Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü

An adaptive unscented kalman filter for tightly-coupled INS/GPS integration

Sıkı bağlı ANS/KKS tümleştirmesinde uyarlamalı kokusuz kalman filtresi uygulaması

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 305781 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

In order to overcome the various disadvantages of standalone INS and GPS, these systems are integrated using nonlinear estimation techniques and benefits of the two complementary systems are obtained at the same time. The standard and most widely used estimation algorithm in the INS/GPS integrated systems is Extended Kalman Filter (EKF). Linearization step involved in the EKF algorithm can lead to second order errors in the mean and covariance of the state estimate. Another nonlinear estimator, Unscented Kalman Filter (UKF) approaches this problem by carefully selecting deterministic sigma points from the Gaussian distribution and propagating these points through the nonlinear function itself leading third order errors for any nonlinearity. Scaled Unscented Transformation (SUT) is one of the sigma point selection methods which gives the opportunity to adjust the spread of sigma points and control the higher order errors by some design parameters. Determination of these parameters is problem specific. In this thesis, effects of the SUT parameters on integrated navigation solution are investigated and an ?Adaptive UKF? is designed for a tightly-coupled INS/GPS integrated system. Besides adapting process and measurement noises, SUT parameters are adaptively tuned. A realistic fighter flight trajectory is used to simulate IMU and GPS data within Monte Carlo analysis. Results of the proposed method are compared with standard EKF and UKF integration. It is observed that the adaptive scheme used in the sigma point selection improves the performance of the integrated navigation system especially at the end of GPS outage periods.

Summary:

Tek başlarına çalıştırıldıklarında çeşitli dezavantajları bulunan ataletsel navigasyon sistemi (ANS) ve küresel konumlama sistemi (KKS), doğrusal olmayan kestirim algoritmaları kullanılarak tümleştirilmekte ve birbirini bütünler nitelikte olan bu iki sistemin ayrı ayrı getirileri tek bir sistemden elde edilmektedir. Bu uygulama için en çok ve en yaygın bir biçimde kullanılan kestirim algoritması genişletilmiş kalman filtresidir (EKF). EKF uygulamasında yer alan doğrusallaştırma işlemleri nedeniyle kestirim sonucunun ortalama ve standart sapma değerlerinde ikinci dereceden hatalar oluşabilmektedir. Bu uygulamada kullanılabilecek bir başka doğrusal olmayan kestirim algoritması ise kokusuz kalman filtresidir (UKF). UKF, Gaussian dağılım içerisinden belirli bir şekilde seçilen örnekleme noktalarını, doğrusal olmayan sistem ve ölçüm modelinden geçirir ve ikinci dereceden hatalara sahip kestirim sonucunu elde eder. Bahsi geçen örnekleme noktalarının seçiminde kullanılan yöntemlerden biri Orantılanmış Kokusuz Dönüşümdür (SUT). Bu yöntem dahilindeki bazı değişkenler ile örnekleme noktalarının dağılımını belirleme ve yüksek dereceden kestirim hatalarının kontrolünü sağlama imkanı elde edilir. Bu değişkenlerin belirlenmesi ilgili probleme özgüdür. Bu tez kapsamında SUT değişkenlerinin tümleştirilmiş navigasyon sistemi üzerindeki etkileri değerlendirilmiş ve sıkı bağlı ANS/KKS tümleşik sistemi, ?Uyarlamalı UKF? kullanılarak tasarlanmıştır. Bu uygulama kapsamında süreç ve ölçüm gürültülerinin dışında, SUT değişkenleri uyarlamalı olarak değiştirilmiştir. Gerçekçi bir savaş uçağı uçuş senaryosu ile, ataletsel ölçüm biriminin ve küresel konumlama sisteminin çoklu koşum analizi yöntemi dahilinde benzetimi yapılmıştır. Önerilen yöntem ile elde edilen sonuçlar, standart EKF ve UKF yöntemlerinin sonuçları ile kıyaslanmıştır. Sonuç olarak özellikle KKS sinyallerinin kesintiye uğradığı sürelerden sonra, önerilen yöntemin navigasyon sisteminin hassasiyetini arttırdığı gözlemlenmiştir.