quadrotor dinamigi, bir simülasyon ortamında ˘ matematiksel olarak modellenmi¸stir. Geli¸stirilen görüntü tabanlı konum kestirim algoritmasının dogrulu ˘ gu, simülasyon ortamındaki quadrotor hava aracının konumu ˘ ve deney düzenegindeki manuel ölçümler ile kar¸sıla¸stırılmı¸stır. Sonuçlar, ˘ ˙IHA konum kestiriminin kabul edilebilir bir seviyede oldugunu göstermi¸stir.
Özet (Çeviri)
In general, the Unmanned Air Vehicle (UAV) systems take the global position information from Global Navigation Satellite System (GNSS). In the GNSS-denied environment, to perform autonomous flight mission and especially landing missions, it is necessary to know the position information of the unmanned air vehicle. In this study, a vision-based local positioning algorithm for Vertical Takeoff and Landing (VTOL) UAV systems is developed with a camera and fiducial markers. The algorithm has the three main parts that are detecion, position estimation and Kalman filter implementation. Firstly, the corner points are obtained from the contour information of the markers in the images taken from the camera. Then, the position of the vehicle relative to the marker is calculated if the template images is matches with marker in the images from camera. After calculating the local position using vision-based positioning algorithm, a one-dimensional Kalman filter is applied. The estimated local position is used for autonomous landing. In addition, the local positioning algorithm can be worked with different fiducial marker systems. The analysis for the application is performed in the simulation environment. Also, the experimental studies are conducted for accurate position estimation and stable control of the UAV. Quadcopter physics is modeled mathematically in a simulation environment. The accuracy of the proposed vision-based position estimation algorithm is compared with the positions of the quadcopter in the simulation environment and the manual measurements in the experimental setup. The results demonstrated that the UAV position estimation is in an acceptable range.
Benzer Tezler
- Autonomous landing of a VTOL UAV on a ship deck moving on standing wavy sea using camera and laser range finder
Kamerayla ve lazer mesafe ölçerle bir VTOL İHA'nın sabit dalgalı denizde hareket eden bir gemi güvertesine otonom inişi
ALİ MANCAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mühendislik BilimleriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KEMAL LEBLEBİCİOĞLU
- İnsansız hava aracı ana iniş takımı kirişinin darbe davranışının incelenmesi
Investigation of impact behavior of unmanned aerial vehicle main landing gear beam
AYTEN BENAY SEÇME
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mekatronik MühendisliğiKTO Karatay ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET MERAM
- Kargo amaçlı dikey kalkışlı insansız hava aracı tasarımı
Vertical takeoff unmanned aerial vehicle design for cargo purposes
SEDA ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Havacılık MühendisliğiMilli Savunma ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAYRİ ACAR
- Navier-Stokes computations of helicopter rotor flow fields
Helikopter rotorunun çevresindeki akışın Navier-Stokes hesaplamaları
ALİ OĞUZ YÜKSEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF ÖZYÖRÜK
- Design of the main landing gear for a trainer aircraft with topology optimization
Eğitim uçağı ana iniş takımının topoloji optimizasyonu ile tasarımı
IRMAK FEROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEDAT ZİYA DOĞAN