Sürü ihalar için haversine mesafesi trilaterasyonu ile konumlandırma sisteminin gerçeklenmesi
The implementation of positioning system with trilateration of haversine distance for swarm uavs
Yazar: HÜSEYİN ALKAN
Danışman: DOÇ. DR. HASARİ ÇELEBİ
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies

Özet:
Bu çalışmada konumlandırma sistemi alanında yeni bir yaklaşım tasarlanmış ve gerçeklenmiştir. Alıcı radyolar ile verici radyo arasında, alıcıda  ölçülen RSSI değerinden elde edilen mesafe bilgisi, Haversin mesafesi eşitliği kullanılarak trilaterasyon matrisine aktarılmıştır. Dış ortam konumlandırmasında, verici ve alıcıların konumlarının GNSS verisi ile tanımlandığı durumda, iki noktanın enlem boylam bilgileri kullanılarak hesaplanan Haversin mesafesi, bilinmeyen noktanın hesabı için kullanılmıştır. Dünyanın eliptik yapısında uzun mesafelerde, mesafe bilgisinin düzlemsel formüller ile hesaplanması durumunda oluşacak hata önerilen yaklaşım sayesinde ortadan kaldırılmış olacaktır. Referans Radyo Modülleri elde ettikleri RSSI ve GNSS bilgilerini telemetri linki üzerinden Ana Kontrol Birimine göndermektedir. Ana Kontrol Birimi, Haversin mesafesi eşitliğini kullanarak oluşturduğu trilaterasyon matrisini, Cramer matris kuralı ile çözerek HEDEF olarak tanımlanan verici modül konumunu hesaplar. Üniversite yerleşkesi içerisinde alıcılara yaklaşık 500m mesafede altı noktada alınan ölçümler hem Euclidian mesafesi eşitliği üzerinden hem Haversin mesafesi eşitliği üzerinden trilaterasyon matrisine aktarılmıştır. Matris üzerinden hesaplanan verici konumlarının, gerçek verici konumu ile sapması hesaplandığında her iki yaklaşımda da en iyi durum alındığında altı ölçümün ortalaması olarak Haversin mesafesi eşitliği 55m, Euclidian mesafesi eşitliği 80m sapma hesaplanmıştır. Alınan ölçümler ve hesaplamalar üzerinden, Haversin mesafesi ile elde edilen sonuçların, Euclidian mesafesine nazaran daha iyi sonuç verdiği gözlemlenmiştir .

Abstract:
In this work, a new approach has been developed and implemented in the field of positioning system. The distance between the receiver radios and the transmitter radio, which is obtained from RSSI value of receiver modules, is transferred to the trilateration matrix using the Haversine distance equation. In the case of outdoor positioning, where the locations of the transmitter and receiver are defined by GNSS data, the Haversine  distance formula, which is used to calculate distance from the latitude longitude information of two points, is used to calculate the position of unknown point. In the elliptical form of the earth, the error that would occur if the distances were calculated with planar formulas would have been eliminated by the proposed approach. The Reference Radio Modules sends their GNSS and RSSI data to the Main Control Unit over a telemetry link . The Main Control Unit generates trilateration matrix using Haversine distance equations and solve that matrix with Cramer's matrices rule to calculate the position of the transmitter module which is defined as TARGET. Within the university campus, the measurements taken at six points, approximately 500m distance between Reference Radio Modules and Target, were transferred to the trilateration matrix via Euclidean distance equation and Haversine distance equation to compare results. When calculating the amount of deviation between the calculated and the actual transmitter position, the deviation of the Haversine distance is calculated to be  55m and the Euclidean distance is calculated to be 80m for the average of the six measurements under the best case. It has been observed through the measurements and calculations that the results obtained with Haversin distance are better than the Euclidian distance.