Yüksek hızda uçan insansız sistemlere eş zamanlı konumlandırma ve haritalama tekniğinin uygulanabilirliğinin analizi
Analysis of the applicability of simultaneous localization andmapping technique for high speed unmanned systems
Yazar: CELAL ÇAĞRI ALTINDAŞ
Danışman: PROF. DR. HASAN ŞAKİR BİLGE
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüz koşullarında yüksek hız ve irtifalarda uçmakta olan insansız sistemler birçok alanda farklı görevler almaktadırlar. Bu sistemler, otonom bir şekilde uçarak görevlerini yerine getirdiklerinden ötürü hem çevresini hem de bulunduğu konumunu bilmesi gerekmektedir. Bu ihtiyacı üzerlerinde bulunan Küresel Konumlandırma Sistemi, Ataletsel Ölçüm Birimi, kablosuz sinyaller gibi sensörlerden elde edilen veriler aracılığı ile karşılamaktadırlar. Bu verilerin doğru sonuçlar vermemesi durumunda otonom sistemlerin konum ve çevreyi bilme ihtiyacı için Eş Zamanlı Konumlandırma ve Haritalama yöntemleri yaygın olarak kullanılmakta olan bir yöntemdir. Ancak bu yöntem genellikle düşük hızlarda ve irtifalarda uçan insansız sistemler için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, kamera tabanlı Eş Zamanlı Konumlandırma ve Haritalama teknikleri literatür kapsamında taranıp kıyaslama gerçekleştirilerek yüksek hız ve irtifada uçabilen sistemlere gerçek hayatta uygulanabilirliği olan ORB-SLAM2.0 algoritması ile çalışılmıştır. Bunun için fotorealistik görüntü üretebilen Unreal Engine ve MATLAB Simulink benzetim ortamları aracılığı ve bilgisayar performans limitleri dahilinde benzetim testleri başarıyla koşturulmuştur. Ayrıca benzetim ortamında elde edilen sonuçlar birbirleri ile kıyaslanarak ORB-SLAM 2.0 algoritmasının yüksek hız ve irtifada çalışan insansız sistemlerde uygulanabilir olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
In today' conditions, unmanned systems flying at high speeds and altitudes take on different tasks in many areas. Since these systems perform their duties by flying autonomously, they need to know both their surroundings and location. They can achieve this need through data obtained from sensors such as Global Positioning System, Inertial Measurement Unit, and wireless signals. In case these data do not give accurate results, Simultaneous Positioning and Mapping methods are widely used methods for autonomous systems' need to know the location and environment. However, this method is generally used for unmanned systems flying at low speeds and altitudes. In this study, camera-based Simultaneous Positioning and Mapping techniques have been scanned and compared within the scope of the literature and analyzed through the ORB-SLAM2.0 algorithm, which can be applied to systems that can fly at high speed and altitude, in real life. Simulation tests have been successfully run using Unreal Engine which can produce photo realistic images and MATLAB Simulink within the computer performance limits. In addition, the results obtained in the simulation environment were compared with each other and it was observed that the technique could be applied in unmanned systems operating at high speed and altitude.