Mini quadkopter'lerde kullanılabilecek bir ultrasonik algılayıcı test düzeneği çalışması
Study of an ultrasonic sensor test assembly that can be used in mini quadcopters
Yazar: BURAK ŞAHİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN DINDIŞ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Havacılık Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering

Özet:
Son yıllarda yaşanan gelişmelerle birlikte İnsansız Hava Araçları'nın (İHA)
kullanımı oldukça yaygınlaşmış ve çeşitlenmiştir. İHA'lar sivil, askeri ve ticari birçok
alanda, uzaktan kumanda edilerek veya otonom olarak çalışarak birçok görevi yerine
getirmektedir.
İHA'ların üstlendikleri görevleri en uygun şekilde ve kayıpsız olarak yerine
getirebilmelerinde, üzerlerinde barındırdıkları sensörler kritik rol oynamaktadır. Sensörler
hem İHA'nın bir pilot tarafından kullanıldığı durumlarda pilota yardımcı olarak, hem de
uçuşun tamamen otonom olduğu durumlarda uygun algoritmalarla çalışarak görevin daha
kolay ve güvenli bir şekilde tamamlanmasını sağlamaktadır. Bu sebeple sensörlerin istenen
şekilde çalışmaları ve sensörlerden alınan bilgilerin doğruluğu görevin güvenli bir şekilde
tamamlanmasında hayati bir rol oynamaktadır. Ultrasonik sensörler İHA'larla birlikte en çok
kullanılan sensörlerdendir. Mesafe ve irtifa ölçümü, obje takibi, navigasyon ve haritalama,
çarpışmadan kaçınma gibi birçok görev üstlenirler.
Bu çalışmada ultrasonik sensörlerden alınan yansıma verilerinin İHA çalışır
durumdayken motor pervanelerinden kaynaklanan herhangi bir gürültüye maruz kalıp
kalmadığı araştırılmıştır. Örnek bir İHA ve bir ultrasonik ölçüm düzeneği kullanılarak İHA
çalışır ve kapalı durumdayken farklı mesafe ve yüzey tipleri için deneyler yapılmıştır.
Deneylerden elde edilen yansıma verileri kaydedilip incelenmiştir. İHA çalışırken yapılan
deneylerden alınan ultrasonik yansıma verilerinde gürültüye rastlanmıştır. Gürültülü
sinyallere tamamlayıcı filtre kullanılan bir filtreleme işlemi uygulanarak, gürültünün
azaltılabildiği ve daha simetrik bir hale getirilebildiği gösterilmiştir. Deneylerden elde edilen
bulgularla karşılaştırmalar yapılmıştır.

Abstract:
With the developments in recent years, the use of Unmanned Aerial Vehicles (UAV)
has become quite widespread and diversified. UAVs perform many tasks by working
remotely or autonomously in many civil, military and commercial areas.
The sensors on UAVs play a critical role in the ability of UAVs to perform their tasks
in the most appropriate way and without loss. The sensors enable the task to be completed
more easily and safely, both by helping the pilot when the UAV is used by a pilot, and by
working with appropriate algorithms in cases where the flight is fully autonomous. For this
reason, the desired operation of the sensors and the accuracy of the information received
from the sensors play a vital role in the safe completion of the task. Ultrasonic sensors are
among the most used sensors with UAVs. They undertake many tasks such as distance and
altitude measurement, object tracking, navigation and mapping, collision avoidance.
In this study, it has been investigated whether the reflection data from ultrasonic
sensors is exposed to any noise caused by motor propellers while the UAV is operating.
Using a sample UAV and an ultrasonic measurement setup, experiments were carried out
for different distances and surface types while the UAV was operating and turned off. The
reflection data obtained from the experiments were recorded and examined. Noise was found
in the ultrasonic reflection data obtained during the experiments when the UAV was
operating. Using a complementary filtering process with a filter applied to the noisy signals,
it was demonstrated that the noise could be reduced and made more symmetrical.
Comparisons were made with the findings obtained from the experiments.