FBE- Uçak ve Uzay Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Yazar "Aslan, Alim Rüstem" ile FBE- Uçak ve Uzay Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeUydu ile hassas görüntülemede iz düşüm yönlendirme metodu(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016) Topal, Erhan ; Aslan, Alim Rüstem ; 439740 ; Uçak ve Uzay Mühendisliği ; Aeronautics and Astronautics EngineeringGerek askeri gerekse sivil alanlarda görüntü ihtiyacı için, tek seferde büyük alanları kapsayabilmesi ve küresel olarak tüm coğrafi bölgelere ulaşım imkanları sebebiyle yer gözlem uydularına olan rağbet gittikçe artmaktadır. Bununla birlikte, gelişen teknoloji ile elektro-optik görev yükü ekipmanının içindeki aynalar büyümekte ve algılayıcı üzerindeki piksel boyları küçülmekte olup, böylelikle daha yüksek çözünürlüklere ve kaliteye ulaşılması mümkün olmaktadır. Günümüzde metre altı seviyelerde yer örnekleme mesafesine sahip elektro-optik yer gözlem uydularının sayısı gittikçe artmaktadır. Ancak, görüntüyü algılayacak kamera ekipmanının (görev yükü) yüksek çözünürlükte kaliteli görüntü algılama kabiliyeti olsa da, görev yükünün işlevini kalite, çözünürlük ve doğru hedefin görüntülenebilmesi bakımından tam olarak gerçekleştirebilmesi için uydunun da yeterli doğrulukta konum ve yönelim profiline sahip olması gerekmektedir. Push-broom tipinde elektro-optik görev yüküne sahip bir uydunun görüntüyü algılaması için görüş eksenini belirli bir sabit hızda yeryüzünde hareket ettirmesi gerekmektedir. Uydunun bunu sağlayabilmesi için görüntüleme aktivitesinin başında doğru konumda ve doğru yönelimde (ve yönelim hızında) olması gerekmektedir. Bununla birlikte, görüntüleme aktivitesi sırasında görüş ekseninin yeryüzünde sabit hızda hareket edebilmesi için referans yönelim profilini (örneğin yer istasyonundan sağlanan) yeterli doğrulukta gerçekleyebilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, push-broom tipinde görev yüküne sahip yüksek çözünürlüklü yer gözlem uydularının görüntüleme aktiviteleri sırasında takip etmesi gereken yönelim profilini oluşturmada kullanılabilecek bir yöntem olan ve iz düşüm yönlendirme metodu olarak adlandırılan yöntem sunulmaktadır. Çalışmada, tez kapsamında geliştirilen ve yöntemin uygulandığı iz sürücü algoritma tanıtılmaktadır. Bu yöntem ile hesaplanan yönelim profilinin çıktısı polinom katsayılarıdır. Polinom katsayılarının kullanılmasındaki sebepler, uydu bilgisayarında istenen zaman adımı (örneğin kontrol frekansında) ile çözülmesinin kısa zamanda oluşu, yer istasyonundan gönderilen tele-komuttaki parametreleri azaltması ve analitik türevinin alınmasındaki basitliktir. Görüntüleme aktivitelerinin ve hata analizlerinin gerçekleştirilebilmesi için gerekli tüm girdiler, yine tez kapsamında geliştirilen algoritmalar kullanılarak elde edilmiştir. Üst seviyede bu algoritmalar yörünge ilerleticiyi, randevu algoritmasını (görüntüleme olanaklarının hesaplanması), sayısal yükseklik modelinden yükseklik değerlerinin elde edilmesini, yeryüzünde yer izinin ilerletilmesini, görselleme araçlarını, test & hata analizi fonksiyonlarını ve uygulamaya yönelik analizlerin gerçekleştirilmesinde kullanılan fonksiyon ve arayüzleri kapsamaktadır. Yeryüzündeki görüntünün geometrik özelliklerini / gereksinimlerini ve push-broom görüntüleme tekniğinin temel prensiplerini kullanan ve tez çalışması kapsamında geliştirilen iz düşüm yönlendirme metodunun çıktısı, belirli bir görüntüleme aktivitesine ilişkin uydunun takip etmesi gereken yönelim profilidir (polinom formatında). Ancak, polinomun mertebesine bağlı olarak metodun kendisi de bir hata kaynağıdır. Tez çalışması kapsamında polinom mertebesine bağlı olarak görüntünün geometrik özelliklerinde ve yönelim profilinde oluşabilecek göreceli hatalar farklı entegrasyon sürelerine sahip görev yüklerini de içine katacak şekilde analiz edilmiştir. İz sürücü algoritmanın girdilerinde yapılabilecek hatalar da elde edilecek görüntünün özellikleri için birer hata kaynağıdır. Örneğin görüntülenecek bölgedeki yeryüzü yüksekliğinin hatalı olarak belirlenmesi ve/veya uydunun yörüngedeki konumunun hatalı olarak bilinmesi, üretilen yönelim profiline ve dolayısıyla görüntünün özelliklerine etkiyecektir. Bu hatalara ilişkin analizler de yine tez çalışması kapsamında gerçekleştirilmiş olup, sonuçları farklı özellikte yörüngeye veya görev yüküne sahip uydular için incelenmiştir. Referans olarak üretilen yönelim profilinde hiç hata olmasa dahi, uydunun bu referansı takip etmesi (gerçeklemesi) sırasında da hatalar meydana gelebilir. Bu hatalar, yönelim hassasiyeti ve kararlılığı kapsamında incelenmiştir (kararlılık analizlerinde katı cisim modeli kullanılmış olup yüksek frekanslı jitter etkileri incelenmemiştir). Görüntünün geometrik özellikleri ile yönelim hassasiyeti ve kararlılığı arasında ilişki kurulmuş ve Monte Carlo analizleri yardımı ile oluşabilecek hatalar incelenmiştir. Bununla birlikte, görev yüküne ve yörüngeye bağlı kararlılık gereksinimi hesaplanmasında kullanılabilecek bir basitleştirilmiş model elde edilmiştir. İz sürücü algoritma kullanılarak coğrafi olarak her bölgede görüntülemenin gerçekleştirilmesi için gerekli yönelim profili elde edilebilmektedir. Ancak elbette bu profil uydu tarafından gerçekleştirilebilse dahi, bu durum tüm coğrafi bölgelerden kaliteli görüntü alınması için yeterli olmayabilir. Elektro-optik görüntülemede görüntülenecek bölgeye yeterli seviyede Güneş ışını düşmelidir ki görev yükü bu ışığı toplayabilsin. Yörüngenin yükseliş düğümü saat açısına ve mevsime göre görüntülenebilecek coğrafi bölgeler (görev yükü kabiliyeti ile ilişkilendirilerek), Güneş başucu açısına bağlı olarak irdelenmiş ve grafiksel olarak sunulmuştur. Son olarak, görev yükü kabiliyetlerine ve yörünge yüksekliğine bağlı olarak tek sefer algılanabilecek en uzun şerit görüntüleme aktiviteleri analiz edilmiştir. Bu kapsamda gerçekleştirilen analizlerde uydunun hafıza, güç ve ısıl kısıtları kullanılmamış, sadece yer örnekleme mesafesi kısıtlarına göre algılanabilecek mesafeler irdelenmiştir. Bununla birlikte, push-broom tekniği ile uzun şerit görüntüleme aktivitelerinin bir problemi olan; yer örnekleme mesafesinin görüntü boyunca değişken olması durumuna çözüm olarak bir yöntem sunulmuştur. Bu yöntemde, yer örnekleme mesafesinden bir miktar ödün verilerek, görüntü içinde sabite yakın yer örnekleme mesafesi elde edilebilmekte ve ayrıca bu şekilde algılanabilecek görüntü uzunluğunda Güneş'in aydınlatma etkisi ve uydunun hafıza, güç ve ısıl kabiliyetleri haricinde bir kısıt oluşmamaktadır. Not edilmelidir ki, bu tip yöntemlerin uydu üreten firmalarca uygulandığı bilinmekle birlikte, nasıl yapıldığı bilinmemektedir. Tez kapsamında sunulan bu çalışma ise özgün bir çalışmadır. Sonuç olarak, tez çalışması kapsamında geliştirilen iz düşüm yönlendirme metodu, girdilerindeki hataların, metodun getirdiği hataların ve çıktılarının uygulanması sırasında oluşabilecek hataların etkileri incelenerek analiz edilmiştir. Tez çalışması kapsamında gerçekleştirilen hemen hemen tüm hata analizlerinde ve uygulamaya yönelik analizlerde, detaylı analizlerde elde edilen sonuçlara yakın değerlerin elde edilebildiği basitleştirilmiş modeller de oluşturulmuştur. Oluşturulan basit modeller kullanılarak, farklı yörüngelerde ve farklı kabiliyette görev yüküne sahip uydular için sonuçlar irdelenmiştir.