Path planning with bezier curves and navigation algorithms on ground and multi micro aerial vehicles
Kara ve mikro hava araçları üzerinde bezier eğrileri ile yol planlaması ve navigasyon algoritmaları
- Tez No: 792650
- Danışmanlar: PROF. DR. SIRMA YAVUZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 117
Özet
Bu tez çalışması kapsamında, benzer ortamlarda görev yapabilen mikro hava araçları (MHA) ve insansız kara araçları için algoritmalar geliştirilmiştir. Bu araçlar üzerinde çoklu 3 boyutlu haritalama ve çoklu robot navigasyon için çalışmalar yapılmıştır. Çalışmalar simülasyon ortamlarında gerçekleştirilen deneylerle test edilmiş ve yenilikçi yöntemler geliştirilmiştir. Haritalama için 3 boyutlu ortamlarda OctoMap yöntemi kullanılmıştır. Kara araçlarının haritalanması ile ilgili çalışmalar 2 boyutlu olarak analiz edilebilirken, mikro hava araçları için 3 boyutlu ortamların kullanılması gerekmektedir. Çoklu hava araçlarının aynı ortamda görev yapabilmesi için ortak harita çıkarmaları beklenir. OctoMap tekniğinde iyileştirmeler yapılmış ve MAV'lerin ortak bir harita oluşturabilmesi sağlanmıştır. Mikro hava araçlarının hareket yetenekleri, kontrol seviyesinde eğrisel olarak gerçekleştirilebilir. Ayrıca kara araçları için yerel planlayıcı olarak geliştirilen yol noktası tabanlı navigasyon teknikleri uygulama süresi açısından yetersiz kalmaktadır. Bu nedenle bu tez kapsamında mikro hava araçları için Bezier eğrileri üzerinden eğrisel yerel planların oluşturulmasına yönelik çalışmalar yapılmıştır. Mikro hava aracının verilen hedef noktasına ulaşmak için tek bir eğrinin yetersiz kaldığı durumlarda, verilen hedefe 2 veya 3 eğri ile ulaşılabilmesi için çok hoplu Bezier eğrileri oluşturulmuştur. Nesne yoğunluğunun yüksek olduğu ortamlarda yeterli sayıda Bezier eğrisi ile yerel planın oluşturulması zaman alabilir. Maliyet haritaları üzerinden ortam karmaşıklığı belirlenmekte ve belirli bir eşik değerinin altında ortam karmaşıklığı olan yerlerde çok hoplu Bezier eğrileri ile yerel planlar hesaplanırken, yüksek karmaşıklıklı ortamlarda waypoint ile yerel planlar üretilir. Bu senaryolar arasında geçiş yapabilmek için karmaşıklık parametresi üzerinden yöntem değiştiren bir modül geliştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Within the scope of this thesis, algorithms have been developed for micro air vehicles (MAV) and unmanned ground vehicles that can operate in similar environments. Studies have been carried out on these vehicles for multi- 3D mapping and multi-robot navigation. Studies have been tested with experiments carried out in simulation environments and innovative methods have been developed. OctoMap method was used in 3D environments for mapping. While studies related to the mapping of ground vehicles can be analyzed in 2D, 3D environments should be used for micro air vehicles. In order for multi air vehicle to operate in the same environment, they are expected to make a joint map. Improvements have been made to the OctoMap technique and MAVs have been able to create a common map. The movement capabilities of micro air vehicle can be realized curvilinearly at the control level. In addition, waypoint-based navigation techniques developed as a local planner for ground vehicles are insufficient in terms of implementation time. Therefore, within the scope of this thesis, studies have been carried out to create curvilinear local plans for micro air vehicle based on Bezier curves. In cases where a single curve is insufficient to reach the given target point of the micro air vehicle, multi-hop Bezier curves are created to reach the given target with 2 or 3 curves. In environments with high object density, it may take time to generate the local plan with enough Bezier curves. Environment complexity is determined on costmaps and local plans are calculated with multi-hop Bezier curves in places with environment complexity below a certain threshold value, while local plans are produced with waypoints in high complexity environments. In order to switch between these scenarios, a module that changes the method over the complexity parameter has been developed.
Benzer Tezler
- Kısıtlara bağlı matematiksel modelleme ile insansız hava aracı için yumuşatılmış rota planlaması
Smoothed path planning for unmanned aerial vehicle with mathematical modeling based on constraints
BAYRAM ALİ BURAN
Doktora
Türkçe
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Kültür ÜniversitesiMatematik ve Bilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SÜLEYMAN HİKMET ÇAĞLAR
- Trajectory planning and tracking for autonomous vehicles
Otonom araçlar için yol planlanamsı ve takibi
HALUK LEVENT ÇİÇEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KLAUS WERNER SCHMIDT
- İki serbestlik dereceli prototip paralel mekanizmanın tasarımı ve imalatı
Design and manufacture of a two degrees-of-freedom prototype parallel mechanism
ÜNSAL DİNCER
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ÇEVİK
- Any angle path finding in stochastic obstacle scenes
Olasılıksal engeli olan alanlarda herhangi açıyöntemi ile yol bulma
UFUK ASLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolMarmara ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ FUAT ALKAYA
- Çok katlı ve tam otomatik otopark yapısı için D* lite algoritması ile yol planlama
Path planning with D* lite algorithm for fully-automated and multi-story parking
HATİCE DEMİRCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolFırat ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN AKIN