Attitude estimation with an invariant extended kalman filter using learning-based covariance adaptation
Makine öğrenmesi tabanli kovaryans adaptasyonu kullanan değişmez genişletilmiş kalman filtresi ile tutum kestirimi
- Tez No: 981542
- Danışmanlar: PROF. DR. AFŞAR SARANLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, Değişmez Genişletilmiş Kalman Filtresi (Invariant Extended Kalman Filter, IEKF) çerçevesinde, ölçüm gürültüsü kovaryans matrisini adaptif bir şekilde ayarlayarak tutum kestirim performansını artırmayı amaçlayan veri odaklı bir yöntem önermektedir. Ölçüm kovaryansını, güncel sensör verilerine göre ayarlamak için evrişimli sinir ağı kullanılmakta ve bu sayede filtre, farklı hareket ve çevresel koşullarda ölçümlere olan güvenini dinamik olarak değiştirebilmektedir. Evrişimli sinir ağı jiroskop, ivmeölçer ve manyetometre ölçümleri dâhil olmak üzere ataletsel ve manyetik sensör verilerinden oluşan dizileri işlemektedir. Bu adaptif mekanizma, IEKF'nin yer değiştirme, hızlı dönüşler ve manyetik bozulma gibi zorlu senaryolarla daha iyi başa çıkmasını sağlamaktadır. Yöntemin etkinliği, açık erişimli BROAD veri seti üzerinde değerlendirilmiştir. Deneysel sonuçlar, önerilen yöntemin yalnızca sabit kovaryanslı IEKF'ye kıyasla değil, aynı zamanda geleneksel adaptif yöntemleri kullanan IEKF'lere göre de daha yüksek kestirim doğruluğu sağladığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis proposes a data-driven method to improve attitude estimation performance by adaptively scaling the measurement noise covariance matrix within an Invariant Extended Kalman Filter (IEKF) framework. To achieve this, a convolutional neural network (CNN) adjusts the measurement covariance based on recent sensor data, allowing the filter to adapt its reliance in measurements under different motion and environmental conditions. The CNN processes sequences of inertial and magnetic sensor readings, including gyroscope, accelerometer, and magnetometer measurements. This adaptive mechanism allows the IEKF to better handle challenging scenarios such as translations, fast rotations and magnetic disturbance cases. The effectiveness of the method is evaluated on publicly available BROAD dataset. Experimental results demonstrate improved estimation accuracy not only over the fixed-covariance IEKF, but also compared to IEKF with conventional adaptive methods.
Benzer Tezler
- Çift yönlü çok modlu doğrusal olmayan itme analizinin betonarme bir binada karşılaştırmalı incelenmesi
A comparative study of bi-directional multi-mode nonlinear pushover analysis in a reinforced concrete building
HAKAN MACUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEYZA TAŞKIN AKGÜL
- Sabit kanatlı İHA için uyarlamalı daldırma ve değişmezlik yöntemiyle sabit bozucuların kestirici tasarımı
Disturbance estimator design with adaptive immersion and invariance method for fixed wing UAV
BESTE SEZEN YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAPRAK YALÇIN
- Hastalar için radyolojide yapay zekâ tutum ölçeği Türkçe formunun geçerlik ve güvenirlik çalışması
Reliability and validitystudy of Turkish version of artificial intelligence in radiology attitude scale for patients
AYŞE MARAŞLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Sağlık YönetimiBandırma Onyedi Eylül ÜniversitesiSağlık Yönetimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARZU BULUT
- Attitude estimation and reaction wheels based control of an earth-pointing small satellite
Küçük bir yer gözlem uydusunun yönelimini belirleme ve tepki tekerleklerine bağlı kontrolü
HAKAN GÜRSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ HACIZADE
- Attitude estimation performance enhancement for Gokturk-2 satellite
Göktürk-2 uydusu için yönelim kestirim performansı iyileştirmesi
ÖZGÜR KAHRAMAN
Doktora
İngilizce
2023
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Coğrafi Bilgi Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVDA ZUHAL AKYÜREK
DOÇ. DR. HALİL ERSİN SÖKEN