Hareketli bir platform için ultra-geniş-bant haberleşmesi tabanlı konumlandırma sistemi
Ultra-wideband communication based positioning system for a mobile platform
- Tez No: 1003682
- Danışmanlar: PROF. DR. TANSAL GÜÇLÜOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Konum belirleme, Ultra geniş bant, Position determination, Ultrawide-band
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Haberleşme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Otonom ve yarı otonom hareketli platformların kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte, bu platformların birbirleriyle olan hassas etkileşimi ve koordinasyonu kritik bir teknolojik gereksinim haline gelmiştir. Küresel konumlandırma sistemlerinin sinyal erişiminin kısıtlı olduğu ortamlarda süreklilik sağlayamaması ve metre altı hassasiyet gerektiren yakın mesafe uygulamalarında yetersiz kalması, mevcut teknolojilerin en önemli kısıtları arasındadır. Buna alternatif sunan yerel konumlandırma çözümlerinin ise genellikle çalışma ortamına sabit sensör ağları kurulmasını gerektirmesi, platformların operasyonel esnekliğini sınırlamaktadır. Bu tez çalışmasında; ortamdan ve sabit altyapıdan tamamen bağımsız çalışabilen, doğrudan hareketli platform üzerine entegre edilmiş ultra geniş bant ve atalet ölçüm birimi tabanlı hibrit bir“Bağıl Konumlandırma Sistemi”geliştirilmiştir. Önerilen sistem mimarisinde, platformun çevresindeki nesneleri tespit etmek amacıyla, araç üzerine sabitlenmiş dört adet ultra geniş bant okuyucusu ve bir adet 6-eksenli ataletsel ölçüm sensörü kullanılmıştır. Ultra geniş bant teknolojisinin yüksek zaman çözünürlüğü sayesinde, santimetre hassasiyetinde mesafe verileri elde edilmiştir. Ancak hareketli platformun ani manevraları ve dönüşleri sırasında ii oluşan veri yenileme gecikmelerini ve geometrik seyreltilme etkilerini minimize etmek için sisteme ataletsel sensör verileri dahil edilmiştir. Geliştirilen genişletilmiş Kalman filtresi algoritması ile oluşturulan mesafe ölçümleri ve ataletsel ölçüm biriminden elde edilen açısal hız verileri birleştirilerek, dinamik koşullar altında yüksek doğruluklu konum kestirimi sağlanmıştır. Sistemin performansı; doğrusal yaklaşma, yanal geçiş ve dinamik dönüş senaryolarını içeren kapsamlı saha testleri ile doğrulanmıştır. Elde edilen deneysel sonuçlar, önerilen genişletilmiş Kalman filtresi tabanlı füzyon algoritmasının, literatürdeki bir diğer optimizasyon algoritması olan en küçük kareler yöntemine kıyasla daha düşük karesel ortalama hata değerine sahip olduğunu göstermiştir. Özellikle platformun yüksek hızla döndüğü zorlu manevra senaryolarında, ataletsel ölçüm sensörü entegrasyonu sayesinde sistemin takip gecikmesi önlenmiş ve sadece ultra geniş bant kullanan yapıya göre doğruluk artışı sağlanmıştır. Bu çalışma, önerilen sensör füzyonu mimarisinin, altyapı gerektirmeyen hareketli platformlar için güvenilir ve hassas bir çözüm sunduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
With the proliferation of autonomous and semi-autonomous mobile platforms, the precise interaction and coordination between these platforms have become a critical technological necessity. The inability of global navigation systems to maintain continuity in signal-restricted environments and their insufficiency in close-range applications requiring sub-meter precision constitute significant limitations of current technologies. Furthermore, alternative local positioning solutions typically require the installation of fixed sensor networks within the operating environment, thereby limiting the operational flexibility of the platforms. In this thesis, a hybrid 'Relative Positioning System' based on ultra-wideband and inertial measurement unit has been developed, which is integrated onto the mobile platform, requires no fixed infrastructure, and is capable of operating regardless of indoor or outdoor environments. In the proposed system architecture, four ultra-wideband transceivers mounted on the vehicle and a six-axis inertial measurement sensor are employed to detect surrounding objects. Thanks to the high temporal resolution of ultra-wideband technology, distance measurements with centimeter-level accuracy are obtained. However, to minimize data update delays and geometric dilution effects occurring during sudden maneuvers and rotations of the mobile platform, inertial sensor data iv are incorporated into the system. Using a developed extended Kalman filter algorithm, the distance measurements and angular velocity data obtained from the inertial measurement unit are fused to achieve high-accuracy position estimation under dynamic conditions. The system performance is validated through comprehensive field tests including linear approach, lateral passing, and dynamic turning scenarios. Experimental results demonstrate that the proposed extended Kalman filter based fusion algorithm achieves a lower root mean square error compared to the least squares method, which is another optimization algorithm widely used in the literature. In particular, during challenging maneuver scenarios involving high-speed rotations of the platform, the integration of inertial sensor data effectively prevents tracking delays and provides improved accuracy compared to a system relying solely on ultra-wideband measurements. This study demonstrates that the proposed sensor fusion architecture offers a reliable and precise solution for infrastructureindependent mobile platforms.
Benzer Tezler
- A federated learning approach for inter-cell handover optimisation in open 6G ran
Açık 6G radyo erişim ağında federasyon tabanlı öğrenme yaklaşımı ile hücre arası handover optimizasyonu
BATUHAN AKDOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
- Radar uygulamalarında vivaldi anten tasarımı ve optimizasyonu
Vivaldi antenna design and optimization in radar applications
ERDEM BARLİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEBAHATTİN EKER
- The design and application of an UWB-based indoor positioning system
Ultra geniş bant temelli (UWB) kapalı alan konumlama sistemi tasarımı ve uygulaması
TURAN CAN ARTUNÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜŞTAK ERHAN YALÇIN
- Çok amaçlı açıklığı daralan yarık anten tasarımı ve performans artırımına yönelik anten parametrelerinin optimizasyonu
Multi-objective tapered slot antenna design and optimization of antenna parameters for performance improvement
EMRAH UĞURLU
Doktora
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SEYFETTİN SİNAN GÜLTEKİN
- Monitoring tropospheric water vapor variations with ppp during severe weather
Troposferik su buharı değişimlerinin ppp ile kötü hava koşullarında izlenmesi
ENGİN TUNALI
Doktora
İngilizce
2018
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA TEVFİK ÖZLÜDEMİR