Adaptive elliptic trajectory based received signal strength indicator antenna tracking algorithm
Adaptif eliptik yörünge tabanlı alınan sinyal gücü göstergesi anten takip algoritması
- Tez No: 878697
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET İŞCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Mekatronik Mühendisliği, Sivil Havacılık, Computer Engineering and Computer Science and Control, Mechatronics Engineering, Civil Aviation
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 88
Özet
Bu çalışma, yönlü anten izleme sistemleri için takip algoritmalarının tasarımı ve uygulanmasına odaklanmaktadır. İlk olarak, Anten İzleyici (AT) sistemi için bir matematiksel model türetilmiş ve Lyapunov Kararlılık Teoremi kullanılarak enerjiye dayalı bir oransal denetleyici geliştirilmiştir, bu da İnsansız Hava Araçlarının çok düşük bir hata aralığında istikrarlı bir şekilde izlenmesini sağlanmıştır. Ardından, Anten İzleyici sistemleri için yeni bir Alıcı Sinyal Gücü Göstergesi (RSSI) tabanlı takip algoritması önerilmiştir, bu algoritma iki sıralı aşamadan oluşmaktadır: 'Tam Alan Tarama Aşaması' ve 'Aktif RSSI Tabanlı Takip Aşaması'. Bu algoritma, bir eliptik izleme formülü kullanarak bir 2D RSSI haritası oluşturur, gürültü ve bozuklukları ortadan kaldırarak Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS) tabanlı yöntemlere kıyasla %98 doğruluk elde eder. Son olarak, tezin ana hipotezi, alıcı sinyal gücü göstergesi (ANETF-RSSI) için adaptif yeni bir eliptik iz takip formülü tabanlı bir takip algoritması tanıtılmıştır.. Bu algoritma, sunulan RSSI algoritmasının üzerine inşa edilmiştir. Önceki yöntemlerin aksine, ANETF-RSSI, enerji ile ilişkilendirilen RSSI ölçüm hatalarına dayalı olarak model parametrelerini dinamik olarak optimize eder, bu da GPS gibi telemetri verisine veya karmaşık anten yapılandırmalarına olan bağımlılığı ortadan kaldırır. Bu yaklaşım, 100 metre ile 100 kilometre arasındaki rotalarda sağlam UAV iletişim sürekliliğini sağlar ve mevcut tekniklere kıyasla önemli iyileştirmeler gösterir. Önerilen ANETF-RSSI, izleme hassasiyetini arttırır, donanım yapılandırmalarını basitleştirir, üstün doğrulukla sürekli izleme sunar ve çeşitli rota seçeneklerine uyum sağlayarak uçuş öncesi parametre ayarı gerektirmez. Performans değerlendirmeleri, önerilen ANETF-RSSI yönteminin mevcut tekniklere kıyasla nominal performansı %32.02 artırarak en zorlu görev senaryolarında ve minimum RSSI değerlerinde %48.76'lık dikkate değer bir iyileştirme sağladığını göstermektedir. Sonuç olarak, bu araştırma beklenmedik UAV uçuş yörüngeleri için çok yönlü ve uyumlu bir izleme çözümü sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This study focuses on the design and implementation of tracking algorithms for directional antenna tracking systems. Initially, a mathematical model for the Antenna Tracker (AT) system is derived, and an energy-based proportional controller is developed using the Lyapunov Stability Theorem, ensuring stable tracking of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) within a very low error range. Next, a novel Received Signal Strength Indicator (RSSI) based tracking algorithm is proposed for Antenna Tracker systems, consisting of two sequential phases: the 'Full Area Scan Phase' and the 'Active RSSI-Based Tracking Phase'. This algorithm utilizes an elliptic trajectory formula to generate a 2D RSSI map, eliminating disturbances and noises and achieving 98% accuracy compared to Global Positioning System (GPS) based methods. Lastly, the main hypothesis of this thesis introduces an adaptive novel elliptic trajectory formula-based tracking algorithm for the received signal strength indicator (ANETF-RSSI). This algorithm is built upon the presented RSSI algorithm. Unlike previous methods, ANETF-RSSI dynamically optimizes model parameters based on energy-associated RSSI measurement errors, eliminating reliance on telemetry data like GPS or complex antenna configurations. This approach ensures robust UAV communication continuity across routes ranging from 100 meters to 100 kilometers, with performance evaluations showing significant improvements over existing techniques. The proposed ANETF-RSSI offers substantial contributions, including enhanced monitoring precision, simplified hardware configurations, continuous tracking with superior accuracy, and adaptability to diverse range routes without the need for pre-flight parameter tuning. Performance evaluations demonstrate that the proposed ANETF-RSSI method consistently outperforms existing technique, improving nominal performance by 32.02% in the most challenging operational scenarios and achieving a remarkable 48.76% improvement in minimum RSSI values. Consequently, this research provides a versatile and adaptive tracking solution for unexpected UAV flight trajectories.
Benzer Tezler
- Numerical simulation of aircraft icing with an adaptive thermodynamic model considering ice accretion
Buz birikimini göz önüne alarak uyarlanmış bir termodinamik model ile uçakta buzlanmanın sayısal benzetimi
HADI SIYAHI
Doktora
İngilizce
2022
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET CİHAT BAYTAŞ
- Space-time discretization of optimal control of Burgers equation using both discretize-then-optimize and optimize-then-discretize approaches
Ayrıklaştırdıktan sonra en iyiıleştirmek ve en iyileştirdikten sonra ayrıklaştırmak yöntemleri kullanılarak, Burgers denklemlerinin optimal kontrol problemlerinin uzay-zaman eş zamanlı ayrıklaştırılması
FİKRİYE NURAY YILMAZ
Doktora
İngilizce
2011
MatematikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMatematik Bölümü
PROF. DR. BÜLENT KARASÖZEN
- Adaptive finite element analysis of elliptic partial differential equations
Başlık çevirisi yok
MURAT HAKKI ERES
Yüksek Lisans
İngilizce
1993
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VAHAN KALENDEROĞLU
- Adaptive discontinuous Galerkin methods for non-linear reactive flows
Doğrusal olmayan reaksiyon akışları için uyarlamalı süreksiz Galerkin metodları
MURAT UZUNCA
Doktora
İngilizce
2014
MatematikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMatematik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT KARASÖZEN
- Fully computable convergence analysis of discontinous galerkin finite element approximation with an arbitrary number of levels of hanging nodes
Süreksiz galerkin metodu için bilinmeyen katsayılardan bağımsız yakınsaklık analizi
SEVTAP ÖZIŞIK
Doktora
İngilizce
2012
MatematikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMatematik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEATRİCE RİVİERE
DOÇ. DR. SONGÜL KAYA MERDAN