Seamless integration of GPS and UWB data for construction site monitoring in revit
Revit ortamında inşaat sahası izleme amaçlı GPS ve UWB verilerinin sorunsuz entegrasyonu
- Tez No: 973313
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEMRA ÇOMU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: İnşaat işçileri, İş sağlığı ve güvenliği, Construction workers, Occupational health and safety
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, şantiye güvenliği için tasarlanmış hibrit bir gerçek zamanlı konum izleme sistemi önermektedir. Sistem, Global Konumlama Sistemi (GPS) ile Ultra Geniş Bant (UWB) verilerini Korunsuz Kalman Filtresi (Unscented Kalman Filter, UKF) kullanarak birleştirmekte; birleştirilen konumlar Autodesk Revit API aracılığıyla Yapı Bilgi Modellemesi (BIM) ortamına dinamik olarak aktarılmakta ve pyRevit üzerindeki özel Python betikleriyle görselleştirilmektedir. Deneysel kurulum, iki üniversite binası boyunca hem kapalı hem açık alan testlerini içermektedir. Kapalı mekânda UWB ankrajları tetrahedral (dörtyüzlü) konfigürasyonlarda yerleştirilmiş; denekler işçi hareketini simüle etmek için vücutlarında mobil etiketler taşımıştır. Açık alan konum verileri iOS tabanlı akıllı telefon uygulamaları ile toplanmıştır. Veriler ard-işleme tabi tutulmuş, zaman açısından senkronize edilmiş ve UKF tabanlı füzyondan önce 3 boyutlu aykırı değerlerin elenmesi amacıyla Mahalanobis uzaklığıyla filtrelenmiştir. Dönüştürülen koordinatlar Revit'te görselleştirilmiştir. Bununla birlikte, deneysel sonuçlar iOS tabanlı GPS verilerinin doğruluğu ve kararlılığında kritik sınırlamalar bulunduğunu ortaya koymuştur. Açık alanlarda konumsal sapmalar sıklıkla 6 metreyi aşmış; binalar veya ağaçlar gibi engellerin bulunduğu bölgelerde neredeyse 10 metreye ulaşmıştır. Bulgular, iOS akıllı telefonlarının inşaat bağlamında yüksek hassasiyetli konumlama için uygun olmadığını göstermektedir. Çalışma, açık alan verilerinin doğruluğunu artırmak için profesyonel GNSS alıcılarının (çift frekanslı RTK sistemleri) benimsenmesini veya atalet sensörleriyle entegrasyonu önermektedir. Genel olarak, araştırma, önerilen GPS–UWB–UKF füzyon sisteminin BIM entegrasyonu ile birlikte konumsal sürekliliği ve mekânsal farkındalığı anlamlı ölçüde iyileştirdiğini göstermektedir. Çalışma, algılayıcı füzyonu, mekânsal filtreleme ve BIM entegrasyonuna dayalı gerçek zamanlı işçi güvenliği yönetimi için genişletilebilir bir metodoloji sunarak inşaat yönetimine katkı sağlamakta; aynı zamanda sensör sistemlerdeki pratik donanım ve kalibrasyon sınırlamalarını da açık biçimde ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis proposes a hybrid real-time location tracking framework designed for construction site safety, which integrates Global Positioning System (GPS) and Ultra-Wideband (UWB) data using an Unscented Kalman Filter (UKF). The fused positions are dynamically mapped into a Building Information Modeling (BIM) environment via the Autodesk Revit API and visualized using custom Python scripts in pyRevit. The experimental setup involved both indoor and outdoor test areas across two buildings. UWB anchors were deployed in fixed tetrahedral configurations indoors, while test subjects wore mobile tags to simulate worker movement. Outdoor position data was collected via iOS-based GPS smartphone applications. The data was post-processed and synchronized, then filtered using Mahalanobis distance to remove 3D outliers before applying UKF-based fusion.Transformed coordinates were visualized in Revit, enabling tracking and visulization of the workers. The experimental results revealed critical limitations in the accuracy of the iOS-based GPS data. Positional deviations in open outdoor areas frequently exceeded 6 meters and reached nearly 10 meters in obstructed environments such as near buildings or trees. The study recommends adopting GNSS receivers such as dual-frequency RTK systems or integrating inertial navigation sensors to enhance outdoor data fidelity. Despite the shortcomings of GPS, the UWB-based indoor localization performed well under line-of-sight (LOS) conditions. However, the study also identified significant performance degradation in Non-Line-of-Sight (NLOS) scenarios. Overall, the research demonstrates that the proposed GPS–UWB–UKF fusion system significantly improves positional continuity and spatial awareness when integrated in Revit. This study contributes an extendable methodology for real-time worker safety management based on sensor fusion, spatial filtering, and Revit integration while simultaneously underscoring the practical hardware and calibration limitations in mobile sensor systems.
Benzer Tezler
- GNSS-INS sensör entegrasyonu ile otonom araçlarda hassas konum belirleme
Precise positioning in autonomous vehicles with GNSS-INS sensor integration
AHMET CAN UÇARLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Jeodezi ve FotogrametriOndokuz Mayıs ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VELİ İLÇİ
- Reducing in-vehicle communication overload and enhancing efficiency in autonomous and electrical vehicles
Otonom ve elektrikli araçlarda araç içi iletişim yükünü azaltma ve etkinliğini artırma
YUNUS KAĞAN ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Otomotiv Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET CANSIZ
- COLREGs-compliant and non-prioritized motion planning for autonomous unmanned surface vehicles
Otonom insansız deniz araçları için COLREG-uyumlu ve önceliksiz hareket planlaması
MUSTAFA BAYRAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Medeniyet ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HALUK BAYRAM
- Dinamik konumlandırma sistemlerinde tehlikeye sebep olan faktörlerin incelenmesi
Investigation of factors causing hazards in dynamic positioning systems
MUSTAFA ATAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Denizcilikİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN DEMİREL
- Utilizing LoRa for control link in software-defined aerial networks
Yazılım tanımlı hava ağlarında kontrol baglantısı için LoRa kullanımı
ZEYNEP BETÜL ARSLANBENZER
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN SEÇİNTİ