Yere yakın yörünge uyduları için manyetometre kalibrasyon yöntemlerinin kıyaslanması
Comparing magnetometer calibration methods for low earth orbit satellites
Yazar: DENİZ CAN ÇELİK
Danışman: PROF. DR. ÇİNGİZ HACIYEV
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Uçak Mühendisliği = Aircraft Engineering
Dizin: En küçük kareler yöntemi = Least squares method ; Kalman filtre = Kalman filter ; Manyetometreler = Magnetometers ; Yapay sinir ağları = Artificial neural networks

Özet:
Manyetometreler ekonomik oluşlarının sağladığı avantajla yere yakın yörüngeuydularında kullanılan bir yönelme belirleme çözümüdür. Özellikle de günümüzdeyüksek bütçeli devlet kuruluşlarının yanı sıra üniversitelerin ve görece olarak dahadüşük bütçeye sahip olan diğer bazı kuruluşların tasarladığı küçük uydularda sıklıklakullanılmaktadır. Buna rağmen manyetometrelerden elde edilen sonuçlar,manyetometrelerin içinde bulundukları uydudaki elektromanyetik kuvvetlerden,elektrik akımlarından veya fırlatma anındaki elektriksel yüklerden etkilenir. Budurumun üstesinden gelinebilmesi için bu manyetometrenin kalibrasyona tabitutulması gerekir. Bu çalışmada kalibrasyon işlemi için üç değişik yöntemkullanılmıştır. Bunlardan birincisi son yıllarda sıklıkla kullanılan yapay sinir ağlarıyöntemidir. Bu yöntemde manyetometre ölçümlerindeki sapma ve ölçek katsayısıdeğerlerinin kestirilmesine ihtiyaç duyulmadan kalibrasyon işlemi yapılabilmektedir.Diğer yöntemler ise, en küçük kareler yöntemi ve genişletilmiş Kalman filtresidir.Özellikle, Kalman filtresinin doğrusal olmayan durumlar için uyarlanmış versiyonuolan genişletilmiş Kalman filtresi, kontrol alanında sıklıkla kullanılan bir yöntemolarak kendini göstermiştir. Çalışmada ilk olarak daha önce gerçekleştirilen tezçalışmaları hakkında bir literatür taraması yapılmış, ardından manyetometrelerhakkında kısa bir bilgi verildikten sonra, Dünya'nın manyetik alan referans yönüincelenerek, yapay sinir ağları, en küçük kareler yöntemi ve Kalman filtreleriyle ilgiliteorik bilgi verilmiş, en sonda da yapılan simülasyon çalışmaları gösterilmiştir.Sonuçlar bölümünde bu yöntemler birbirleriyle kıyaslanmış ve gelecekte aynı konuüzerinde yapılabilecek çalışmalar hakkında bazı tavsiyelerde bulunulmuştur.

Abstract:
Given that they are ecomomical, magnetometers are used as attitude determinationsolutions in low Earth orbit satellites. Especially today, magnetometers are usedfrequently by universities and other low budget orginazations other than high budgetgovenment associations. However, the results gained from magnetometers are highlyaffected by the electromagnetic forces in the satellite, electrical currents or electriccharges during launch. To overcome this situation, the magnetometers should becalibrated. In this work, three different calibration methods are used. The first one isthe artificial neural networking method that is frequently used recently. In thismethod one can do the calibration without estimating the bias and the scale factorvalues. Other methods are, the least squares method and the extended Kalman filter.Especially, the extended Kalman filter, which is a modified version of the Kalmanfilter for non linear conditions, has shown itself as a frequently used and respectablemethod in control theory. In the work, first a literature review has been done toreview the previous works, then after giving a brief introduction aboutmagnetometers, Earth?s magnetic field reference vector is examined and the theorybehind artificial neural networking, the least squares method and Kalman filtering isgiven and lastly the simulation studies are shown. In discussion, these methods arecompared among themselves and the possible future studies on the topic arerecommended to the reader.