Dört rotorlu bir insansız hava aracının görüntü işleme tabanlı otomatik kontrolü
Vision-based automatic control of a quadrotor unmanned aerial vehicle
- Tez No: 809271
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HARUN ÇELİK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 90
Özet
Bu tez çalışmasında, tasarlanan bir insansız hava aracının (İHA'nın) üzerinde bulunan kameradan alınan görüntüler kullanılarak otonom kontrol ve denetleyici yaklaşımı sayesinde hedef nesne tespit ve takibi gerçekleştirilmiştir. Görüntü edinimi ve özellik çıkarımı, hava aracı ile aynı yunuslama ve yuvarlanma açılarıyla hareket ettiği varsayılan monoküler kamera sayesinde elde edilmiştir. Önerdiğimiz yöntem kullanıcı tarafından belirlenen hedef nesne ile İHA arasındaki mesafeyi sabit tutarken aynı zamanda hedefin görüntü düzleminin merkezinde kalarak takip edilmesini sağlamaktadır. Görüntü dinamiklerine dayalı özellikler hedefe paralel sanal görüntüleme düzlemi oluşturulduktan sonra elde edilmiştir. İlerleme ve açısal hareketin üzerindeki hata sinyallerinin etkilerini azaltmak için görüntü hata vektörü önerilmiştir. Görüntü düzlemindeki özniteliklerden yararlanılarak yönelim ve irtifa kontrolü için PID kontrolcüler tasarlanmıştır. Görüntü tabanlı kontrol yaklaşımı ile kontrol edilen sistem için geliştirilen hareket modeli SITL (Software in the Loop) simülatörü kullanılarak Gazebo simülasyon ortamında test edilmiştir. Tasarlanan hava aracının ve geliştirilen hareket modelinin gerçek ortam şartlarında maruz kaldığı etkileri gözlemlemek ve performansa dayalı sonuçlar elde edebilmek için aynı zamanda gerçek ortam test parkuru da oluşturularak deneyler gerçekleştirilmiştir. Simülasyon ve gerçek ortam test sonuçları yörünge kontrolü, özellik çıkarımı ve takip performansı açısından önerilen çözümün geçerliliğini ve etkinliğini göstermektedir. Önerilen kontrol yapısı, küresel konumlandırma sistemlerinin kullanılamadığı veya kullanımının sınırlı olduğu ortamlarda otonom navigasyon uygulamalarına olanak sağlayacaktır.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, target object detection and tracking have been achieved using images obtained from a camera mounted on a designed unmanned aerial vehicle (UAV) through autonomous control and controller approach. Image acquisition and feature extraction were obtained using a monocular camera, assumed to move with the same pitch and roll angles as the aircraft. The proposed method ensures tracking of the target object while maintaining a constant distance between the user-defined target object and the UAV, while keeping the target centered in the image plane. Features based on image dynamics were obtained after creating a virtual imaging plane parallel to the target. An image error vector was proposed to reduce the effects of errors in progress and angular movement. PID controllers were designed for orientation and altitude control using features in the image plane. The developed motion model for the system controlled by the image-based control approach was tested in the Gazebo simulation environment using the SITL (Software in the Loop) simulator. In order to observe the effects on the designed aircraft and the developed motion model under real environment conditions and obtain performance-based results, experiments were also conducted by creating a real environment test track. Simulation and real environment test results demonstrate the validity and effectiveness of the proposed solution in terms of trajectory control, feature extraction, and tracking performance. The proposed control structure will enable autonomous navigation applications in environments where global positioning systems are not available or their use is limited.
Benzer Tezler
- Dört rotorlu insansız hava aracı için görüntü işleme tabanlı akıllı kontrol algoritmalarının geliştirilmesi
Development of image processing based intelligent control algorithms for quadrotors
İSMAİL İLHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolFırat ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. MEHMET KARAKÖSE
- Dört rotorlu hava aracı ile görme tabanlı nesne takibi
Visual-based object tracking with four-rotor aerial vehicle
ABDULAZİZ CEYLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEŞİR DANDIL
- Mikro hava araçlarının bilinmeyen ortamlarda görüntü temelli kontrolü
Vision based control of micro air vehicles in unknown environments
CİHAT BORA YİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- Kapalı ortamlarda yerelleştirme ve haritalama için sensör füzyonu
Sensor fusion for gps denied environment for localization and mapping
HÜSEYİN BURAK KURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- Composite prototyping and vision based hierarchical control of a quad tilt-wing UAV
Dört rotorlu döner-kanat mekanizmasına sahip bir insansız hava aracının kompozit prototip üretimi ve görüntü tabanlı hiyerarşik kontrolü
EFE SIRIMOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÜNEL