GNSS karıştırmalı ortamlarda mutlak görsel konumlandırma destekli görsel-ataletsel navigasyon yaklaşımı

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2025

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: FATİH BAŞATEMUR

Danışman: Erkan Uslu

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Günümüzde insansız hava aracı (İHA) navigasyon sistemlerinin büyük bir kısmı Küresel Navigasyon Uydu Sistemi (GNSS) teknolojisine bağımlıdır. Ancak GNSS sinyallerinin karıştırılması, engellenmesi veya kısıtlı erişim gibi durumlarda güvenilmez hale gelmesi, seyrüsefer kabiliyetini kritik düzeyde etkilemektedir. Bu nedenle, İHA'ların harici referans sistemlerine ihtiyaç duymaksızın otonom konum belirlemesi büyük önem arz etmektedir. Bu tez çalışmasının temel amacı, GNSS'siz ortamlarda ve yüksek irtifa uçuşlarında, görsel odometri yaklaşımlarını kullanarak İHA'lar için güvenilir ve sürekli bir pozisyon verisi sağlamaktır. Bu problem alanına yönelik olarak, kamera ve ataletsel ölçüm birimi (IMU) gibi hafif sensörleri etkin bir şekilde kullanan Görsel-Ataletsel Odometri (VIO) ve Görsel Eşzamanlı Konumlandırma ve Haritalama (VSLAM) yöntemleri öne çıkmaktadır. Çalışmamızda, pozisyon tahmini için referans olarak VINS-Fusion algoritması temel alınmıştır. Yapılan analizler, temel VINS-Fusion algoritmasının kısa menzilli ve düz rotalarda yüksek doğruluk sergilemesine karşın, uzun menzilli ve yüksek irtifalı görevlerde kümülatif hata birikimi (sürüklenme) nedeniyle performansının önemli ölçüde düştüğünü göstermiştir. Bu sınırlılığı gidermek amacıyla, VINS-Fusion algoritmasının global optimizasyon sürecine Mutlak Görsel Konumlandırma (Absolute Visual Localization, AVL) verilerinin entegre edildiği yeni bir yaklaşım önerilmiştir. Bu yöntemde, AVL sisteminden elde edilen mutlak konum kısıtları, VINS-Fusion'ın faktör grafına dahil edilerek sistemin uzun vadedeki doğruluğu ve kararlılığı artırılmıştır. Önerilen sistemin performansı, farklı irtifalarda tasarlanan düz hat, eğimli ve kapalı döngü uçuş senaryolarında, mutlak yörünge hatası (ATE) ve döngü kapatma metrikleri kullanılarak kapsamlı bir şekilde değerlendirilmiştir. Simülasyon ve veri seti tabanlı testler sonucunda, geliştirilen entegre yaklaşımın temel VINS-Fusion algoritmasına kıyasla konumlandırma doğruluğunu yaklaşık \%83 oranında iyileştirdiği tespit edilmiştir. Bu iyileşme sayesinde, özellikle yüksek irtifa ve uzun menzilli uçuşlarda gözlemlenen sürüklenme etkisi başarılı bir şekilde azaltılmış ve daha tutarlı yörünge tahminleri elde edilmiştir. Elde edilen bulgular, görsel odometri tabanlı sistemlerin mutlak konum verileriyle desteklenmesinin, GNSS'nin mevcut veya güvenilir olmadığı zorlu koşullarda dahi İHA'lar için kararlı ve hassas bir seyrüsefer çözümü sunabileceğini kanıtlamaktadır.