Bilinmeyen Göklerde Gezinmek

İnsansız hava araçları (İHA’lar) olarak da malum drone’lar, gözetleme, haritalama, teslimat ve afet müdahalesi şeklinde görevler için fazlaca yönlü platformlar sağlayarak birçok sektörde yeni olanakların kapısını açtı. Drone’ların bu görevleri otonom olarak yerine getirmesine olanak tanıyan temel yeteneklerden biri, devamlı insan müdahalesi olmadan yön bulma yetenekleridir. Otonom navigasyon, dronun direkt insan kontrolü olmaksızın konumunu belirleme, bir yol planlama ve gerçek zamanlı verilere dayalı olarak yörüngesini ayarlama kapasitesini gerektirir. Bu, GPS alıcılarının eleştiri bir rol oynadığı en ileri teknolojilerin birleşimiyle gerçekleştirilir. GPS alıcıları, Dünya yörüngesindeki uydulardan oluşan bir takımyıldızla kontakt kurarak İHA’ya kati zamanlama ve konum bilgisi sağlar. GPS alıcısı, birden fazla uydudan gelen sinyalleri üçgenleyerek İHA’nın konumunu doğru bir halde belirleyebilir. Bu data hemen sonra İHA’nın yerleşik bilgisayarı tarafınca yörüngesini, hızını ve yönünü hesaplamak için kullanılarak evvel belirlenmiş bir uçuş yolunu takip etmesine yada dinamik çevresel değişikliklere cevap vermesine olanak tanır. Sadece yaygın kullanımlarına ve etkinliklerine karşın GPS sinyalleri kimi zaman güvenilmez yada kullanılamayabilir. Sinyal paraziti, kent kanyonları (sinyalleri engellemiş olan yüksek binalar) ve negatif atmosferik koşullar şeklinde GPS sinyallerini etkileyen çeşitli zorluklar ortaya çıkabilir. Bir İHA GPS sinyalini kaybettiğinde amaçlanan rotasını korumada zorluklarla karşılaşabilir. GPS sinyallerinin kaybolduğu durumlarda İHA’nın konumunu tespit edebilmesi için alternatif yöntemlerin kullanılması gerekmektedir. Bu durumlarda, drone’un bulunmuş olduğu ortam hakkında data toplamak için kameraları ve görüntü işleme algoritmalarını kullanan görüş tabanlı denetim sistemleri çoğunlukla kullanılır. Bilhassa görsel servo adında olan bir teknik, bir İHA’nın duyarlı göreceli konumlandırılmasına olanak tanır. İlgilenilen bir nesneyle ilgili olarak, Çin’deki Fuzhou Üniversitesi’ndeki bir grup tarafınca yönetilen araştırmacılar tarafınca bazı iyileştirmeler hedeflendi. Hedefleri görsel servolama kanalıyla kovuşturmak, çeşitli İHA denetim görevleri için düşük maliyetli bir çözümdür. Araştırmacılar, bilhassa poz tekrardan yapılandırmalarının lüzumlu olmadığı görüntü tabanlı görsel servolamaya odaklanarak, algoritmalar nispeten hafifçe olduğundan, güce gerekseme duyan hesaplama donanımı ihtiyacını da ortadan kaldırabildiler. Bununla beraber, görüntü tabanlı görsel servo hesaplamalarına giren herhangi bir gürültünün, öteleme hızı ölçümlerinin doğruluğunu negatif yönde etkilediği bilinmektedir ve bu ölçümlerin doğruluğu, uçuş denetim aletinin muntazam emek vermesi için eleştiri öneme haizdir. Bu görsel servo tekniğiyle ilgili malum bazı başka problemler de mevcuttur. Mesela hedef nesnenin dönmesi görüntü derinliği tahminini oldukça zorlaştırır. Dahası, İHA’lar uçuş esnasında çoğunlukla öngörülemeyen dış kaynaklardan meydana gelen bir ekip rahatsızlıklarla karşılaşırlar; doğru hedef takip edeni için bunların ele alınması gerekir. Bu zorlukların üstesinden gelmek için ekip, görüntü tabanlı görsel servolamanın doğruluğunu artıracak bir takım iyileştirme önerdi. İHA ile hedef arasındaki bağıl hızları kestirmek için bir hız gözlemcisi geliştirildi. Bu gözlemci, öteleme hızı ölçümlerine olan ihtiyacı ortadan kaldırdı ve böylece bu ölçümlerde gürültünün niçin olduğu denetim sorunlarını ortadan kaldırdı. Sistemin nesneleri herhangi bir hazzı yönelimde izlemesine olanak tanıyan yeni bir görüntü derinliği modeli de geliştirildi. Bu, hedef dönerken bile doğru nesne takibine ve muntazam yörüngelerin hesaplanmasına olanak sağlar. İzleme kararlılığını artıran entegre tabanlı bir filtrenin eklenmesiyle öngörülemeyen bozulmalar da hesaba katıldı. Doğrusal olmayan sistemlerin kararlılığını değerlendirmek için kullanılan Lyapunov yöntemi, bu hususi görüntü tabanlı görsel servo denetleyicinin kararlılığını çözümleme etmek için kullanıldı. Dinamik, dönen bir hedefi takip ederken, bu deneyler kontrolörün seyretme kararlılığını ve sağlamlığının yanı sıra beklenmedik bozulmaların varlığında kabul edilebilir şekilde emek harcama kabiliyetini de gösterdi. Ekip, ileriye dönük olarak yöntemlerini geliştirmeyi ve bu tarz şeyleri dinamik hedeflerin yakalanması ve otonom inişler yapılmasını içeren ergonomik, gerçek dünya senaryolarına uygulamayı planlıyor.İHA denetim sistemini kontrol etmek için deneysel kurulum (????: Y. Chen ve ark.) sistemi (????: Y. Chen ve ötekiler) Performansı kontrol etmek için simüle edilmiş bir ortam kullanıldı (????: Y. Chen ve ötekiler)
Source: www.hackster.io