TR2022008667A1 - Küresel konumlandirma si̇stemi̇ destekli̇ uçuş si̇mülasyonu tabanli navi̇gasyon yöntemi̇ - Google Patents

Abstract

Buluş, küresel konumlandırma sistemi (kks) pozisyon ve hız ölçümlerini kullanarak teorik yörünge hesaplamasının uçuş boyunca iyileştirilerek kks sinyalleri kesilse dahi navigasyon yapılmaya devam edilmesini sağlayan küresel konumlandırma sistemi destekli uçuş simülasyonu tabanlı navigasyon yöntemi ile ilgilidir.

Description

TARFNAME KÜRESEL KONUMLANDIRMA SISTEMI DESTEKLI uçus SIMÜLASYONU TABANLI NAVIGASYON YÖNTEMI Bulusun ilgili oldugu teknik alan: Bulus, küresel konumlandirma sistemi (KKS) konum ve hiz ölçümlerini kullanarak teorik yörünge hesaplamasinin uçus boyunca iyilestirilerek KKS sinyalleri kesilse dahi navigasyon yapilmaya devam edilmesini saglayan küresel konumlandirma sistemi destekli uçus simülasyonu tabanli navigasyon yöntemi ile ilgilidir. Teknigin bilinen durumu: Günümüzde GPS, GLONASS, BeiDou, GALlLEO gibi Küresel Konumlandirma Sistemlerinin (KKS) bir ya da birkaçinin sinyallerini çözebilen alicilar ile anlik olarak konum ve hiz bilgisi elde edilebilmektedir. Ancak yüksek dinamikli sistemlerde, KKS alicilari uydu takibini kaybedebilmektedir. Ayrica, karistirma ve aldatma (jamming ve spoofing) bozucu sinyaller ile KKS'nin navigasyon çözümü üretmesi engellenebilmektedir. Ayrica roket/füze sistemlerinde uçus öncesinde, hedef hatti istikamet açisi, namlu yükselis açisi, ilk hiz degeri, rüzgar hizi vb. bilgiler kullanilarak teorik bir yörünge hesaplanir. Bu teorik yörüngeye göre de mühimmatin hangi anda nerede oldugu tahmin edilebilir. Ancak bu tahmin hatalidir çünkü ilk hiz belirsizligi, meteoroloji belirsizlikleri, sürtünme belirsizlikleri ve diger bozucu etkiler neticesinde uçus öncesinde hesaplanan teorik yörünge ile uçusta gerçeklesen yörünge birbirinden farklilasmaktadir. Literatürde KKS ve Ataletsel Ölçüm Birimi (AÖB) entegrasyonu ile ilgili çalismalar bulunmaktadir. Bazi çalismalarda düsük maliyetli çoklu AÖB'lerin de kullanildigi görülmüstür. Ataletsel sensörlerden elde edilen ivme ve dönü degerleri, sensör kalitesine bagli olarak hatali ölçülmektedir. Dolayisiyla AÖB ile hesaplanan konum ve hiz verileri de hatali olmaktadir ve bu hatalar zamanla artmaktadir. KKS ölçümleri ile AÖB ile hesaplanan konum ve hiz verileri düzeltilmektedir. Teknigin bilinen durumundaki "CN105807303A" numarali basvuruya konu edilen bulus, bir küresel navigasyon uydu sistemine (KKS), atalet navigasyon sistemine (ANS) ve havadaki aItimetreye dayali entegre navigasyon için bir yöntem ve ekipman saglamaktir. Seyrüsefer sistemi, daha dogru ölçüm bilgileri ve fazladan ölçüm bilgileri saglayarak, havadaki seyrüsefer ekipmaninin kullanilabilirligini ve bütünlügünü iyilestirir. bulus, ANS-KKS sistemleri olarak adlandirilan bir Küresel Navigasyon Uydu Sisteminden alinan verilerle desteklenen ataletsel navigasyon sistemleri alani ile ilgilidir. Bulus, en küçük kareler ayarlamasi (LSA) veya Kalman filtresi gibi bir tahmin islemi kullanmaktadir. Bu teknikte AÖB kullanilmamakta, onun yerine füze/roket uçusu sirasinda karsilasilan dinamiklerin modellendigi uçus simülasyonu kullanilmaktadir. AÖB aviyonik bir ünite oldugundan, sistem kompleksitesini artirmaktadir. Fiziksel olarak yer kaplamaktadir. Ayrica füze/roket gibi yüksek dinamikli sistemlerde hassas ve yüksek maliyetli taktik sinif ya da navigasyon sinif AÖB'lerin kullanilmasi gerekmektedir. Bu teknikte, fiziksel bir AÖB yerine direkt olarak füze/roket uçusu sirasinda karsilasilan dinamiklerin modellendigi bir uçus simülasyonu modeli kullanilmaktadir. Füze sistemlerinde kullanilan KKS alicilari, sistemin karsilasacagi dinamik ortamda kesintisiz navigasyon çiktisi üretememektedir. Bu sebeple KKS sinyalleri kesilse dahi navigasyon yapilmaya devam edilmesini saglayan bir yönteme ihtiyaç duyulmaktadir. Sonuç olarak yukarida anlatilan olumsuzluklardan dolayi ve mevcut çözümlerin konu hakkindaki yetersizligi nedeniyle ilgili teknik alanda bir gelistirme yapilmasi gerekli kilinmistir. Bulusun amaci: Bulus, küresel konumlandirma sistemi (KKS) konum ve hiz ölçümlerini kullanarak teorik yörünge hesaplamasinin uçus boyunca iyilestirilerek KKS sinyalleri kesilse dahi navigasyon yapilmaya devam edilmesini saglayan küresel konumlandirma sistemi destekli uçus simülasyonu tabanli navigasyon yöntemi ile ilgilidir. Bulusun en önemli amaci, dinamik ortamda çalisabilecek KKS alicisi kullanimi Bulusun bir diger amaci, KKS ölçümleri kullanilarak navigasyon yapilmaya devam edilmesi ile teorik yörünge düzeltmesini uçus boyunca saglamasidir. Bulusun bir diger amaci, KKS sinyalleri kesilse dahi belirli bir süre boyunca istenilen dogrulukta navigasyon yapilabilmesini saglamasidir. Dolayisiyla sadece KKS ölçümleri ile navigasyon yapmak yerine, KKS ölçümlerinin uçus mekanigi çiktilari ile entegre edilerek kullanilmasi neticesinde karistirma ve sinyal kesintilerine karsi bagisiklik saglanacaktir. Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen sekiller ve bu sekillere atif yapilmak suretiyle yazilan detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir. Bu nedenle degerlendirmenin de bu sekiller ve detayli açiklama göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir. Bulusun açiklamasi Bulus, küresel konumlandirma sistemi (KKS) konum ve hiz ölçümlerini kullanarak teorik yörünge hesaplamasinin uçus boyunca iyilestirilerek KKS sinyalleri kesilse dahi navigasyon yapilmaya devam edilmesini saglayan küresel konumlandirma sistemi destekli uçus simülasyonu tabanli navigasyon yöntemi ile ilgilidir. Uçus öncesinde kullanici tarafindan girilen atis noktasi koordinatlari, hedef koordinatlari, namlu yükselis açisi ve kuzey açilarinin olusturdugu görev parametreleri navigasyon birimine iletilmektedir. Yine uçus öncesinde KKS alici sistemi açilmakta, konum ve hiz bilgisi üretmeye baslamaktadir. Uçus baslangiciyla birlikte, islemci üzerinde yürütülen navigasyon birimine KKS verileri girdi olarak verilmeye baslanmaktadir. Kullanici tarafindan girilen atis noktasi koordinatlari, hedef koordinatlari, namlu yükselis açisi ve kuzey açilarinin olusturdugu görev parametrelerin islemci üzerinde yürütülen navigasyon birimine iletilmektedir. Navigasyon biriminde bulunan uçus simülasyonu birimi n. andaki konum ve hiz verilerini kullanarak, n+1. andaki (bir zaman adimi sonrasindaki) konum ve hiz verilerini hesaplamaktadir. Uçus simülasyonu birimi; yükseklige bagli atmosfer modeli; itki modeli; kütle ve boyuta bagli atalet modeli; hiz, yükseklik ve dönüye bagli aerodinamik model; konum ve hiza bagli dünya modeli parametrelerinin o anki konum ve hiza bagli olarak güncellendigi alt birimdir. Bu parametreler ve aerodinamik katsayilar kullanilarak temel dinamik denklemler yardimi ile kuvvet ve momentler hesaplanmaktadir. Yükseklige bagli atmosfer modeli; sicaklik, hava yogunlugu ve rüzgar hizi parametrelerini içermektedir. Itki modeli; itki momenti, itki kuvveti ve yanma sonrasi kütle parametrelerini içermektedir. Kütle ve boyuta bagli atalet modeli; kütle merkezi ve kütleye bagli atalet vektörü parametrelerinden olusmaktadir. Hiz, yükseklik ve dönüye bagli aerodinamik model; alfa/beta açilari, sürat, mach (mak) sayisi, kanat açilari, dinamik basinç, aerodinamik katsayilar (Cx,Cl,Cm,Cn) parametrelerini içermektedir. Newton-Euler denklemleri (hareket denklemleri) ile 3 serbestlik derecesinde modellenen uçus modeli alt biriminde de etkiyen ivme ile hiz degisimi ve konum degisimi hesaplanmaktadir. n. andaki konum ve hiz verilerinin elde edilen konum ve hiz degisimleri ile toplanmasi ile de n+1. andaki konum ve hiz verileri elde edilmektedir. Uçusun ilk kisimlarinda, motor yanmasi ve yüksek hiz nedeniyle hesaplanan konum ve hiz çözümü bir miktar hatalidir. KKS konum ve hiz verileri ile uçus simülasyonu biriminin çiktilari 6 durumlu dogrusallastirilmis gevsek baglanmis (loosely coupled) bir Kalman filtresi ile entegre edilerek nihai konum ve hiz verileri elde edilmektedir. Elde edilen konum ve hiz çiktilari hatalari uçus boyunca KKS çözümü oldugu müddetçe O'a yakinsamakta, KKS çözümü kesildiginde ise iraksamaktadir. Ancak bu iraksama sadece uçus simülasyonu kullanilan duruma göre çok düsük olmaktadir, öyle ki KKS/AÖB entegrasyonuna çok yakin bir performans elde edilebilmektedir. Bu algoritma güdümlü TRG-122 mühimmatinda da kullanilip denenmis, basarili oldugu görülmüstür. Uçus simülasyonu birimi ile n. anindaki konum ve hiz verisi kullanilarak n+1. anindaki konum ve hiz hesaplanmaktadir. Ancak uçus sirasinda karsilasilan belirsizlikler, hesaplanan degerlerin gerçek degerlerden farkli olmasina sebep olmaktadir. AÖB'de de benzer olarak ataletsel ölçüm hatalarinin akümüle olmasi neticesinde yapilan navigasyon çözümü uçus süresince bozulmakta ve gerçek degerden uzaklasmaktadir. Bulusta, KKS'den alinan ölçüm güncellemeleri ile uçus simülasyonu birimi tarafindan hesaplanan konum ve hiz verileri düzeltilmektedir. Küresel konumlandirma sistemi destekli uçus simülasyonu tabanli navigasyon yöntemi asagidaki islem adimlarini içermektedir; Kullanici tarafindan girilen atis noktasi koordinatlari, hedef koordinatlari, namlu yükselis açisi ve kuzey açilarinin olusturdugu görev parametrelerinin islemci üzerinde yürütülen navigasyon birimine iletilmesi, KKS alici sisteminin açilarak konum ve hiz bilgisinin alinmasi, Islemci üzerinde yürütülen uçus simülasyonu birimine görev parametrelerinin girdi olarak verilmesi, Uçus simülasyonu birimi tarafindan bir zaman adimi sonrasindaki konum ve hiz verilerinin hesaplanmasi navigasyon birimine iletilmesi, KKS alici sistemi tarafindan hesaplanan konum ve hiz verilerinin navigasyon birimine iletilmesi, KKS konum ve hiz verileri ile uçus simülasyonu biriminin çiktilarinin navigasyon biriminde alti durumlu dogrusallastirilmis gevsek bagli Kalman filtresine entegre edilerek konum ve hiz hatalarinin bulunmasi, Uçus simülasyonu birimi tarafindan hesaplanan konum ve hiz verilerinden, konum ve hiz hatalarinin çikartilmasi sonucunda nihai konum ve hiz verilerinin elde edilmesi, Elde edilen konum ve hiz verilerinin bir sonraki iterasyon için uçus simülasyonu birimine iletilmesi. TR TR

Claims (1)

1.STEMLER . Küresel konumlandirma sistemi destekli uçus simülasyonu tabanli navigasyon yöntemi olup, özelligi; Kullanici tarafindan girilen atis noktasi koordinatlari, hedef koordinatlari, namlu yükselis açisi ve kuzey açilarinin olusturdugu görev parametrelerinin islemci üzerinde yürütülen navigasyon birimine iletilmesi, KKS alici sisteminin açilarak konum ve hiz bilgisinin alinmasi, Islemci üzerinde yürütülen uçus simülasyonu birimine görev parametrelerinin girdi olarak verilmesi, Uçus simülasyonu birimi tarafindan bir zaman adimi sonrasindaki konum ve hiz verilerinin hesaplanmasi navigasyon birimine iletilmesi, KKS alici sistemi tarafindan hesaplanan konum ve hiz verilerinin navigasyon birimine iletilmesi, KKS konum ve hiz verileri ile uçus simülasyonu biriminin çiktilarinin navigasyon biriminde alti durumlu dogrusallastirilmis gevsek bagli Kalman filtresine entegre edilerek konum ve hiz hatalarinin bulunmasi, Uçus simülasyonu birimi tarafindan hesaplanan konum ve hiz verilerinden, konum ve hiz hatalarinin çikartilmasi sonucunda nihai konum ve hiz verilerinin elde edilmesi, Elde edilen konum ve hiz verilerinin bir sonraki iterasyon için uçus simülasyonu birimine iletilmesi. islem adimlarini içermesidir. TR TR