İnsansız Sistemlerde Görsel Eş Zamanlı Haritalama ve Konumlandırma Tekniğinin Simulink Ortamında Uygulanabilirlik Analizi


ALTINDAŞ C. Ç., BİLGE H. Ş.

Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, cilt.35, sa.1, ss.109-118, 2023 (Hakemli Dergi) identifier

Özet

Günümüzde insansız sistemler birçok alanda görevler almakta ve bu görevlerini başarıyla yerine getirmektedirler. Ancak bu insansız sistemler otonom bir şekilde uçarak görevlerini yerine getirdiklerinden ötürü hem çevresini hemde bulunduğu konumunu bilmesi gerekmektedir. Eş Zamanlı Konumlandırma ve Haritalama (SLAM) yöntemi sayesinde çevre bilgisini anlık olarak elde ederek bu çevrede bulunduğu konumu kestiriminde avantaj sağlayan bir yöntemdir. Ancak bu yöntem genellikle düşük hızlarda uçan insansız sistemler için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, Windows’ta çalışmakta olan MATLAB 2021b Simulink UAVToolbox ve Unreal Engine v4.25 oyun motor platformu kullanılarak yüksek hızlarda uçan sistemler için Görsel Eş Zamanlı Konumlandırma ve Haritalama (vSLAM) tekniğinin benzetimi gerçekleştirmiştir. Bu gerçeklemede fotorealistik benzetim senaryosu Unreal Engine v4.25 aracılığıyla üretilerek MATLAB Simulink aracılığı ile benzetim yapılmıştır. Bu benzetimde kameralardan sağlanan görüntüler yardımı ile kamera tabanlı vSLAM yaklaşımı olan ORB-SLAM2.0 algoritması farklı hız, irtifa ve rotalarda senaryolar başarıyla koşturulmuştur. Benzetim testlerinin amacı olan yüksek hızlı sistemler için vSLAM algoritmasının çalıştırılabildiği gözlemlenmiştir.
Today, unmanned systems take on tasks in many areas and successfully fulfill these tasks. However, since these unmanned systems fly autonomously, they need to know both their surroundings and their location. Thanks to the Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) method, it is a method that provides an advantage in estimating its location in this environment by instantly obtaining environmental information. However, this method is commonly used for unmanned systems flying at low speeds. In this study, Visual Simultaneous Localization and Mapping(vSLAM) technique is simulated for high- speed flying systems with the help of MATLAB 2021b Simulink UAVToolbox and Unreal Engine v4.25 running on Windows. In this implementation, the photorealistic simulation scenario was produced using Unreal Engine v4.25 and the simulation was carried out via MATLAB Simulink. In this simulation, the ORB-SLAM2.0 algorithm which is camera based vSLAM approach was run with the help of the images obtained from the cameras, and the simulation was successfully carried out at different speed, altitude and paths. It has been observed that vSLAM algorithm can be executed for high speed unmanned systems which is the purpose of simulations.