Hava araçlarında hassas hedefleme amacıyla gimbal sistemi geliştirilmesi
Development of a gimbal system for precision targeting in for an aircraft
Yazar: MUHAMMET FURKAN LEVENT
Danışman: PROF. DR. VASFİ EMRE ÖMÜRLÜ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Aviyonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Aviyonik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering

Özet:
Hızla gelişen insansız araç teknolojileriyle beraber, bütünleşmiş görüntüleme sistemleri
de gelişmektedir. Özellikle insansız hava araçları ile yapılan görüntüleme
uygulamalarında hava aracının hareketlerinin kamera üzerindeki etkisini gidermek için
gimbal mekanizmaları kullanılmaktadır. Sistem merkezinde kamera olan iç içe geçmiş
hareketli eksen takımlarından oluşmaktadır. Kameranın hedef yönelim açıları sensörler
yardımı ile hesaplanır. Ardından aktüatörlere komut olarak uygulanır. Böylece gimbalin
görsel hedef takibi sağlanır. Literatürdeki çalışmalar genel olarak küresel konumlama
sistemi ve ataletsel ölçüm ünitesi verisi kullanarak kameranın belirlenen koordinata
kilitlenmesi sağlanmaktadır. Bu yöntem sistem için küresel konumlama sinyaline
bağımlılık oluşturmaktadır. Bunun yanında küresel konumlama verisinin doğruluğu
düşüktür ve sürekli olarak güncel harita verisine ihtiyaç duyulmaktadır. Buradan yola
çıkarak, bu tezde, küresel konumlama verisi kullanmadan görüntü işleme ve ataletsel
ölçüm ünitesi verileri ile hedef takibi yapan gimbal sistemi geliştirilmiştir. Geliştirilen
sistem çift kademeli gimbal mekanizmasına sahiptir. Bu yönü ile dış gimbalin kaba
yönelimi, iç gimbalin ise hassas yönelimi sağlaması hedeflenmektedir. Sistem, küresel
konumlama verisinden elde edilen düzlemsel hareket verisini görüntü işleme yöntemi ile
kendisi üretmektedir. Bu yönü ile dışarıdan yardımcı sinyale ihtiyaç duymadan kendi
kendine ve daha doğru şekilde çalışması amaçlanmaktadır.

Abstract:
Along with rapidly developing unmanned vehicle technologies, integrated imaging
systems are also emerging. Especially in imaging applications with unmanned aerial
vehicles, gimbal mechanisms are used to eliminate the effect of aircraft movements on
the camera. The system consists of nested moving axes with a camera in the center. The
target orientation angles of the camera are calculated with the help of sensors. It is then
applied to the actuators as commands. And thus, the gimbal's visual target tracking is
achieved. The studies in the literature generally use the global positioning system and
inertial measurement unit data to ensure that the camera is locked to the determined
coordinate. This method creates a dependency on the global positioning signal for the
system. In addition, the accuracy of global positioning data is low. And constantly
updated map data is needed. Based on this, in this thesis, a gimbal system that tracks
targets with image processing and inertial measurement unit data without using global
positioning data has been developed. The developed system has a double-stage gimbal
mechanism. With this aspect, it is aimed to provide the coarse orientation by the outer
gimbal and the precise orientation by the inner gimbal. The system generates the planar
motion data obtained in the global positioning data by itself with the image processing
method. With this aspect, it is aimed that the CAT will work on its own and more
accurately without the need for an external auxiliary signal.