Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tez Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Teknik Üniversitesi, Uçak Ve Uzay Bilimleri, Uzay Mühendisliği, Türkiye
Tez Danışmanı: Cengiz Hacızade
Tezin Onay Tarihi: 2009
Tezin Dili: İngilizce
Desteklendiği Program: Diğer
Özet:
Özellikle 1990lar’dan sonra, uzay endüstrisi nispeten daha küçük ve hafif olan uzay araçlarına karşı kaçınılmaz bir ilgi kazandı. Bu durum bir çok nedenle açıklanabilmesine rağmen, temel sebep uzay görevlerini daha az ekonomik isterlerle gerçekleştirebilmekti. Piko uydular ve bu tip uyduların özel bir türü olan küp uydular bu fikrin bir getirisidir. İstanbul Teknik Üniversitesinin ilk uydusu olan İTÜ-PSAT I de bu düşüncenin bir parçası olarak ele alınabilir. Günümüze değin, Kalman süzgeci temeline dayanan yönelim kestirim algoritmalarıbir çok uzay görevinde kullanılmıştır. Piko uydu yönelim kestirimi konusu düşünüldüğünde, Kalman süzgeçlemesine doğrusal yaklaşım yetersiz kalır. Genişletilmiş Kalman Süzgeci (GKS) bu problemi çözmek için geliştirilmiştir. Lakin, İTÜ-PSAT I uydusu için geçerli olduğu gibi, uydu üzerinde taşınan sensörlerden biri manyetometreler olunca, uydunun doğasında var olan doğrusal olmayan dinamiklerin yanısıra ortaya çıkan doğrusal olmayan ölçüm modellemesi sebebiyle, doğrusal olmama durumunun derecesinde artış gözlenir. Buna bağlı olarak da GKS’nin doğru sonuçlar vermemesi olağandır. Bu tarz durumlarda GKS’nin yerine doğrusallaştırma safhasına ve Jacobian hesaplamalarına ihtiyaç duymayan Sezgisiz Kalman Süzgeci (SKS) tercih edilebilir. GKS ve SKS’yi uydunun yönelim durum değişkenlerinin yanısıra, bilinmeyen sabit bozuntu torkları ve ölçüm cihazıkayımları gibi uydu dinamiğine ait parametreleri tanılamak için kullanmak da mümkündür. Bununla beraber, hem GKS hem de SKS ölçüm sisteminin hatalarına karşıdayanıksızdırlar (hataya karşı duyarlıdırlar). Fakat Kalman süzgeci algoritması hatalıölçümlerin kestirim sürecini etkilemeyeceği şekilde uyarlamalı bir anlayışla oluşturulursa, ölçüm sisteminin arıza durumları için dahi doğru kestirim sonuçlarısağlanabilir. Bu tür bir anlayış için yeni sayılabilecek iki teknik, tek ve çoğul zayıflatıcı faktörlü süzgeç kazanç düzeltimi temel alınarak geliştirlmiş uyarlamalıKalman süzgeçleridir. Bu tezde, farklı görev dilimleri içerisinde bir piko uydunun yönelim kestirimini gerçekleştirmek için çeşitli Kalman süzgeci algoritmaları geliştirilmiştir. GKS ve SKS’nin durum değişkeni kestirim performansları manyetometrenin tek ölçüm cihazıolarak kullanıldığı durum için incelenmiştir. Ataletsel Ölçüm Birimi (AÖB) ek bir sensör olarak kullanıldığında bilinmeyen sabit dış torklar, manyetometre ve jiroskop kayımları gibi parametreler tanılanmıştır. Aynı zamanda, süzgecin ölçüm bozuntularına karşı dayanıklılığını sağlamak adına tek ve çoğul zayıflatıcı faktörlü Uyarlamalı Sezgisiz Zayıflatıcı Kalman Süzgeci (USZKS) algoritmaları önerilmiştir. Geliştirilen Kalman süzgeci algoritmaları, simülasyonlar yardımıyla İTÜ-PSAT I sisteminin yönelim belirleme sisteminin bir parçası olarak test edilmiştir.