Integration of inertial navigation system and camera with geo-referenced based photos
Aletsel navıgasyon sıstemı ve kameranın coğrafı referanslı tabanlı fotoğraflarla entegrasyonu
- Tez No: 902011
- Danışmanlar: Assoc. Prof. Dr. HABİB KANBEROĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Uçak Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Türk Hava Kurumu Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine ve Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 138
Özet
Bu tez, Ataletsel Navigasyon Sistemi (INS), stereo kameralar ve uydu coğrafi referanslı haritaları birleştirerek uçağın yönünü, hızını ve konumunu belirleyen bir navigasyon sistemi tasarlamayı amaçlamaktadır. Sistem, GPS sinyallerinin güvenilir veya erişilebilir olmayabileceği uzak bölgelerde çalışır. Önemli bir sistem bileşeni, navigasyon doğruluğunu artırmak için atalet ölçüm biriminden (IMU), stereo kameradan ve veritabanından gelen verileri entegre etmede hayati bir rol oynayan genişletilmiş Kalman filtresidir (EKF). Doğru bir entegrasyon gerektiğinden, atalet navigasyon denklemleri filtrede kullanılır ve hassas bir ayrıklaştırma yoluyla yayılır. Özellik çıkarma ve öznitelik eşleştirme için SIFT algoritması kullanılır. Gözlemlenen bir dizi veriden matematiksel bir modelin parametrelerini tahmin etmek için yinelemeli bir yöntem olarak RANSAC önerilmiş ve MATLAB simülasyonları gerçekleştirilmiştir. İlk önce nominal yörünge, nominal tutum, nominal hız, nominal konum ve irtifa simülasyonları gerçekleştirilir. Tutumu, hızı, konum ve irtifa çıktıları dahil olmak üzere saf INS performansının simülasyonları gerçekleştirilir; Ardından ilgili hata sonuçları. Tutumu, hızı, konumu ve irtifası dahil olmak üzere INS / Stereo kameranın simülasyonları; kendi hatalarıyla birlikte de yapıldı. Bu entegre sistemin doğruluğu hakkında daha fazla gözlem için INS / Stereo kamera için standart sapma simülasyonları gerçekleştirildi. Bir uçağın nominal parametreleri hatasız ve en doğru parametreler olarak kabul edilerek, parametrelerin geri kalanı (yani, INS ve INS / stereo kamera) performansları nominal parametrelere göre incelenir. Saf INS ve INS / Stereo kamera hatalarının analizi, nominal parametrelere göre incelenmiştir. Son olarak, deneylerden elde edilen analiz, INS / stereo kamera verilerinin entegrasyonundan elde edilen çıktıların nominal parametrelerden elde edilenler kadar iyi olduğunu göstermektedir. INS / stereo kamera verilerinin, nominal parametrelerle karşılaştırılabilir bir şekilde navigasyon için doğru ve tutarlı bilgiler sunabileceği gösterilmiştir. Simülasyon sonuçları, IMU/stereo kamera entegrasyonunda oryantasyon, hız ve konum hatalarında büyük bir azalma olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis aims to design a navigation system that determines the orientation, velocity, and position of aircraft, by combining the Inertial Navigation System (INS), stereo cameras, and satellite geo-referenced maps. The system works in remote regions where GPS signals may not be reliable or accessible. One crucial component of the system is the extended Kalman filter (EKF), which plays a vital role in integrating data from the inertial measurement unit (IMU), stereo camera, and database to enhance navigation accuracy. Since an accurate integration is required, the inertial navigation equations are used in the filter and are propagated through a precise discretization. SIFT algorithm for feature extraction and feature matching is used. RANSAC as an iterative method to estimate parameters of a mathematical model from a set of observed data is suggested, and MATLAB simulations are performed. Simulations of the nominal trajectory, nominal attitude, nominal velocity, as well as the nominal position and altitude are performed at first. The simulations of pure INS performance including its attitude, velocity, and position and altitude outputs are performed; Followed by their respective error results. The simulations of the INS/Stereo cam, including its attitude, velocity as well as its position and altitude; together with their respective errors were also conducted. Standard deviation simulations for INS/Stereo cam were performed for more observations on the accuracy of this integrated system. Considering the nominal parameters of an aircraft as errorless and the most accurate parameters, the rest of the parameters (i.e., INS and INS/stereo cam) performances are studied with respect to nominal parameters. Analysis of pure INS as well as INS/Stereo cam errors were studied against the nominal parameters. Finally, the analysis from experiments shows that the outputs from integrating INS/ stereo camera data are as good as those from nominal parameters. It has been demonstrated that INS/ stereo camera data can offer correct, and consistent information for navigation in a way if comparable to nominal parameters. Simulation results show a great reduction in orientation, velocity, and position errors in IMU/ stereo camera integration.
Benzer Tezler
- Integrating mobile mapping, GPS and GIS technologies
Başlık çevirisi yok
AWAD ALİ AWAD ALHADAD
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Kültür Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜRSEL GÜZEL
- Integration of inertial measurement unit and camera for a vertical landing aircraft on a pattern
Ataletsel navigasyon sistemi ve kamera verilerinin tümleştirilmesi bir desen üstüne dikey iniş yapan uçak için
ANDREW BUSINGYE
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolTürk Hava Kurumu ÜniversitesiMakine ve Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. Dr. HABİB KANBEROĞLU
- Comparison of satellite positioning techniques on unmanned aerial vehicle based photogrammetry
İnsansız hava aracı ile fotogrametride uydu konumlama tekniklerinin karşılaştırılması
ERSİN TURAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİHTER EROL
- 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
- Bina içi otonom mobil robotu tasarımı ve slam algoritmalarıyla kontrolü
Design of an indoor autonomous mobile robot and control with slam algorithms
BETÜL DURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolVan Yüzüncü Yıl ÜniversitesiYapay Zeka ve Robotik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ATİLLA BAYRAM