İHA'lar için çok amaçlı android tabanlı yer kontrol istasyonu yazılımı geliştirme ve görüntü iyileştirme
Multipurpose Android Based Ground Control Station Software for UAVs and Image Enhancement
Yazar: ZİYA ÖZÇELİK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ONAY
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Sivil Havacılık Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Sivil Havacılık = Civil Aviation

Özet:
Gelişen teknoloji sayesinde İnsansız Hava Araçları (İHA) tüm dünyada oldukça popüler hale gelmiştir. İHA'nın gelişimi onun çevre birimlerinin gelişmesini de gerektirmiştir. Bir İHA sistemi hava aracı, faydalı yük, yer istasyonu ve haberleşme sistemi olmak üzere dört alt birime ayrılabilir. Bu tez çalışmasında, İHA için kullanıcı dostu bir arayüze sahip mobil bir Yer Kontrol İstasyonu (YKİ) tasarımı gerçekleştirilmiştir. İHA sisteminin hava aracında yer alan faydalı yükü olan kamera tarafından elde edilen görüntüler bazı görüntü iyileştirme algoritmalarından geçirilerek YKİ sisteminde kullanıcıya ulaştırılır. Tüm bu işlemler gerçeklenmesi, sistem tasarımı, algoritma çalışması ve yazılım işlemleri hakkında araştırma ve geliştirme çalışmaları bu tez çalışması süresince çalışılmıştır.
YKİ' nin çalışacağı platform olarak ARI-30 isimli çok rotorlu helikopteri seçilmiştir. Bu İHA üzerinde açık kaynak kodlu ve donanımlı Pixhawk otopilot sistemi kullanılmıştır. YKİ uygulama ortamı olarak Android işletim sistemine sahip bir tablet seçilmiştir. 
İyi işleyen bir YKİ oluşturmak için, mobil bir yer istasyonu donanım sistemi (cep telefonu veya tablet), uçuş bilgileri için sanal araç paneli ve uçuş yolu gösterme ekranı, otomatik ara nokta (waypoint) uçuşu, hava aracından YKİ'ye aktarılan görüntü izleme penceresi ve her türlü hata uyarı pencereleri bulunmalıdır. Tüm görevler, ara nokta listesi tarafından desteklenen haritada uygulama kontrolü kullanılarak ve planlanarak izlenebilmektedir. Yazılım uygulaması tamamen açık kaynak kodlu sistemlerle oluşturulmuştur.
YKİ'ye aktarılan görüntünün kullanıcı tarafından daha iyi algılabilir, değişken ortam koşullarına adapte olabilen bir algoritma ile iyileştirilmesi sağlanmıştır. Görüntü işleme algoritmaları MATLAB ortamında tasarlanarak Python yazılım dili ve OpenCV (Açık Kaynak Kodlu Bilgisayarlı Görü Kütüphanesi) kütüphanesi kullanılarak YKİ yazılımına entregre edilmiştir.
YKİ yazılımının test sürecinde uçuşlar sonucunda operatör tarafından verilen uçuş yolu ve durak noktalarının takibi sırasında coğrafi konum farkı için 81.5955 santimetre standart sapma sonucu ile yükseklik farkı için 0.3915 standart sapma sonucu elde edilmiştir. Ayrıca bu uçuşlarda coğrafi konum farkı için 14.8972 ortalamanın standart hatası sonucu ile yükseklik farkı için 0.0715 ortalamanın standart hatası sonucu elde edilmiştir.
Tez sonucunda çıktı olarak İHA YKİ sistemi, görüntüleme ve görüntü işleme sistemi ve uluslararası beş adet yayın elde edilmiştir.

Abstract:
Unmanned Aerial Vehicles (UAV) through developing technology makes it quite popular all over the world. The development of the UAV enhances its environmental unity. An UAV system can be divided into three sub-units: aircraft, payload and ground station. In this thesis, a mobile Ground Control Station (GCS) with a user-friendly interface was designed. The images obtained by the camera with the payload of the UAV in the aircraft are passed through the algorithms that can be displayed according to the screen and delivered according to the GCS system. Research and development studies related to the realization of all these products, system design, algorithm study and knowledge of software were studied in this thesis.
The ARI-30 multi-rotor aircraft design by DigiBird was chosen as the platform on which GCS will work. Pixhawk autopilot system with open source and equipped is used on this UAV. 
To create a well-functioning GCS, a mobile ground station hardware system (mobile phone or tablet), a virtual instrument panel for flight information, and a flight path display, an automatic waypoint flight, an image tracking window transferred from the aircraft to the any error warning windows should be available. All tasks can be monitored and planned using the application control on the map supported by the waypoint list. The software application was created with open source systems.

The transmitted image transferred to GCS is improved by an algorithm that can be better perceived by the user and adaptable to changing ambient conditions. Image processing algorithms were designed in MATLAB environment and integrated into GCS software by using Python software language and OpenCV library.
As a result of the flights during the test process of the GCS software, 81.5955 centimeters standard deviation result for geocoordinate position difference and 0.3915 standard deviation result for altitude difference were obtained during the follow-up of flight path and waypoints given by the operator. In addition, the standard error of the mean of 14.8972 for the geocoordinate position difference in these flights and the standard error of the mean of 0.0715 for the altitude difference was obtained.
As a result of the thesis, UAV GCS system, imaging and image processing system and five international publications were obtained.