Image processing based navigation in aviation
Havacılıkta görüntü işleme temelli seyrüsefer
- Tez No: 785627
- Danışmanlar: DOÇ. DR. UFUK SAKARYA, PROF. DR. VASFİ EMRE ÖMÜRLÜ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Aeronautical Engineering, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Görsel uzaysal navigasyon, Görüntü birleştirme, Görüntü işleme algoritmaları, Görüntü işleme yöntemleri, Haberleşme seyrüsefer gözetim, Hibrit yönbulum sistemleri, Kalman filtre, Öznitelik, İnsansız hava aracı, İşaret işleme, Visuospatial navigation, Image merging, Image processing algorithms, Image processing methods, Communication navigation surveillance, Hybride navigation systems, Kalman filter, Feature extraction, Unmanned aerial vehicle, Signal processing
- Yıl: 2023
- 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: Belirtilmemiş.
Özet
Otonom insansız hava araçları (İHA'lar) için seyrüsefer güvenliğinin önemi son zamanlarda büyük ölçüde artmaktadır. Navigasyon alanındaki bu ihtiyacın artması, her zaman bilgi teknolojilerindeki hızlı gelişme ve müşterinin artan talebinin karşılanması ile ilişkilendirilmiştir. Bu tezde, navigasyon sisteminde ölçüm sinyallerinden birinin kaybına veya hatalı ölçümlere sahip olmasına rağmen kesin konumlandırma bilgisi elde etmek için sağlam bir görüntü tabanlı çok sensörlü füzyon navigasyon metodu sunulmaktadır. Önerilen yaklaşım, insansiz hava araçların navigasyon sistemi için ivmeölçer sensörleri, Küresel Navigasyon Uydu Sistemi (GNSS) tabanlı sensörler ve görüntü işleme tabanlı sensör sistemlerini kullanmayı içermektedir. Önerilen yöntemde ölçek ve döndürme değişmez ilgi noktası seçimine dayalı görüntü işleme yaklaşımlarının dört kombinasyonu kullanılmıştır. Seçilen ilgi noktaları ve yer gerçeği yer kontrol noktası konumları hep birlikte analiz edilip; ondan sonra, görüntü işleme kullanarak konum tahmini elde edilmektedir. Görüntü işleme tabanlı konum değerleri, ivmeölçer sensörü ve GNSS tabanlı sensör değerleri ile birleştirilmiştir. Önerilen yöntemin füzyon adımında iki adet Kalman Filtresi tabanlı çok sensörlü füzyon yaklaşımı kullanılmıştır. Deneyler, Unity Engine tabanlı oluşturulmuş bir 3 boyutlu ortam kullanılarak kanıtlanmıştır. İnsansiz hava aracın uçuşlarını simüle etmek ve simülasyon verilerini kaydetmek için farklı yer işaretleri oluşturulmuştur. Yer işaretleri çeşitli görünümlere ve konumlara sahiptir. Deneylerin sonuçları, önerilen yöntemin (görüntü işleme tabanlı konum tahmininin ivmeölçer sensörü ve GNSS tabanlı sensör değerleri ile birleştirilmesi) karşılaştırılan yöntem (ivmeölçer sensörünün GNSS tabanlı sensör değerleri ile birleştirilmesi) ile karşılaştırılmasını içermektedir. Sonuçlar, bazı büyük uçuş manevraları ve hatalı ölçüm sinyallerinin varlığına rağmen insansiz hava aracın konumlandırma tahmin algoritmasında yüksek doğruluk ve füzyon algoritmasının güvenilirliğini göstermektedir. Elde edilen sonuçlar insansiz hava araçlarında navigasyon uygulamalarına uygun, yüksek performanslı, umut verici bir yöntem ortaya çıkarmaktadır.
Özet (Çeviri)
The importance of navigation safety for autonomous unmanned aerial vehicles (UAVs) has been drastically increasing recently. The increment of this need in the navigation domain has always been associated with rapid development in information technologies and meeting the customer's increasing demand. In this thesis, we present a vision-based multi-sensor fusion navigation method that is robust to obtain precise positioning information despite the loss of one of the measurement signals or having instance bad measurements. The proposed approach included utilizing accelerometer sensors, Global Navigation Satellite System (GNSS) based sensors, and image processing-based sensor systems for navigation in UAVs. Four combinations of scale and rotation invariant interest-point selection-based image processing approaches are used in the proposed method. The selected interest points and the ground truth landmark locations are all together analyzed; then, the position estimation using image processing is obtained. Image processing-based position values are fused with the accelerometer sensor and the GNSS-based sensor values. Two Kalman Filter-based multi-sensor fusion approaches are used in the fusion step of the proposed method. Experiments were demonstrated using a Unity Engine-based generated 3d environment. Different landmarks have been created with various visible appearances and locations, and have been used to simulate UAV flights and record simulation data. The results of the experiments included comparing the proposed method (the fusion of the image processing-based position estimation with the accelerometer sensor and the GNSS-based sensor values) with the baseline method (the fusion of the accelerometer sensor and the GNSS-based sensor values). The results show high accuracy in the UAV positioning estimation algorithm and reliability of the fusion algorithm despite the existence of some significant flight maneuvers and imperfect measurement signals. Which reveals a high-performance promising method suitable for navigation applications in UAVs.
Benzer Tezler
- Landsat uyduları aracılığı ile elde edilen görüntülerin işlenmesinde kontrast artırma tekniklerinin tanımı ve bu tekniklere ilişkin bilgisayar programlarının hazırlanması üzerine bir çalışma
Başlık çevirisi yok
BİLHAN TABAK
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Ege ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Anıtkabir çevresi yapılaşma düzeni ve çevre ilişkilerinin görsel değerlendirilmesi üzerinde uygulamalı bir araştırma
Structural developments around Anıtkabir and a research on visual evaluation of environmental relations
IŞIK UÇMAN
- Çukurova bölgesindeki narenciye alanlarının ve 1985 yılında don olayından etkilenen alanların uydu verileri kullanılarak belirlenmesi
Başlık çevirisi yok
VEDAT PEŞTEMALCI
- İç ve dış yöneltme elemanlarının bilinmesi durumunda uzaysal kestirme problemlerinin çözümü ve yersel fotogrametride uygulama olanaklarının araştırılması
The Investigation of the solution of spatial intersection problems and the application possibilities on terrestrial photogrammetry in the case of interior and exterior orientation parameters are known
HÜSEYİN GAZİ BAŞ