Anturifuusio Kalman suotimella

Transkriptio

1 Aalto-liopisto Sähöteniian oreaoulu Sähöteniian ja autoaation laitos ELEC-C.3 Autoaatio- ja ssteeiteniian laboratoriotöt ö nro: 6 Anturifuusio Kalan suotiella ( Anturifuusio Kalan suotiella Sisältö:. YLEISÄ YÖSSÄ KÄYEÄVÄ ALGORIMI KALMAN SUODIN rosessin tilaalli Ennustusasel äiitsasel LAAJENNEU KALMAN SUODIN RAUCH-UNG-SRIEBEL SILOIN JÄRJESELMÄN KUVAUS MIAUKSE KYKENNÄ OHJELMISO JÄRJESELMÄSSÄ KÄYEY MALLI KINEMAAINEN MALLI VIISIILAINEN ILAMALLI GS- JA ODOMERIAMIAUSEN YHDISÄMISEEN WIENERIN NOEUSMALLI ELKILLE GS-MIAUKSILLE SIMULOINI ESIEHÄVÄ LABORAORIOSSA EHÄVÄ YÖ... 5

2 ö nro 6 Anturifuusio Kalan suotiella 2 (6. Yleistä Anturifuusiolla taroitetaan eri ittalaitteiden saanaiaisesti tuottaan inforaation hdistäistä soellusen annalta ieleääsi ja inforaatiosisällöltään suureasi oonaisuudesi. Anturifuusiossa pritään inioiaan irhettä ja sitä autta tarentaaan tulosta hdistäällä useita ittausia ja erilaisia anturitietoja. Kalan suodin on optiaalinen reursiiinen signaalinäsittelalgoriti. Sen aulla ohinainen ittausdata saadaan tilastollisessa ielessä optiaalisesti hdistettä prosessia uaaan allin anssa. Kalan suodin aatii että ätettää alli on lineaarinen. Lisäsi aaditaan että prosessiohinalla ja ittausohinalla on realistiset tilastolliset oinaisuudet. Usein niiden oletetaan olean noralijaautunutta nollaesiaroista aloista ohinaa. Epälineaarisen allin tapausessa oidaan ättää laajennettua Kalan suodinta. ässä tössä tutitaan uina laajennetulla Kalan suotiella oidaan hdistää odoetriaittausia ja GS-ittausia liiuan alustan ineaattiseen alliin. Mittausalustana toiii Hondan önijä, johon tarittaan anturit on asennettu. Lisäsi tössä haainnollistetaan Kalan suotien ja Rauch-ung-Striebel silottien toiintaa niin aidolla että siuloidulla datalla. Eri algoritien httä ertaillaan siuloidun datan tapausessa esineliöirheen neliöjuuren (RMSE, Root Mean Squere Error aulla. Aidon datan tapausessa tdtään siläääräiseen tarasteluun osa önijän todellista reittiä ei tiedetä. ää töohje on järjestett seuraaasti. Luussa 2 esitellään tössä ätettäien algoritien toiintaperiaatteet aaoineen. Kaaoja ei johdeta, aan ne ädään ainoastaan läpi aihe aiheelta. Luussa 3 esitellään tössä ätettää laitteisto. Mittausalusta, ätettäät oponentit, oponenttien äliset tennät seä ohjeliston raenne ja toiintaperiaate ädään läpi tön suorittaisen aadittaalla taruudella. Luussa 4 esitetään aaojen aulla asi erilaista allia, joilla järjestelää on allinnettu. oisessa allissa ätetään hödsi ainoastaan GS-ittausia, jolloin lineaarinen alli on riittää ja Kalan suodinta oidaan soeltaa ongelaan. oisessa allissa ätetään ös odoetriaittausia, jolloin allista tulee epälineaarinen ja on ätettää laajennettua Kalan suodinta. Näiden allien suoritusä ertaillaan tössä, utta pääpaino on lötää jäliäiselle allille sopiat paraetrit. Laboratoriotön esitehtäät lötät luusta 5 ja tön suoritusohjeet luusta 6.

3 ö nro 6 Anturifuusio Kalan suotiella 3 (6 2. össä ätettäät algoritit ässä luussa esitetään Kalan suotien (KF, laajennetun Kalan suotien (EKF seä Rauch-ung- Striebel (RS silottien aaat. Algoritit ädään läpi rii riiltä selittäen joaisen aaan funtio. Kaaoja ei uitenaan johdeta tässä douentissa. 2.. Kalan suodin Kalan suodin on reursiiinen tilaestiointialgoriti, jona aulla pritään selittäään lineaarisen dnaaisen ssteein tila ohinaisten ittausten perusteella. Vaatiusena algoritin ätölle on lineaarinen dnaiiaalli ja ittausalli seä noraalijaautuneet ohinat. 2.. rosessin tilaalli Jotta Kalan suodinta oidaan ättää, on prosessin tilaallin oltaa seuraaaa uotoa: A H r q n Ylepää htälöä utsutaan dnaiiaallisi ja alepaa ittausallisi. Yhtälöissä R on tilaetori ja R on ittausetori. Kohinat oletetaan usein noraalijaautuneisi ja nollaesiaroisisi, jolloin prosessiohina on q ~ N, ja ittausohina on r ~ N, R. Alupisteen ~ N,. ( Q ( ( oletetaan ohinoiden taoin noraalijaautuneesi. rosessiatriisi A - seä ittausatriisi H uaaat allin dnaiian ja oiat uuttua ajan funtiona Ennustusasel Kalan suodin jaautuu ahteen osaan: ennustusaseleeseen ja päiitsaseleeseen. Ennustusaseleessa ennustetaan allin, edellisen tilan seä uluneen ajan perusteella prosessin seuraaa tila. äiitsaseleessa prosessin ennustettua tilaa päiitetään ohinaisen ittausen perusteella. Ennustusasel oostuu ahdesta htälöstä: A A A Q issä on ennustettu tilaetori, on edellisen ajanheten tilaestiaatti, oarianssiatriisi, on edellisen ajanheten oarianssiatriisi ja Q on prosessiohina. on ennustettu Ensiäisessä htälössä edellisen heten tilaestiaatti errotaan prosessiatriisilla, jolloin saadaan ennustettu tilaestiaatti seisellä ajanhetellä. oisessa htälössä lasetaan tilaestiaatin oarianssiatriisi, joa ertoo ennusteen epäaruuden. Kuassa Kua on haainnollistettu ennustusaseleen toiintaa. Kuan aseassa laidassa on esitett prosessin asiulotteinen paiaestiaatti ajanhetellä. Sininen nuoli uaa prosessin nopeusetoria. ila - uaa nopeusetorin aulla ennustetun paiaestiaatin ajanhetellä. Vihreät ellipsit paiaestiaattien

4 ö nro 6 Anturifuusio Kalan suotiella 4 (6 pärillä uaaat estiaattien epäaruutta. Ennustetun tilan epäaruus on suurepi uin tilan osa ennustusessa epäaruuteen lisätään prosessiohina. Kua : Visualisointi Kalan suotien ennustusaseleen toiinnasta. uaa asiulotteista paiaestiaattia ajanhetellä ja - ennustettua paiaestiaattia seuraaalla ajanhetellä. Vihreät ellipsit pisteiden pärillä uaaat estiaatin epäaruutta. Sininen nuoli uaa tilan nopeusetoria, jona perusteella seuraaa tila ennustetaan. Epäaruus ennustetun paiaestiaatin pärillä asaa prosessiohinan johdosta äiitsasel äiitsasel suoritetaan joa erta un saadaan uusi ittaus. äiitsasel oi oostua esitstaasta riippuen olesta tai useaasta htälöstä. äiitsaseleessa lasetaan niin sanottu Kalan Gain, eli suhdeluu joa ertoo issä suhteessa ittausta ja ennustettua tilaa painotetaan uuden estiaatin saaisesi. Lisäsi lasetaan uusi tilaestiaatti seä estiaatin oarianssiatriisi. Alla on esitett päiitsasel iidellä htälöllä. Kasi ensiäistä htälöä oat ainoastaan apuuuttujia, joiden aulla ole jäljellä oleaa htälöä saadaan esitettä siistiin. S K H H H H K K S S R K Yliässä htälössä lasetaan ittausresiduaali, eli ittausen ja ennustetun tilan älinen erotus. Ennustettu tila errotaan ittausatriisilla, jotta tilaetorista saadaan erotettua itattaat oponentit. oisessa htälössä lasetaan hteen itattujen tilojen ennustetut arianssit seä ittausohina. Kolannessa htälössä lasetaan Kalan Gain, eli suhdeluu, jolla ittausta painotetaan uusien estiaattien laseisesi. Neljännessä htälössä lasetaan uusi tilaestiaatti Kalan Gainin aulla ja iieisessä htälössä tilaestiaatin oarianssiatriisi niin iään Kalan Gainiä häsi ättäen.

5 ö nro 6 Anturifuusio Kalan suotiella 5 (6 Kuassa Kua 2 haainnollistetaan uina Kalan suotien päiitsasel toiii. Vihreät ellipsit uaaat tilaestiaattia ajanhetellä ja ennustusta ajanhetellä uten uassa Kua. Nt uaan on uitenin lisätt ittaus ajanhetellä, jota uataan sinisellä ellipsillä. äiitsaseleessa ittausen aulla päiitetään ennustettua tilaestiaattia. Kosa ittausen epäaruus on pienepi uin ennustetun tilan, niin päiitett tilaestiaatti, punainen ellipsi uassa, on hiean lähepänä ittausta uin ennustetta. Estiaatin epäaruus ös pienenee, sillä ittausesta saadaan lisää inforaatiota prosessin tilasta. Mustalla atoiialla uataan estioitua polua joa ulee tilaestiaattien, ei ennustettujen tilojen tai ittausten, autta. Kua 2: Kalansuotien päiitsaselta haainnollistaa ua. Vihreät ellipsit uaaat tilaestiaattia ajanhetellä ja ennustusta ajanhetellä uten uassa Kua. Sininen ellipsi uaa ittausta ajanhetellä ja punainen ellipsi ittausen perusteella lasettua tilaestiaattia ajanhetellä. Musta atoiia uaa estioitua polua. olu ei siis ulje ennustetun tilan tai ittausen autta, aan niiden aulla lasetun paiaestiaatin autta Laajennettu Kalan suodin Jos ssteeissä on epälineaarisuusia, oidaan tilaa estioida laajennetun Kalan suotien aulla. Laajennettu Kalan suodin on uutoin saanlainen uin Kalan suodin, utta siinä epälineaarisuudet linearisoidaan seisen pisteen päristössä. Linearisoinnin aulla estioidaan ssteein tilaa ittapisteen päristössä. Linearisointi tehdään ensiäisen ertaluun alorin sarjan aulla. Epälineaarinen tilaalli seä laajennetun Kalan suotien htälöt on esitett alla.

6 ö nro 6 Anturifuusio Kalan suotiella 6 (6 ilaalli: f ( q h( r Ennustusasel: f ( F ( F ( Q äiitsasel: S K H h( ( H K K ( S H S K ( R Sbolit oat uutoin saat uin Kalan suotiessa, utta f taroittaa dnaiiahtälön aroa ( pisteessä, F ( Jaobin atriisia lasettuna pisteessä, h ( on ittausatriisi lasettuna pisteessä ja H ( on Jaobin atriisi lasettuna pisteessä aseleista on epälineaarinen, taritsee Jaobin atriisi lasea ainoastaan tälle aseleelle.. Jos ain toinen 2.3. Rauch-ung-Striebel silotin Silottiella taroitetaan algoritia, joa lasee tilaestiaatin ajanhetellä, un ittausia on saatu ajanheteen, issä >. Erona suotiiin on että suotiet laseat tilaestiaatin ättäen häsi ainoastaan ittausia jota on saatu seisellä ajanhetellä ja ennen sitä, un taas silottiet ättäät ös tuleaisuuden ittausia estiaatin laseiseen. Kätännössä silottiia ei siis oida ättää reaaliaiaisesti, utta niillä oidaan datan jäliprosessoinnin htedessä saauttaa sileäpi estiaatti uin suotiilla. Rauch-ung-Striebel silotin on Kalan suodinta astaaa silotin, jossa estioidaan tilaa lopusta aluun siten että ätössä on Kalan suotiella lasetut estiaatit joaiselle aia-aseleelle. Laajennettua Kalan suodinta astaa puolestaan Laajennettu Rauch-ung-Striebel silotin (ERS, issä epälineaarisuudet on äsitelt linearisoialla täsin astaaalla taalla uin EKF:n tapausessa. ERS silottien htälöt on esitett alla.

7 s s s s C C C F C Q F F f ( ( ( ( issä s ja s taroittaat silotinestiaattia ja sen oarianssiatriisia. Muut sbolit on eritt uten Kalan suotien ja laajennetun Kalan suotien tapausissa. ERS silotin etenee ajassa taasepäin, eli silotinestiaatti lasetaan tuleaisuuden inforaation perusteella. Ensiäisessä ja toisessa htälössä lasetaan ennustus seuraaan ajanheten tilaetorille ja oarianssiatriisille. Kolannessa htälössä lasetaan silottien suhdeluu, jota ätetään lasettaessa silotinestiaattia ja sen oarianssia. Neljännessä htälössä lasetaan silotinestiaatti ättäen häsi EKF:llä lasettua estiaattia seä silottien suhdeluulla C painotettua silotinestiaatin s + ja seuraaan ajanheten ennusteen - + erotusta. Viidennessä htälössä lasetaan silotinestiaatin oarianssiatriisi. ö nro 6 Anturifuusio Kalan suotiella 7 (6

8 ö nro 6 Anturifuusio Kalan suotiella 8 (6 3. Järjestelän uaus Laboratoriotössä ätetään ittausalustana Hondan RX 35 önijää (Kua 3, jona taarenaiden pöriistä itataan taoetrillä ja ohjausulaa indutiiisella lineaarianturilla. Anturien ittadata luetaan USB-liitännäisen I/O-oduulin autta annettaaan tietooneeseen, johon on tett ös GSastaanotin. ässä luussa ädään läpi järjestelän eri osat, niiden äliset tennät seä ätetn ohjeliston raenne. Kua 3: Mittausalustana ätett Hondan önijä. GS-astaanotin sijaitsee asepaan taaulaan asennetun tangon noassa. Odoetriaittauset saadaan taa-aseliin haaspörän älitsellä asennetulta taoetriltä ja eturenaita ääntäään töntötanoon asennetulta indutiiiselta lineaarianturilta. Anturit tetään önijän taaosassa sijaitsean laation päälle iinnitetn annettaan tietooneen USB-portteihin. 3.. Mittauset Odoetrialla taroitetaan ajoneuon ulean atan ittausta. ässä htedessä odoetriaan äsitteeseen liitetään ös ohjausulan ittaus. Näiden ittausten seä ineaattisen allin perusteella on ahdollista estioida önijän paiaa. Mönijän ulea ata itataan taa-aseliin

9 ö nro 6 Anturifuusio Kalan suotiella 9 (6 iinnitetn Lenord-Bauer GEL 262 AVN 5 A 3 erisen taoetrin aulla ja ohjausula itataan eturenaita ääntään tangon liieestä Schluberger DC/5 erisellä indutiiisella lineaarianturilla. Anturit on alibroitu ajaalla tunnettuja ratoja pitin ja ittauset esiprosessoidaan siten että tulosena saadaan önijän nopeus seä ohjausula. Yhdistäällä nää tiedot alustasta tehtn ineaattiseen alliin, saadaan ittausalustan liieet estioitua. GS-astaanottielta (Globalsat BU-353 USB WAAS SiRF Star III saadaan pitä lista erilaista inforaatiota (NMEA, utta laboratoriotön tapausessa ätetään ainoastaan suuntaulaa seä ittausalustan oordinaatteja. GS-astaanottielta saataat oordinaatit oat globaalissa oordinaatistossa (latitudi ja longitudi, joten ne on uunnettaa önijän paialliseen oordinaatistoon ennen uin niitä oidaan ättää hödsi. Muuntainen on toteutettu ittausten esiprosesoinnin hteteen, joten anturifuusioon on suoraan tarjoilla paialliseen - tasoon projisoidut oordinaatit seä alustan suuntaula GSoordinaatistossa Ktennät Odoetria-anturit on iinnitett annettaaan tietooneeseen 4 bittisellä USB-liitännäisellä I/O-oduulilla. Kseisen oduulin alistaja on Measureent Coputing ja sen tarepi eri on USB- 48FS. Anturit on tett oduulin analogia sisääntuloihin, joita luetaan Hz:n taajuudella. GSastaanotin on aliisi USB-liitännäinen, joten se on tett suoraan annettaan tietooneen USBporttiin. Mönijän taalaatiossa on austo, josta saadaan 24 oltin jännitettä. Auja ladataan önijän oottorin ollessa ännissä siihen jäliasennusena tetn generaattorin aulla. Mönijään on tett ös DC-DC uunnin joa uuntaa 24 olttia 2 oltisi. Anturit on sähöistett tään uuntien autta. Kannettaaa tietoonetta ätetään ajettaessa sen oilla auilla, utta asennushallissa se on stä teä pistorasiaan Ohjelisto össä ätett ohjelisto on toteutettu pääasiassa Matlabilla. Kättöliittä on toteutettu Matlabin Guide-töalulla ja sen autta oidaan hallita aii tössä tarpeelliset toienpiteet. Mös datan äsittelssä ätett algoritit on toteutettu Matlabilla. Anturien lueisessa ätett ohjelat on toteutettu C-ielellä, utta ne ännistetään töhön räätälöidllä ättöliittällä. Kättöliittä autta oidaan siuloida dataa, ännistää ja lopettaa ittaainen, prosessoida data ja isualisoida dataa. Kuassa Kua 4 on näillä ättöliittän oodi, jossa oidaan aihtaa algoritien annalta oleellisten paraetrien aroja ja isualisoida dataa. araetrien arot aihdetaan uassa asealla oleiin enttiin. Aina paraetrien aihdon jäleen tulee data prosessoida uudestaan rocess data napilla ennen isualisointia. Ilan uudelleen prosessointia isualisoitaa data on lasettu anhoilla paraetrien aroilla. Datan isualisointiin on tarjolla asi aihtoehtoa. Joo estiaatit piirretään erralla ruudulle tai piste pisteeltä, jolloin ös estiaattien epäaruusia on isualisoitu epäaruusellipseillä. Aniaation oi psättää tai esettää Stop- ja ause-napeilla. Valinta tehdään Visualize-paneelissa oleien alintanappien aulla. Kättöliittän oieassa alareunassa on asetusnappeja, joilla alitaan itä dataa

10 ö nro 6 Anturifuusio Kalan suotiella (6 halutaan isualisoida. Vaihtoehtoina on GS-ittauset, pelien odoetriaittausten aulla lasettu paiaestiaatti, pelien GS-ittausten aulla Kalan suotiella lasettu paiaestiaatti ja astaaa RS silotin seä GS-ittausten ja odoetriaittausten perusteella laajennetulla Kalan suotiella lasettu paiaestiaatti ja ERS silotin. Switch Mode nappia painaalla päästään ättöliittän näään, jossa datan nauhoitus tai siulointi suoritetaan. Kua 4: Ruutuaappaus tössä ätettäästä ättöliittästä. Näillä on isualisointi siuloidunsta datasta. GS-ittauset näät uassa ustina pröinä, odoetria ittausien perusteella lasettu rata siniihreällä iialla, laajennetulla Kalan suotiella lasettu rata sinisellä ja ERS silottiella lasettu rata punaisella. Vihreä ellipsi uaa Kalan suotiella lasetun estiaatin hetellistä epäaruutta.

11 ö nro 6 Anturifuusio Kalan suotiella (6 4. Järjestelässä ätett allit össä ätettä järjestelää on allinnettu ineaattisella allilla, johon ohinaiset ittauset oidaan dnaaisesti hdistää Kalan suotiella. ässä luussa esitetään ätett allit sitisohtaisesti. 4.. Kineaattinen alli Kineaattisella allilla taroitetaan appaleen liieitä uaaaa allia. Malli uaa järjestelää hallitseat eaaniset htedet. Mittausalustaa on allinnettu ns. sinertaisen auton (siple car allilla. Mallissa oletetaan uan Kua 5 uainen tilanne, jossa ajoneuon aselien äliä uataan L:llä, suuntaa uataan θ:lla ja ohjausulaa φ:llä. Ajoneuon naigointipiste on taa-aselin esiohdassa. Kineaattinen alli oidaan esittää seuraaien htälöiden aulla. Yhtälöt on esitett disreetissä uodossa. cos( t sin( t t tan( L issä erinnät oat saat uin uassa Kua 5. Δt on seisen ajanheten disretointiaia, jona ei taritse olla aio. Kua 5: Ysinertaisen auton ineaattisen allin erinnät: Ajoneuon aselien äliä uataan L:llä, suuntaa uataan :lla ja ohjausulaa :lla. Ajoneuon naigointipiste on taa-aselin esiohdassa.

12 4.2. Viisitilainen tilaalli GS- ja odoetriaittausten hdistäiseen ässä tilaallissa seä GS-ittauset että odoetria ittauset äsitellään laajennetun Kalan suotien päiitsaseleessa. Moleille antureille taritaan oat ittausatriisinsa seä ohinansa. Ennustusaseleessa ennustetaan tulea tila ainoastaan uluneen ajan, edellisen tilan seä dnaiiaallin perusteella. ilaetorin tiloina oat -oordinaatti, -oordinaatti, suuntaula, ohjausula ja önijän nopeus. ilaalli oidaan uata seuraailla htälöillä, issä aiien ohinoiden oletetaan olean nollaesiaroista noraalijaautunutta aloista ohinaa. Dnaiiaalli Q L t t t tan( sin( cos( GS:n ittaushtälö GS R Odoetrian ittaushtälö Odo R ö nro 6 Anturifuusio Kalan suotiella 2 (6

13 4.3. Wienerin nopeusalli pelille GS-ittausille ässä luussa uataan uina pelien GS-ittausten aulla estioidaan paiaa. ässä tapausessa önijän ineatiiasta ei älitetä, aan ätetään Wienerin nopeus allia (Wiener elocit odel, issä ohteen nopeuden uutosia allinnetaan ohinalla. Kseessä oi siis olla iä tahansa liiua appale jona paiaa ja nopeutta ritetään estioida GS-ittausten aulla. Wienerin nopeusallissa tilaetorissa on ainoastaan paia ja sen deriaatta. Mönijän nopeuden uutosia uataan ohinalla, jona arianssilla oidaan uata önijän asiaalisia iihtsiä. Malli on lineaarinen ja oidaan uata seuraailla htälöillä R Y Q t t Kosa tilaalli on tässä tapausessa lineaarinen, oidaan tilan estioinnissa soeltaa suoraan Kalan suodinta Siulointi Mittausten siulointi perustuu ineaattiseen alliin. Alusi siuloidessa luodaan ohjausulalle aroja, joiden perusteella önijä ajaa tietn radan uutaalla äännösellä. ää tiett rata on oaoodattu siulointi-funtioon, joten reitti on aina saa ellei oodia editoida. ään jäleen siuloidaan arot nopeudelle, siten että eteenpäin liiuessa nopeus heiluu aron /s pärillä. Kesen ajon ollaan ös heti paiallaan ja peruutetaan nopeudella /s. Seä nopeuden että ulan aroihin lisätään hiean ohinaa, jotta tilanne astaa parein todellisuutta. Nää ittauset ajetaan läpi ineaattisesta allista, jolloin saadaan siuloidulle önijälle todellinen paia. odellisen paian perusteella siuloidaan anturien ittausia. GS-ittauset siuloidaan ottaalla todellinen tila ja lisääällä siihen satunnaista ohinaa. GS-ittausten oletetaan tulean erran seunnissa, iä astaa suurin piirtein todellista tilanetta. Odoetriaittausten freenssisi oletetaan Hz, iä on hin lähellä todellista aroa. Lisäsi oletetaan että ittauset oat esiprosessoituja, eli ittausia oat ohjausula radiaaneina seä nopeus etreinä seunnissa. Mittauset siuloidaan ottaalla siuloitujen ittausten arot ja lisääällä niihin aloista ohinaa. Aito tila seä siuloidut ittauset irjoitetaan tiedostoon, johon joaiselle riille irjoitetaan ös ittausen aialeia. äten siuloitu data on saassa foraatissa uin aito data, ja sitä oidaan äsitellä täsälleen saoilla funtioilla. ö nro 6 Anturifuusio Kalan suotiella 3 (6

14 ö nro 6 Anturifuusio Kalan suotiella 4 (6 5. Esitehtäät. ee tarittaat linearisoinnit önijän iisitilaiselle tilaallille (s. 2 ja irjoita laajennetun Kalan suotien htälöt, joissa dnaiiaatriisit A, ittausatriisit H, seä ohinaatriisit Q ja R on irjoitettu aui. Ota huoioon asi erillistä päiitsaselta. 2. Ysiulotteinen Gaussinen satunnaisäelalli oidaan irjoittaa = + w, w ~N(, q = + e, e ~N(, r, issä on satunnainen äeln tila, on ittaus w - on nollaesiaroinen noraalijaautunut prosessiohina arianssilla q ja e on nollaesiaroinen noraalijaautunut ittausohina arianssilla r. Mallissa ei ole uloista ohjausta, aan prosessia ohjaa satunnainen prosessiohina. ön MCourse siulta löt tiedosto RandoWalKF., jona aulla satunnaisäelallista oidaan generoida nätteitä ja ittausia. oteuta allille Kalan suodin tähän tiedostoon. Koeile erilaisia prosessi- ja ittausohinan aroja ja irjaa lös iten niiden arojen uuttainen aiuttaa suotien toiintaan. Liitä irjoitettu oodi seä haainnollistaa ua suotien toiinnasta uaan astauseen.

15 ö nro 6 Anturifuusio Kalan suotiella 5 (6 6. Laboratoriossa tehtäät töt OSA : Siuloitu data. VALMISELU a Kännistä Matlab ja aseta haeistopolusi C:\AS-223_o6_Kalan. b Kännistä KF_GUI-ohjela Matlabin oentoriiltä. c Siirr dataneruu näään Switch Mode napilla ja siuloi ittadataa Siulate-napilla. d Siirr taaisin isualisointinäään ja prosessoi data rocess Data -napilla. HUOM! Aina paraetreja uutettaessa on data prosessoitaa uudestaan. e Kä läpi ättöliittän aseassa laidassa oleat paraetrit siten että ärrät niiden suhteen töohjeessa esitettihin htälöihin. 2. iirrä näiin (lot siuloidut ittauset seä todellinen rata ja selitä ittausten eroaaisuudet. Voio/taritseeo asialle tehdä jotain? 3. Anioi (Aniate oletusparaetreilla lasetut suotiien estiaatit (KF & EKF ja iinnitä eritistä huoiota epäaruusellipseihin. Anioinnin nopeutta oi säätää ättöliittän ieritspalista (ei uitenaan esen anioinnin. 4. Muuta ittaus- ja prosessiohinan - seä -aroja ja tuti niiden aiutusta epäaruusellipseihin (KF & EKF. Selitä ellipsien ättätinen. 5. oista siuloitujen ittausten eseltä GS-ittausia (Switch Mode, Reoe GS easureent, Switch Mode, rocess Data ja anioi suotiien estiaatit. Selitä estiaattien ättätinen. 6. Muoaa paraetreja ja pri lötäään sellaiset arot, joilla laajennetun Kalan suotien (EKF estiaatti on hä. ri saaaan estiaatti tasaisesi ja RMSE-aro (Odo+GS alle Aseta alupaia poieaaan nollasta ähintään etrillä olepiin suuntiin ja anioi suotiien (KF & EKF estiaatit. Muuta paraetrien aroja siten että EKF:n estiaatti on jälleen hä. 8. iirrä uoron perään näiin suotien ja silottien (: KF & RS, 2: EKF & ERS estiaatit ja arioi niiden httä errattuna suotiien estiaatteihin. Kätä ertaillessa hödsi RMSE-aroja. Koeile uutaaa eri paraetrihdistelää. Selitä silotinestiaattien ättätinen. OSA 2: Aito data I. VALMISELU: a. Katso Measureentlatforresentation.p4-ideo, joa löt ätettään tietooneen töpödältä. Videon perusteella tulisi saada äsits ittausalustan antureista ja uina anturien ittauset saadaan tallennettua tietooneelle. b. Katso RealData.p4-ideo, joa löt ätettään tietooneen töpödältä. Videon perusteella tulee saada uodostettua ua siitä inä uotoinen ajettu reitti oieasti on. odellista ajettua reittiä ei aidon datan tapausessa ole ätettäissä. c. Siirr taaisin KF_GUI-ohjelaan. d. Vaihda ättöliittän näää Switch Mode napilla.

16 ö nro 6 Anturifuusio Kalan suotiella 6 (6 e. Lataa ensiäinen aiein nauhoitettu todellinen datasarja Real Data napilla. f. Siirr taaisin isualisointinäään ja prosessoi data. 2. iirrä näiin pelät ittauset ja selitä niiden erot. Ono näillä eroilla aiutusta suotiien toiintaan? Voio asialle tehdä jotain? 3. iirrä näiin pelät suodinestiaatit ja selitä isi estiaatit ättätät siten. Kätä aniointia apuna jos estiaatit nättäät ättätät epäjohdonuaisesti. 4. Yritä lötää paraetreille arot, joilla laajennetulla Kalan suotiella estioitu paia nättäisi ahdollisian taralta. Kätä apuna osassa I teeiäsi haaintoja. Jos paiaestiaatit eiät ättäd halutulla taalla pri esiään selits siihen istä ättätinen johtuu. 5. oista GS-ittausia uten osassa I ja selitä suodinestiaattien (KF & EKF erot. 6. ee hienosäätöä tarpeen uaan: a. aiallaan ollessa GS-ittausten aeltainen oi haitata estiointia. Koeile jättää tällaiset ittauset oonaan huoioiatta (Velocit hresholds/gs: <NopeusRaja>, rocess Data. b. GS-ittausten puuttuessa estiaatin epäaruus asaa rajatta. Kuitenin nopeusittausten ollessa hin pieniä olee hin aroja että olee paiallae. Koeile estiointia siten että pienillä nopeusilla estiaatin epäaruutta ei asateta (Velocit hresholds/co: <NopeusRaja>, rocess Data. c. Alussa paiallaan ollessa GS-ittausten aeltainen oi haitata estiointia niin paljon ettei unnollista estiaattia saada lasettua. Koeile tällaisten ittausten poistaista. (Start tie: <MontaoSeuntiaoistetaan>, Switch Mode, Reoe Beginning, Switch Mode, rocess Data, Start tie: <>. 7. iirrä näiin silottiien estiaatit ja ertaa niiden httä suotiien estiaatteihin. 8. Muuta alupaiaa ja tuti iten se aiuttaa suotien toiintaan. OSA 3: Aito data II. VALMISELU: a. Katso RealData2.p4-ideo, joa löt ätettään tietooneen töpödältä. Videon perusteella tulee saada uodostettua ua siitä inä uotoinen ajettu reitti oieasti on. odellista ajettua reittiä ei aidon datan tapausessa ole ätettäissä. b. Siirr taaisin KF_GUI-ohjelaan. c. Vaihda ättöliittän näää Switch Mode napilla. d. Lataa toinen aiein nauhoitettu todellinen datasarja Real Data 2 napilla. e. Siirr taaisin isualisointinäään ja prosessoi data. 2. iirrä näiin pelät ittauset ja ertaa niitä osassa 2 nähtihin ittausiin. ee datalle tarittaat toienpiteet. 3. Säädä laajennetun Kalan suotien arot siten että estiaatti nättää ahdollisian hältä. 4. oista GS-ittausia ja anioi estiaatit (KF & EKF. Säädä tarittaessa paraetreja. 5. iirrä näiin silottien estiaatit.