Abstrakti
Paikannuskyky, eli kyky määrittää oma sijainti suhteessa tunnettuun koordinaatistoon, on eräs miehittämättömän lentävän laitteen (Unmanned Aerial Vehicle, UAV) perustoiminnallisuuksista. Yleinen ratkaisu paikannuskyvyn toteuttamiseksi on käyttää tähän tarkoitukseen rakennettua radiolähettimiin perustuvaa infrastruktuuria, yleisimmin satelliittipaikannusjärjestelmiä (Global Navigation Satellite System, GNSS). Radiosignaalin etenemisen häiriöt ja tahallinen häirintä saattavat vaikuttaa paikannustarkkuuteen. Tämä väitöskirja keskittyy UAV:n paikannukseen ympäristöissä, joissa luotettavaa paikannusinfrastruktuuria ei ole käytettävissä. Anturointina käytetään UAV:n kantamaa kameraa, inertiaalimittausjärjestelmää ja magnetometriä, jotka mahdollistavat matalan tehonkulutuksen sekä pienen koon ja painon. Haasteet tämän anturoinnin käyttämisestä paikannuksessa liittyvät UAV:n tekemien mittausten ja karttainformaation vertailemiseen, koska ympäristön ulkonäkö saattaa muuttua runsaasti kartan kuvantamisen ja lentohetken välillä, ja ympäristö saattaa sisältää samannäköisiä alueita useissa kohdissa karttaa. Tämä väitöskirja keskittyy kolmeen aihepiiriin liittyvään tutkimusongelmaan ja havainnollistaa kokonaisen paikannusratkaisun toimivuutta reaaliajassa pienen miehittämättömän lentolaitteen kantamalla laitteistolla. Ensimmäinen tutkimusongelmista liittyy siihen, miten UAV:n kantaman kameran kuvaa voidaan käyttää paikantamiseen siinä tapauksessa, että kamera ei osoita suoraan alaspäin. Väitöskirja esittelee menetelmän, jolla UAV:n kameran kuva voidaan projisoida vastaamaan ylhäältä pain kuvattua ortokuvaa, olettaen, että maa UAV:n alla on verrattain tasainen. Tämän ratkaisun toimivuutta havainnollistetaan todellisella datalla laakeassa ympäristössä. Toinen tutkimusongelma liittyy ympäristön ulkonäön merkittävään muuttumiseen vuodenaikojen mukaan. Väitöskirjassa esitellään tapa oppia datasta funktio, jonka avulla UAV:n kuvan ja kartan vastaavuutta toisiinsa voidaan arvioida välittämättä ulkonäön merkittävästä muuttumisesta vuodenaikojen takia. Ehdotettu menetelmä mahdollistaa verrokkitutkimuksia suuremman konvergoitumisnopeuden oikeaan paikkaan sekä pienemmän paikannusvirheen. Kolmanneksi, väitöskirjassa perehdytään paikannusongelmaan siinä tilanteessa, että tieto lennon aloituspaikasta on erittiäin epätarkka. Tässä väitöskirjassa esitetään menetelmä, jolla opetetaan neuroverkko tuottamaan piirrevektoreita UAV:n kuvasta tai karttakuvasta, mahdollistaen erittäin nopean paikkahypoteesien vahvistamisen tai hylkäämisen, mikä mahdollistaa laskennallisesti tehokkaan paikantamisen suuren alueen yllä ilman tietoa aloituspaikasta ja -orientaatiosta. Menetelmä toimii myös ympäristön ulkonäön muuttuessa vuodenaikaisvaihtelusta johtuen, ja se toimii ympäristössä, jossa ympäristö sisältää monia toisiaan muistuttavia paikkoja. Väitöskirjassa havainnollistetaan myös tämän algoritmin toimivuutta reaaliajassa pienellä UAV:lla. Kirjan lopussa esitellään joukko ajankohtaisia ja oleellisia aihepiiriin liittyviä tutkimuskysymyksiä.
Julkaisun otsikon käännös | Miehittämättömien lentävien laitteiden infrastruktuuririippumaton paikannus |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-64-1946-6 |
Sähköinen ISBN | 978-952-64-1947-3 |
Tila | Julkaistu - 2024 |
OKM-julkaisutyyppi | G4 Monografiaväitöskirja |
Tutkimusalat
- paikannus
- miehittämätön lentävä laite
- robotiikka