Dört Rotorlu Bir İnsansız Hava Aracının Görüntü İşleme Tabanlı Otomatik Kontrolü


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Havacılık ve Uzay Bilimleri Fakültesi, Uzay Mühendisliği, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Gürsel DENİZ

Danışman: Harun Çelik

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez çalışmasında, tasarlanan bir insansız hava aracının (İHA'nın) üzerinde bulunan kameradan alınan görüntüler kullanılarak otonom kontrol ve denetleyici yaklaşımı sayesinde hedef nesne tespit ve takibi gerçekleştirilmiştir. Görüntü edinimi ve özellik çıkarımı, hava aracı ile aynı yunuslama ve yuvarlanma açılarıyla hareket ettiği varsayılan monoküler kamera sayesinde elde edilmiştir. Önerdiğimiz yöntem kullanıcı tarafından belirlenen hedef nesne ile İHA arasındaki mesafeyi sabit tutarken aynı zamanda hedefin görüntü düzleminin merkezinde kalarak takip edilmesini sağlamaktadır. Görüntü dinamiklerine dayalı özellikler hedefe paralel sanal görüntüleme düzlemi oluşturulduktan sonra elde edilmiştir. İlerleme ve açısal hareketin üzerindeki hata sinyallerinin etkilerini azaltmak için görüntü hata vektörü önerilmiştir. Görüntü düzlemindeki özniteliklerden yararlanılarak yönelim ve irtifa kontrolü için PID kontrolcüler tasarlanmıştır. Görüntü tabanlı kontrol yaklaşımı ile kontrol edilen sistem için geliştirilen hareket modeli SITL (Software in the Loop) simülatörü kullanılarak Gazebo simülasyon ortamında test edilmiştir. Tasarlanan hava aracının ve geliştirilen hareket modelinin gerçek ortam şartlarında maruz kaldığı etkileri gözlemlemek ve performansa dayalı sonuçlar elde edebilmek için aynı zamanda gerçek ortam test parkuru da oluşturularak deneyler gerçekleştirilmiştir. Simülasyon ve gerçek ortam test sonuçları yörünge kontrolü, özellik çıkarımı ve takip performansı açısından önerilen çözümün geçerliliğini ve etkinliğini göstermektedir. Önerilen kontrol yapısı, küresel konumlandırma sistemlerinin kullanılamadığı veya kullanımının sınırlı olduğu ortamlarda otonom navigasyon uygulamalarına olanak sağlayacaktır.