Düşük duyarlıklı işlemcilerde ANS/KKBS entegrasyonu başarım analizi
Performance analysis of INS/GNSS integration on low precision processors
- Tez No: 988191
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN SOYSAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde stratejik öneme sahip navigasyon uygulamalarında kesintisiz pozisyon, hız ve yönelim bilgisi sağlamak amacıyla Ataletsel Navigasyon Sistemi (ANS) ve Küresel Konum Belirleme Sistemi (KKBS) entegrasyonu standart bir yaklaşım haline gelmiştir. Bu entegrasyon sürecinde Kalman filtresi; sistem ve ölçüm modellerini kullanarak verileri ardışık biçimde işlemesi, sistemin anlık durumunu optimal şekilde tahmin etmesi ve ölçüm gürültülerini istatistiksel olarak modelleyebilmesi sayesinde en güvenilir yöntem olarak öne çıkmaktadır. Ancak bu karmaşık algoritmaların sınırlı kaynaklara sahip gömülü sistemlerde koşturulması, sayısal hassasiyet problemlerini beraberinde getirmektedir. Bu tez çalışması, sonlu hassasiyetli aritmetikten kaynaklanan nicemleme hatalarını teorik altyapıya uygun olarak sisteme eklenen sıfır ortalamalı beyaz gürültü şeklinde modellemiş ve bu hataların filtre kararlılığı üzerindeki etkilerini analiz etmiştir. Çalışmada, Kalman filtresi kovaryans matrislerinde metre ve radyan gibi farklı fiziksel birimlerin bir arada kullanılmasının matrisin durum numarasını artırarak sistemi kötü koşullu hale getirdiği ve bu durumun nümerik kararsızlığa yol açtığı detaylandırılmıştır. Ayrıca, özellikle tek duyarlıklı (32-bit) hesaplamalarda nanoradyan mertebesindeki kritik pozisyon güncellemelerinin çözünürlük sınırları nedeniyle kaybolmasını önlemek amacıyla Kahan toplama algoritmasının kullanımı değerlendirilmiştir. MATLAB ortamında gerçekleştirilen kapsamlı simülasyonlarda, tek ve çift duyarlıklı veri tipleriyle elde edilen sonuçlar Ortalama Karesel Hatanın Karekökü (RMSE) değerleri üzerinden karşılaştırılarak önerilen yaklaşımın navigasyon doğruluğunu korumadaki hayati önemi ortaya konmuştur. Böylelikle bu araştırma, kaynak kısıtlı gömülü sistemlerde donanım verimliliği ile yüksek navigasyon hassasiyeti arasındaki kritik dengeyi analiz ederek literatürdeki ANS/KKBS entegrasyonunda sayısal kararlılık analizi boşluğunu doldurmaktadır.
Özet (Çeviri)
In contemporary strategic navigation applications, the integration of Inertial Navigation Systems (INS) and Global Navigation Satellite Systems (GNSS) has become a standard approach for providing uninterrupted position, velocity, and orientation data. Within this integration process, the Kalman filter stands out as the most reliable method due to its ability to process data sequentially, optimally estimate the instantaneous state, and statistically model measurement noises; however, executing these complex algorithms on resource-constrained embedded systems introduces significant numerical precision challenges. This thesis models quantization errors arising from finite-precision arithmetic as zero-mean white noise added to the system and analyzes their impact on filter stability, detailing how the coexistence of disparate physical units like meters and radians in covariance matrices increases the condition number and leads to numerical instability. Furthermore, the use of the Kahan summation algorithm is evaluated to prevent the loss of critical nanoradian-level position updates due to resolution limits in single-precision (32-bit) computations. Through comprehensive MATLAB simulations, results from single and double-precision data types are compared using Root Mean Square Error (RMSE) values, demonstrating the vital importance of the proposed approach and filling a critical gap in the literature regarding numerical stability analysis for INS/GNSS integration in hardware-efficient embedded systems.
Benzer Tezler
- Bazı esterlerin kinetik incelenmesi ve termodinamik parametrelerin belirlenmesi
Kinetic study and detesmination of thermodnamic parameters of some esters
İBRAHİM TAŞ
- Testosteron dihidrotestosteron ve östrojenin benign prostat hiperplazisindeki etyolojik rolleri
The roles of testosterone, dihydrotestosterone and estradiole on the etiology of benign prostatic hyperplasia
HALUK TOKUÇOĞLU
- Bazı yer ve sırık fasulye çeşitlerinde optimal melezleme şartlarının tespiti üzerine bir araştırma
Başlık çevirisi yok
TÜRKAN KOÇLU
- Kuyruk modelleri ve analizi üzerine bir uygulama
Başlık çevirisi yok
DİDEM ÖZPULAT
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Ege ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Süt formüllerinin tüketim uygulamaları ve süt formüllerinin C vitamini içeriği ile pH değerleri
Başlık çevirisi yok
GÖNÜL VAROL