Hava araçları için WiFi ve GPS entegrasyonlu uçuş kontrol sisteminin geliştirilmesi ve sabit kanatlı İHA üzerinde uygulanması
Development of flight control system with WiFi and GPS integration for aircraft and implementation on fixed-wing UAV
- Tez No: 977766
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ETHEM KELEKÇİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Manisa Celal Bayar Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İnsansız hava araçları günümüzde oldukça önemli bir konuma sahiptir ve gelecekte de insanlığın ihtiyaç duyacağı en etkili platformlardan biri olacağı açıktır. Mevcut İHA'lar, otopilot kontrolörleri sayesinde otonom uçuş, güvenli uçuş kontrolü, güvenlik anahtarı (fail-safe) yönetimi ve birçok akıllı uçuş modu gibi gelişmiş özellikleri, üretici firmalar tarafından sunulan hazır yazılımlar aracılığıyla gerçekleştirebilmektedir. Bu hazır yazılımlar sınırlı kalibrasyon ve yazılım iyileştirmeleriyle ya da I2C haberleşmesi üzerinden ek bir mikrokontrolör entegrasyonu ile daha karmaşık görevler için de kullanılabilmektedir. Ancak bu tezde, hazır otopilot sistemleri yerine geliştiricinin kendi tasarladığı gömülü sistem ve yazılım altyapısı kullanılarak bileşenlerin birbirine entegre edildiği özgün bir uçuş kontrol sistemi geliştirilmesi amaçlanmıştır. Tasarlanan sistem, mevcut hazır bileşenlerin haberleşmesi sağlanarak bütünleşik bir uçuş kontrol yapısına dönüştürülmüş; ayrıca uçuş kontrol devresine bağlı aviyonik kartın tasarımı ve elektronik entegrasyonu üzerinde durulmuştur. Çalışma kapsamında gerçekleştirilen testler gerçek bir V-Tail İHA üzerinde uygulanmıştır. Tez; literatür taraması, kavramsal altyapı, algoritma ve kontrolör prensipleri, donanım, yazılım ve test bölümlerinden oluşmakta olup, sonuç ve önerilerle birlikte kaynakça ile tamamlanmıştır. Çalışmada elektronik devre kurulmuş ve Python dili kullanılarak yazılım geliştirilmiştir. Geliştirilen yazılım; Raspberry Pi 4 mikrodenetleyicisi ile TX-RX portları üzerinden Ublox Neo-6M GPS modülünü, I2C haberleşmesi üzerinden ADXL345 ivmeölçer, HMC5883L pusula ve BMP180 barometre sensörlerini, ayrıca GPIO pinleri üzerinden servo motor aktüatörlerini eşzamanlı olarak entegre etmiştir. V-Kuyruk prototipi üzerinde yapılan testler sonucunda GPS ile konum bilgisinin gerçek zamanlı elde edildiği, IMU yardımıyla aracın dengesinin sağlandığı, yön ve irtifa bilgilerinin başarıyla ölçülebildiği görülmüştür. Sensörlerden alınan veriler doğrultusunda kontrol yüzeylerini hareket ettiren servo motorların etkin biçimde çalıştığı tespit edilmiştir. Sonuç olarak bu çalışmada, piyasada kullanılan hazır otopilot kartlarının temel işlevlerini karşılayan özgün bir otopilot kontrol sistemi tasarlanmış ve simüle edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) have gained significant importance today and are expected to remain one of the most effective technological platforms in the future. Current UAVs, through autopilot controllers, are capable of autonomous flight, safe flight control, fail-safe management, and various intelligent flight modes, all of which are provided by ready-to-use software developed by manufacturers. These ready-made autopilot systems can be utilized with limited calibration and software improvements, or through the integration of additional microcontrollers via I2C communication for more complex tasks. However, in this thesis, instead of employing an off-the-shelf autopilot system, the aim was to design an original flight control system by integrating components through a custom-developed embedded system and software. The proposed system was developed by enabling communication among existing hardware components to form a unified flight control structure, with emphasis placed on the avionics circuit design and electronic integration of the flight control unit. The designed system was tested on a real V-tail UAV prototype. The thesis consists of literature review and conceptual background, algorithm and controller principles, hardware, software, and testing sections, and concludes with results, recommendations, and references. Within the scope of the study, an avionics circuit was built, and software was developed in Python. The software integrated the Ublox Neo-6M GPS module (via TX-RX ports), the ADXL345 accelerometer, HMC5883L compass, and BMP180 barometer sensors (via I2C communication), as well as servo motor actuators connected through the GPIO pins of the Raspberry Pi 4. Test results conducted on the V-tail prototype demonstrated that GPS data could be acquired in real time, the UAV's balance could be maintained using IMU data, and both heading and altitude information could be successfully measured. Based on the sensor data, servo motors driving the control surfaces were effectively managed. Consequently, this study achieved the design and simulation of an original autopilot control system capable of meeting the fundamental functions of commercially available autopilot boards.
Benzer Tezler
- A generalized localization framework for terrestrial and aerial systems
Kara ve hava sistemleri için genel bir konumlandırma çerçevesi
SALİHA BÜYÜKÇORAK EDİBALİ
Doktora
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNEŞ KARABULUT KURT
- 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
- Çeşitli bantlarda minyatürize tel anten tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu
Designing, fabricating and characterizing wire antennas at various bands
YUSUF SOYLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBalıkesir ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEYİT AHMET SİS
- Dron üzerinden trafik yönetimi sistem tasarımı
System design for drone controlled traffic management
ZAFER ÇALIŞKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RADOSVETA İVANOVA SOKULLU
- Otomotiv sistemleri için elektronik kontrol kartı (body controller) ve entegre yazılımlarının geliştirilmesi
Development of electronic control card (body controller) and integrated softwarefor automotive systems
KEREM SEFA AOK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ FURKAN KAMANLI