This research outlines the investigation of star tracker algorithms and Kalman Filter implementation of star tracker aided INS. In the first chapter, the usage areas of the star tracker sensor was investigated. The purposes to use this sensor were also included. Furthermore, the sensor architecture and algorithms were examined. In the second chapter, the three main steps of the star tracker algorithms were investigated. First of all, literature survey about centroiding algorithms was done and two of them were examined in detail. Then, the literature about star matching algorithms was searched. Liebe's triangle method and Astrometry.net's quad method were investigated in detail. Finally, the research about the attitude determination algorithms was made. The studies made about three of them which are SVD, Triad and Quest methods were shown. In the last chapter, the results of an Extended Kalman Filter implementation of star tracker aided INS were demonstrated. For this implementation, a high altitude aircraft was chosen because star tracker sensor gives more accurate results in high altitudes. To simulate a high altitude aircraft, X-15 aircraft simulation was used in the Airlib library of Simulink. Assumptions were made about the accuracies of the star tracker sensor and INS according to the sensors that can be used in the high altitude aircrafts. Moreover, the simulation architecture of the Kalman Filter implementation, which makes attitude correction, was investigated.

Bu araştırma, yıldız takip sensörü algoritmalarını ve yıldız takip sensörü destekli ANS'nin Kalman Filtre uygulamasının incelenmesini özetlemektedir. İlk bölümde, yıldız takip sensörünün kullanım alanları ve kullanmanın amaçlarından bahsedilmiştir. Ayrıca, sensör mimarisi ve algoritmalar incelenmiştir. İkinci bölümde, yıldız takip algoritmalarının üç ana adımı araştırılmıştır. İlk olarak, merkezleme algoritmaları ile ilgili literatür taraması yapılmış ve bunlardan ikisi ayrıntılı olarak incelenmiştir. Daha sonra yıldız eşleştirme algoritmaları ile ilgili literatür araştırılmıştır. Liebe'nin üçgen metodu ve Astrometry.net'in dörtgen yöntemi detaylı olarak araştırılmıştır. Son olarak, yönelim belirleme algoritmaları ile ilgili araştırma yapılmıştır. Bunlardan SVD, Triad ve Quest yöntemleri ile ilgili detaylı çalışmalar yapılmıştır. Son bölümde ise,yıldız takip sensörü destekli ANS'nin Genişletilmiş Kalman Filtresi uygulamasının sonuçları gösterilmiştir. Bu uygulama için, yüksek irtifa uçağı seçilmiştir çünkü yıldız takip sensörü yüksek irtifalarda daha doğru sonuçlar vermektedir. Yüksek irtifa uçağını simüle etmek için Simulink Airlib kütüphanesinde yer alan X-15 uçak simülasyonu kullanılmıştır. Yüksek irtifa uçaklarında kullanılabilecek sensörlere göre yıldız takip sensörünün ve ANS'nin doğruluğu hakkında varsayımlar yapılmıştır. Ayrıca, yönelim düzeltmesi yapan Kalman Filtre uygulamasının simülasyon mimarisi incelenmiştir.