Radius of curvature estimation of cylindrical object with sonar using a multi sensor configuration
- Global styles
- Apa
- Bibtex
- Chicago Fullnote
- Help
Abstract
ÖZET ÇOKLU SONAR DUZENLEŞIMI KULLANARAK SİLİNDİRİK CİSİMLERİN YARIÇAP VE KONUM KESTİRİMİ Ali Şafak Sekmen Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü Yüksek Lisans Tez Yöneticisi: Yrd. Doç. Dr. Billur Barshan Temmuz 1997 Ucuz ve kullanımlarının kolay olması nedeniyle, bazı sınırlamaları olmasına rağmen, sonar algılayıcılar uçuş zamanı ölçümlerinde çok sık kullanılmaktadırlar. Sahip oldukları sınırlamaların ilki düşük açısal çözünürlüktür. Bu çalışmada, çözünürlüğü arttırmak için, üç adet alıcı/verici ultrasonik sonar algılayıcıdan oluşan ayarlanabilir çoklu sonar düzenleşimi kullanıldı. Bu düzenleşim ile silindirik cisimlerin yarıçap kestirimleri yapıldı. Algılayıcı döndürümünde iki yöntem kullanıldı. İlk olarak, algılayıcılar askıları etrafında döndürüldüler, ikinci olarak algılayıcılar merkezleri etrafında döndürüldüler. Ayrıca, uçuş zamanı kestiriminde de eşikleme ve eğri-uyarlama yöntemleri uygulandı. Ayrıca kestiricilerin başarmamı saptamak için Cramer- Rao alt sınır karşılaştırması yapılmıştır. Analiz ve benzetim sonuçları, gerçek sonar sistemlerinden alman veriler kullanılarak desteklenmiştir. Genişletilmiş Kalman süzgeci ile veri düzleştirilmiştir. Algılayıcıların merkezleri etrafında döndürülmeleri daha iyi sonuç vermiştir. Eğri-uyarlama yönteminin eşikleme yönteminden daha iyi çalıştığı görülmüştür. Eğri-uyarlama yönteminin gürültüsüz bir ortamda yaklaşık %30 ve gürültülü bir ortamda yaklaşık %50 daha iyi sonuç verdiği gözlemlenmiştir. IV ABSTRACT RADIUS OF CURVATURE AND LOCATION ESTIMATION OF CYLINDRICAL OBJECTS WITH SONAR USING A MULTI-SENSOR CONFIGURATION Ali Şafak Sekmen M.S. in Electrical and Electronics Engineering Supervisor: Assist. Prof. Dr. Billur Barshan July 1997 Despite their limitations, sonar sensors are very popular in time-of-flight measuring systems since they are inexpensive and convenient. One of the most important limitations of sonar is its low angular resolution. An adjustable multi-sonar configuration consisting of three transmitter/receiver ultrasonic transducers is used to improve the resolution. The radius of curvature es timation of cylindrical objects is accomplished with this configuration. Two different ways of rotating the transducers are considered. First, the sensors are rotated around their joints. Second, the sensors are rotated around their cen ters. Also, two methods of time-of-flight estimation are implemented which are thresholding and curve-fitting. Sensitivity analysis of the radius of curvature with respect to some important parameters is made. The bias-variance com binations of both estimators are compared to the Cramer-Rao lower bound. Theory and simulations are verified by experimental data from real sonar sys tems. Data is smoothed by extended Kalman filtering. Rotating around the center works better than rotating around the joint. Curve-fitting method is shown to be better than thresholding method both in the absence and pres ence of noise. The best results are obtained when the sensors are rotated around their centers and the curve-fitting method is used to estimate the time- of-flight. There is about 30% improvement in the absence of noise and 50% improvement in the presence of noise. III
Collections