aSense110-IMU
aSense120-IMU
aSense130-IMU
aSense210-INS
aSense310-INS
aSense320-INS
GNSS'siz Ortam Çözümü
Seyrüseferi Keşfedin →
SEZEN — Deniz
SEZEN — Kara
SEZEN — Hava Savunma
Uç Yapay Zekâyı Keşfedin →
aSense ADC-TRD-102
aSense ADC-TRD-106
Hava Verisini Keşfedin →
aSIU-200
HILS-200
Güç Elektroniği
Elektronik Tasarımı Keşfedin →
GNSS'siz bir seyrüsefer (navigasyon) sistemi, ataletsel ölçüm biriminin platforma uygun destek sensörleriyle birleştirilmesiyle kurulur. Doğru birleşimi seçmek için önce bileşenleri anlamak gerekir. Seyrüsefer sistemleri genel olarak ataletsel seyrüsefer sistemi ve onu destekleyen yardımcı sistemlerden oluşur. GNSS her zaman yanınızda olmayabilir; bu yüzden asıl soru, GPS/GNSS kesildiğinde sisteminizin neye dayanacağıdır.
Ataletsel seyrüsefer sisteminin temel elemanı ataletsel ölçüm birimidir (AÖB/IMU). Farklı seviyelerde AÖB'ler bulunur: endüstriyel, taktik, seyrüsefer ve stratejik seviye.
Maliyet logaritmik olarak artar. Endüstriyel AÖB'ler birkaç dolar bile olabilirken seyrüsefer seviyesi AÖB'ler 100 bin doları, stratejik seviye AÖB'ler ise 1 milyon doları aşabilir.
Ataletsel seyrüsefer karıştırılamaz, ancak doğası gereği kendi kendini "karıştırır" ve kayar. Ataletsel seyrüsefer sistemlerinin başlangıç konumunun biliniyor olması gerekir ve ilkleme sistemlerine ihtiyaç duyarlar.
Desteksiz seyrüsefer neredeyse yoktur denilebilir; destek birimleri seyrüsefer başarımını artırır ve GNSS yokluğuna karşı gürbüzlük sağlar.

En sık kullandığımız destek GNSS'tir (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou). INS ile birleştiğinde INS/GNSS olarak adlandırılır. GNSS, yüksek doğrulukla ve düşük maliyetle, küresel ölçekte karada, denizde, havada ve uzayda seyrüsefer hizmeti almanızı sağlar. Ancak karıştırmaya çok duyarlıdır ve kolayca karıştırılabilir, çünkü GNSS sinyalleri alıcıya ulaştığında gürültü seviyesine, hatta biraz altına düşer. Basit bir karıştırıcı GNSS sinyallerini rahatlıkla bozar. Bir de aldatıcılar (spoofing) var...

CRPA (Controlled Radiation Pattern Antenna; Controlled Reception Pattern Antenna olarak da bilinir), karıştırmaya karşı (anti-jam) kullanılan bir anten türüdür. Normal antenlerden farklı olarak karıştırıcının yönünü algoritmik olarak tahmin eder ve anten hüzmesini buna göre şekillendirerek o yönden gelen sinyali bastırır, diğer yönlerden gelen sinyalleri ise alır.
Aynı anda bastırılabilecek karıştırıcı sayısını element sayısı belirler. Genel formül "element sayısı − 1" şeklindedir: 4 elementli bir CRPA anteni 3, 8 elementli bir CRPA anteni ise 7 farklı yönden gelen karıştırıcı sinyalini bastırabilir.
Karıştırıcı sinyalini 40–50 dB'ye kadar bastırabilir. Ancak çok güçlü ve çok sayıda karıştırıcıya karşı etkinliği düşebilir.

Görsel seyrüsefer, tıpkı GNSS gibi mutlak konum ve yönelim düzeltmesi sağlayabilir. Görsel veri tabanı ile kameradan alınan görüntünün eşleştirilmesine dayanır; tıpkı insanların yaptığı gibi. Taksidesiniz, kendinizi Kızılay'da sanıyorsunuz, bir de bakıyorsunuz Anıtkabir'in yanından geçiyorsunuz. Diyorsunuz ki "ben yerimi yanlış biliyormuşum, oysa konumum Anıtkabir civarındaymış." Mantık çok benzer.
Gündüz ve termal kameralarla eşleştirmeler yaparak 6 serbestlik dereceli (6DoF) konum ve yönelim düzeltmeleri yapabilirsiniz, ancak yeterli düzeyde ayırt edilebilir desenlere ihtiyaç duyarsınız. Örneğin deniz üzerinde çalışmaz. Sisli ve yağmurlu havalarda performans düşer veya tamamen kaybolur.

Bu yöntem VINS (görsel-ataletsel seyrüsefer) olarak bilinir. AÖB ölçümleri ve görüntüde takip edilen noktaların değişiminden yararlanılarak seyrüsefer kayması azaltılır. Mutlak düzeltme vermez, ama kayma doğrusal seviyelere indirilebilir. Karada iyi çalışır, çölde de çalışabilir, ama denizde çalışmaz.

Sabit kanatlı dronlarda sıklıkla kullanılan hava hızı ölçüm birimleri seyrüsefer desteği olarak da kullanılabiliyor. Rüzgâr hızını kestirebilir, hava hızından yere göre hızınızı hesaplayabilirsiniz. Ölçüm hatası yüksek olsa da taktik seviye AÖB'lerle birlikte kullanıldığında 1 saat civarındaki uçuşlarda hatayı makul seviyede tutabilir. Buradaki makul seviye tamamen sizin uygulamanıza bağlıdır.

Hava hızının denizdeki karşılığı diyebiliriz. Rüzgâr hava için ne ise akıntı da deniz için odur. Parakete suya göre hızı verir; akıntıyı kestirebilir, parakete ölçümünden yere göre hızınızı tahmin edebilirsiniz. Deniz ortamında kullanılan her cihaz gibi paraketeler de deniz suyundan önemli ölçüde etkilenir. Düzenli temizlik doğruluğu artırır ve taktik seviye bir AÖB ile saatlerce GNSS olmadan seyrüsefer yapabilme imkânınız olabilir.

DVL ise deniz sistemlerinde deniz tabanına göre hız ölçümü verir. Akıntı hızı probleminiz yoktur, ama burada menzil probleminiz vardır. Ölçülen bu hız yine doğrudan seyrüsefer filtrenizde hız düzeltmesi olarak kullanılır ve kayma miktarınızı azaltır. Yine taktik seviye bir AÖB ile uzun süre (> 1 saat) GNSS olmadan seyrüsefer yapabilirsiniz.

Kara araçlarında kullanılır. Aşina olduğumuz arabalarda tekerin dönme miktarından gidilen mesafenin kestirildiği yöntemin birebir aynısıdır: tekerlek şu kadar döndü, o hâlde bu kadar yol aldım bilgisinin yine seyrüsefer filtresinde kullanılması ilkesine dayanır. Kayma, çamur ve engebeli arazi performansı doğrudan etkiler.

Diğer yöntemler kadar yaygın olmasa da hava araçlarına takılan Doppler hız radarlarıyla yere göre bağıl hızı Doppler ölçümlerinden kestirebilirsiniz. INS'in kestirdiği hızı ölçtüğünüz hız ile karşılaştırarak hata miktarınızı tahmin edip filtrenizde güncelleme kaynağı olarak kullanabilirsiniz. Birkaç yöne bakan Doppler hız radarıyla 3 boyutlu hız düzeltmesi oluşturulabilir. Bu yöntemin güzel yanı her türlü hava koşulunda çalışabilmesi, olumsuz yanı ise yerinizi belli etmesidir.

Pusula, Dünya'nın manyetik alanından yararlanarak yöneliminizi tahmin etmenize yarar. Ucuz bir yöntemdir; birkaç on dolara güzel sensörlerle kaba yönelim tahmini yapabilirsiniz. Ancak pusulayı nereye taktığınız önemlidir ve platforma göre kalibrasyon gerekir. Kuantum pusulalarla manyetik anomali tespitleri de yapılmaya başlandı.

Bu sensörle yükseklik kanalını destekleyebilirsiniz. Havada asılı kalmanıza (hover) yardımcı olur, yere çarpmanızı önler. Hava araçlarında sıklıkla kullanılır.


| Kaynak | Ne verir | Platform | Zayıf yanı |
|---|---|---|---|
| GNSS | Mutlak konum | Hava · Kara · Deniz | Karıştırma ve aldatma |
| CRPA | Karıştırıcıyı bastırır, GNSS'i korur | Hava · Kara · Deniz | Çok güçlü ve çok sayıda karıştırıcı |
| Görsel seyrüsefer | Mutlak konum ve yönelim | Hava · Kara | Ayırt edilebilir desen ister; denizde yok; sis ve yağmur |
| Görsel odometri | Göreli: kaymayı azaltır | Hava · Kara | Mutlak düzeltme yok; denizde yok |
| Pitot | Hava hızı | Hava | Yüksek ölçüm hatası; rüzgâr |
| Parakete | Suya göre hız | Deniz | Akıntı; deniz suyu etkisi |
| DVL | Deniz tabanına göre hız | Deniz | Menzil |
| Tekerlek odometrisi | Gidilen mesafe | Kara | Kayma, çamur, engebeli arazi |
| Radar odometri | 3 boyutlu hız | Ağırlıkla hava | Yerinizi belli eder |
| Pusula | Yönelim | Hava · Kara · Deniz | Montaj yeri; platforma göre kalibrasyon |
| Statik basınç | Yükseklik | Hava | Yalnız yükseklik kanalı |
Yukarıdaki seçenekler, taktik seviye bir AÖB'nin çevresinde genellikle şöyle birleştirilir. GNSS kullanılan her yerde CRPA, karıştırmaya karşı koruma sağlar. Kesin seçim görev süresine, doğruluk ihtiyacına ve bütçeye bağlıdır.
| Platform | Yaygın destek sensörleri | Dikkat edilecekler |
|---|---|---|
| Hava | Pitot, görsel seyrüsefer ve görsel odometri, statik basınç sensörü; gerektiğinde Doppler hız radarı | Rüzgâr kestirimi; sis ve yağmurda görsel başarım düşer; radar yerinizi belli eder |
| Deniz | Parakete, DVL, pusula | Akıntı kestirimi ve düzenli temizlik; DVL'de menzil; görsel yöntemler denizde çalışmaz |
| Kara | Tekerlek odometrisi, görsel seyrüsefer ve görsel odometri, pusula | Kayma, çamur ve engebeli arazi; ayırt edilebilir desen ihtiyacı |
Peki sistemim için ne tür bir seyrüsefer sistemi kullanmalıyım dediğinizi duyar gibiyiz. Lütfen bizimle iletişime geçin; ATEŞ Labs mühendisleri size en uygun çözümü önerecektir.
Bize UlaşınBir sonraki yazımızda seyrüsefer ekonomisine değineceğiz. İlgili yazı: Ataletsel Seyrüsefer Temelleri