Yıl: 2013 Cilt: 6 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 69 - 74 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Genişletilmiş kalman filtresi (GKF) tabanlı uçak üzeri eş zamanlı konumlama ve haritalama (U-EZKH)

Öz:
İnsansız Hava Araçları (İHA) kullanım ve geliştirilme amaçlarına uygun olarak verilen görevin tamamını veya bir bölümünü kendi kendine yani otonom olarak yapması beklenen hava araçlarıdır. Bu isteği karşılayabilmenin yani güvenli bir şekilde otonom seyrüsefer yapabilmenin ön koşulu ise hava aracının konumunun doğru şekilde bilinmesidir. Günümüzde konum belirlemenin en bilinen yöntemi Küresel Uydu Yönbulum Sistemlerinin(KUYS) kullanımıdır. Ancak KUYS’un olmadığı veya erişelemediği ortamlarda güvenli konum belirlemek araştırmacılar için zor ve önemli bir konu olarak ortaya çıkmaktadır. KUYS’un olmadığı ortamlarda ne hava aracı konumunun ne de serüsefer yapılan bölgenin haritasının da bilenmemesi durumunda çözüm olarak karşımıza çıkan Eş Zamanlı Konumlama ve Haritalamadır. Bu makalede İHA’larda KUYS’un olmadığı ve ortam haritasının bilinmediği durumlarda kullanılacak, GKF (Genişletilmiş Kalman Filtresi) tabanlı U-EZKH (Uçak Üzeri Eş Zamanlı Konumlandırma ve Haritalama) filtresi formülleri ortaya konulmuş ve GKF tabanlı U-EZKH’in MATLAB Simulink yardımıyla benzetimi yapılmıştır. Bu amaçla İnsansız Hava Aracı kinematik modeli elde edilmiş ve GKF tabanlı U-EZKH için durum ve gözlem modelleri oluşturulmuştur. GKF tabanlı U-EZKH belirlenmiş bir senaryoya uygun olarak benzetimle koşturulmuş ve sonuçları gösterilmiştir.
Anahtar Kelime:

Konular: Mühendislik, Hava ve Uzay

Extended kalman filter based airborne simultaneous localization and mapping

Öz:
UAVs are expected to perform all or part of its mission as autonomous in accordance with predefined at the manufacture objectives and prerequest of safe autonomous navigation is to detect the UAV location precisely. Nowadays the most common method for location detection is the use of Global Navigation Satellite Systems (GNSS). Howewer but it is a challenge for researchers to determine location in GNSS denied enviroments. Although new methods are emerging continuously, the most notably one is Simultaneous Localization and Mapping (SLAM), which is a good solution when both UAVs position and region map are not known. In this research, formulas of Extended Kalman Filter (EKF) based (A-SLAM) Airborne Simultaneous Localization and Mapping, filter for UAVs when GNSS denied and map is not known are put forward and EKF based A-SLAM simulation is performed by MATLAB Simulink and for this purpose, the UAV kinematic model is obtained and both state and observation models are constructed, simulation results of EKF-based A-SLAM in accordance with a certain scenario are yielded.
Anahtar Kelime:

Konular: Mühendislik, Hava ve Uzay
Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • [1]R.Smith and P.Cheesman, “On the representation of spatial uncertainty” Int. J. Robot. Res., vol. 5, no. 4, pp. 56–68, 1987
  • [2]G.Dissanayake, H.F.Durrant-Whyte and T. Bailey, A Computationally Efficient Solution to the Simultaneous Localisation and Map Building (SLAM) Problem, ICRA, 2000
  • [3]Tim Bailey and Hugh Durrant-Whyte, Simultaneous Localization and Mapping (SLAM): Part I The Essential Algorithms., IEEE Robotics and Automation Magazine, 2006
  • [4]Tim Bailey and Hugh Durrant-Whyte, Simultaneous Localisation and Mapping (SLAM): Part II State of the Art., IEEE Robotics and Automation Magazine, September 2006
  • [5]J.Andrade-Cetto, and A.Sanfeliu, The Effects of Partial Observability in SLAM, IEEE Int. Conf. Robot. Automat., New Orleans, pp.397-402, 2004
  • [6]M.Bryson, and S.Sukkarieh, Observability Analysis and Active Control for Airborne SLAM, IEEE Transaction on Aerospace and Electronic Systems, Vol.44, No.4, pp.261-280, 2008
  • [7]G.P.Huang, N.Trawny, A.I.Mourikis and S.I.Roumeliotis, Observability-based consistent EKF estimators for multi-robot cooperative localization, Autonomous Robots, Volume 30, Number 1, pp. 99- 122, 2011
  • [8]T.Vidal-Calleja, J.Andrade-Cetto and A.Sanfeliu, Conditional for Suboptimal Filter Stability in SLAM, IEEE Inernational Conferance on Intelligent Robots and Systems, Sendai Japan, 2004
  • [9]T.Bailey, J.Nieto, J.Guivant, M.Stevens and E.Nebot, Consistency of the EKF-SLAM Algorithm, IROS’06 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Beijing, China, 2006
  • [10] J.A.Castellanos, J.Neira, J.Tardos, Limits to The Consistency of EKF-Based SLAM, IAV2004 5th IFAC Symp. on Intelligent Autonomous Vehicles, 2004
  • [11] J.Kim and S.Sukkarieh, Airborne Simultaneous Localisation and Map Building, IEEE Int. Conf. Robot. Automat., Taipei Taiwan, 2003
  • [12] J.Kim, S.Sukkarieh, S.Wishart, Real-Time Navigation, Guidance and Control of a UAV Using Low-Cost Sensors, International Conferance of Field and Service Robotics, Yamanashi, Japan, pp.95-100, 2003
  • [13] J.Kim, S.Sukkarieh, Autonomous Airborne Navigation in Unknown Terrain Environments, IEEE Transaction on Aerospace and Electronic Systems, Vol.40, No.3, pp.1031-1044, 2004
  • [14] L.M.Paz, and J.Neira, Optimal local map size for GKF-based SLAM, IROS’06 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Beijing, China, 2006
APA OĞUZ A, TEMELTAŞ H (2013). Genişletilmiş kalman filtresi (GKF) tabanlı uçak üzeri eş zamanlı konumlama ve haritalama (U-EZKH). , 69 - 74.
Chicago OĞUZ Abdullah Ersan,TEMELTAŞ Hakan Genişletilmiş kalman filtresi (GKF) tabanlı uçak üzeri eş zamanlı konumlama ve haritalama (U-EZKH). (2013): 69 - 74.
MLA OĞUZ Abdullah Ersan,TEMELTAŞ Hakan Genişletilmiş kalman filtresi (GKF) tabanlı uçak üzeri eş zamanlı konumlama ve haritalama (U-EZKH). , 2013, ss.69 - 74.
AMA OĞUZ A,TEMELTAŞ H Genişletilmiş kalman filtresi (GKF) tabanlı uçak üzeri eş zamanlı konumlama ve haritalama (U-EZKH). . 2013; 69 - 74.
Vancouver OĞUZ A,TEMELTAŞ H Genişletilmiş kalman filtresi (GKF) tabanlı uçak üzeri eş zamanlı konumlama ve haritalama (U-EZKH). . 2013; 69 - 74.
IEEE OĞUZ A,TEMELTAŞ H "Genişletilmiş kalman filtresi (GKF) tabanlı uçak üzeri eş zamanlı konumlama ve haritalama (U-EZKH)." , ss.69 - 74, 2013.
ISNAD OĞUZ, Abdullah Ersan - TEMELTAŞ, Hakan. "Genişletilmiş kalman filtresi (GKF) tabanlı uçak üzeri eş zamanlı konumlama ve haritalama (U-EZKH)". (2013), 69-74.
APA OĞUZ A, TEMELTAŞ H (2013). Genişletilmiş kalman filtresi (GKF) tabanlı uçak üzeri eş zamanlı konumlama ve haritalama (U-EZKH). Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi, 6(2), 69 - 74.
Chicago OĞUZ Abdullah Ersan,TEMELTAŞ Hakan Genişletilmiş kalman filtresi (GKF) tabanlı uçak üzeri eş zamanlı konumlama ve haritalama (U-EZKH). Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi 6, no.2 (2013): 69 - 74.
MLA OĞUZ Abdullah Ersan,TEMELTAŞ Hakan Genişletilmiş kalman filtresi (GKF) tabanlı uçak üzeri eş zamanlı konumlama ve haritalama (U-EZKH). Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi, vol.6, no.2, 2013, ss.69 - 74.
AMA OĞUZ A,TEMELTAŞ H Genişletilmiş kalman filtresi (GKF) tabanlı uçak üzeri eş zamanlı konumlama ve haritalama (U-EZKH). Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi. 2013; 6(2): 69 - 74.
Vancouver OĞUZ A,TEMELTAŞ H Genişletilmiş kalman filtresi (GKF) tabanlı uçak üzeri eş zamanlı konumlama ve haritalama (U-EZKH). Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi. 2013; 6(2): 69 - 74.
IEEE OĞUZ A,TEMELTAŞ H "Genişletilmiş kalman filtresi (GKF) tabanlı uçak üzeri eş zamanlı konumlama ve haritalama (U-EZKH)." Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi, 6, ss.69 - 74, 2013.
ISNAD OĞUZ, Abdullah Ersan - TEMELTAŞ, Hakan. "Genişletilmiş kalman filtresi (GKF) tabanlı uçak üzeri eş zamanlı konumlama ve haritalama (U-EZKH)". Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi 6/2 (2013), 69-74.