SEBELOKALIZACE MOBILNÍCH ROBOTŮ. Tomáš Jílek

Podobné dokumenty
SEBELOKALIZACE MOBILNÍCH ROBOTŮ. Tomáš Jílek

MĚŘENÍ VELIČIN POHYBU V APLIKACÍCH MOBILNÍ ROBOTIKY

Semestrální projekt. Vyhodnocení přesnosti sebelokalizace VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

ZPRACOVÁNÍ LOKALIZAČNÍCH DAT A JEJICH PŘESNOSTI PROCESSING OF LOCALIZATION DATA AND ITS ACCURACY

Základní terminologické pojmy (Mezinárodní metrologický slovník VIM3)

Nová metrologická terminologie. Marta Farková

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

ZABEZPEČENÍ KVALITY V LABORATOŘI

Stavba slovníku VIM 3: Zásady terminologické práce

ZPRACOVÁNÍ LOKALIZAČNÍCH DAT A JEJICH PŘESNOSTI PROCESSING OF LOCALIZATION DATA AND ITS ACCURACY

MODERNÍ GLOBÁLNÍ GEODETICKÝ REFERENČNÍ GEOCENTRICKÝ SYSTÉM

Stanovení odtokových poměrů na vozovce a v jejím blízkém okolí metodou mobilního laserového skenování

Transformace dat mezi různými datovými zdroji

SEZNÁMENÍ S PROJEKTEM AMA AUTONOMOUS MAPPING AIRSHIP

MATEMATICKO STATISTICKÉ PARAMETRY ANALYTICKÝCH VÝSLEDKŮ

Úvod do problematiky měření

SLAM. Simultaneous localization and mapping. Ing. Aleš Jelínek 2015

Resolution, Accuracy, Precision, Trueness

Mechanika

POSOUZENÍ PŘESNOSTI METODY MOBILNÍHO LASEROVÉHO SKENOVÁNÍ A PŘÍKLADY JEJÍHO POUŽITÍ V PRAXI


Definice spojité náhodné veličiny zjednodušená verze

Pro mapování na našem území bylo použito následujících souřadnicových systémů:

VÝSLEDKYVÝVOJEAUTONOMNÍ MAPOVACÍVZDUCHOLODĚ

VK CZ.1.07/2.2.00/

Jiří Cajthaml. ČVUT v Praze, katedra geomatiky. zimní semestr 2014/2015

Mezinárodn metrologických pojmů a chemická

Učební plán 4. letého studia předmětu matematiky. Učební plán 6. letého studia předmětu matematiky

Protokol určení bodů podrobného polohového bodového pole technologií GNSS

PROJEKT TVORBY NOVÉHO VÝŠKOPISU ČESKÉ REPUBLIKY

Úvod do mobilní robotiky AIL028

Výběrové charakteristiky a jejich rozdělení

Analýza pohybu. Karel Horák. Rozvrh přednášky: 1. Úvod. 2. Úlohy analýzy pohybu. 3. Rozdílové metody. 4. Estimace modelu prostředí. 5. Optický tok.

2. ANALYTICKÁ GEOMETRIE V PROSTORU Vektory Úlohy k samostatnému řešení... 21

Souřadnicové systémy a stanovení magnetického severu. Luděk Krtička, Jan Langr

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

Mgr. Ladislav Zemánek Maturitní okruhy Matematika Obor reálných čísel

Vliv vířivého proudění na přesnost měření průtoku v komínech

Souřadnicové systémy v geodatech resortu ČÚZK a jejich transformace

Elektromagnetické pole je generováno elektrickými náboji a jejich pohybem. Je-li zdroj charakterizován nábojovou hustotou ( r r

Stochastické signály (opáčko)

SYLABUS PŘEDNÁŠKY 10 Z GEODÉZIE 1

GEOGRAFICKÁ SLUŽBA ARMÁDY ČESKÉ REPUBLIKY

BIOMECHANIKA KINEMATIKA

Chyby měření 210DPSM

KMS cvičení 6. Ondřej Marek

terminologie předchozí kapitoly: (ϕ, Ω) - plocha, S - geometrický obraz plochy

Cíle lokalizace. Zjištění: 1. polohy a postavení robota (robot pose) 2. vzhledem k mapě 3. v daném prostředí

i β i α ERP struktury s asynchronními motory

Úvod do předmětu geodézie

Odchylka ekliptiky od roviny Galaxie

Odhad parametrů N(µ, σ 2 )

ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLŮ Z MECHANICKÝCH. Jiří Tůma

KGG/STG Statistika pro geografy

TERMINOLOGIE ... NAMĚŘENÁ DATA. Radek Mareček PŘEDZPRACOVÁNÍ DAT. funkční skeny

1. Vymezení předmětu veřejné zakázky a podmínek plnění

Laserové skenování - zjištění odtokových poměrů v blízkém okolí železniční trati

BUDOVÁNÍ PŘESNÉHO BODOVÉHO POLE A GEOMETRICKÉ VLASTNOSTI VIRTUÁLNÍCH REALIZACÍ S-JTSK

Posouzení přesnosti měření

SPŠ STAVEBNÍ České Budějovice MAPOVÁNÍ. JS pro 3. ročník S3G

Téma 22. Ondřej Nývlt

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

Nová doporučení o interní kontrole kvality krevního obrazu. Soňa Vytisková

Michael Valášek Vedoucí práce: doc. Ing. Václav Bauma, CSc.

X = x, y = h(x) Y = y. hodnotám x a jedné hodnotě y. Dostaneme tabulku hodnot pravděpodobnostní

Kinematika tuhého tělesa. Pohyb tělesa v rovině a v prostoru, posuvný a rotační pohyb

SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník SOUŘADNICOVÉ SOUSTAVY VE FOTOGRAMMETRII

Téma 2: Pravděpodobnostní vyjádření náhodných veličin

Maturitní otázky z předmětu MATEMATIKA

VYSOKONAPĚŤOVÉ ZKUŠEBNICTVÍ. #2 Nejistoty měření

pravděpodobnosti, popisné statistiky

Filip Hroch. Astronomické pozorování. Filip Hroch. Výpočet polohy planety. Drahové elementy. Soustava souřadnic. Pohyb po elipse

MATURITNÍ TÉMATA Z MATEMATIKY

Chyby a neurčitosti měření

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

Stavební fakulta Katedra mechaniky. Jaroslav Kruis, Petr Štemberk

Základy teorie pravděpodobnosti

Pravděpodobnost a aplikovaná statistika

Přednášející: Ing. M. Čábelka Katedra aplikované geoinformatiky a kartografie PřF UK v Praze

Zaměření vybraných typů nerovností vozovek metodou laserového skenování

správně - A, jeden celý příklad správně - B, jinak - C. Pro postup k ústní části zkoušky je potřeba dosáhnout stupně A nebo B.

Jiří Cajthaml. ČVUT v Praze, katedra geomatiky. zimní semestr 2014/2015

Gymnázium Česká a Olympijských nadějí, České Budějovice, Česká 64, 37021

Pravděpodobnost a aplikovaná statistika

Kapitola 12: Soustavy diferenciálních rovnic 1. řádu

Náhodné chyby přímých měření

Úvod do GIS. Prostorová data I. část. Pouze podkladová prezentace k přednáškám, nejedná se o studijní materiál pro samostatné studium.

Jiří Cajthaml. ČVUT v Praze, katedra geomatiky. zimní semestr 2014/2015

Návod k použití softwaru Solar Viewer 3D

EXTRAKT z mezinárodní normy Extrakt nenahrazuje samotnou technickou normu, je pouze informativním materiálem o normě.

FYZIKA I. Gravitační pole. Prof. RNDr. Vilém Mádr, CSc. Prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D. Doc. Ing. Irena Hlaváčová, Ph.D. Mgr. Art.

l, l 2, l 3, l 4, ω 21 = konst. Proved te kinematické řešení zadaného čtyřkloubového mechanismu, tj. analyticky

OBSAH 1 Úvod Fyzikální charakteristiky Zem Referen ní plochy a soustavy... 21

8.1. Definice: Normální (Gaussovo) rozdělení N(µ, σ 2 ) s parametry µ a. ( ) ϕ(x) = 1. označovat písmenem U. Její hustota je pak.

KLASICKÁ MECHANIKA. Předmětem mechaniky matematický popis mechanického pohybu v prostoru a v čase a jeho příčiny.

vztažný systém obecné napětí předchozí OBSAH další

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

TERMOMECHANIKA 15. Základy přenosu tepla

Výsledky úloh. 1. Úpravy výrazů + x 0, 2x 1 2 2, x Funkce. = f) a 2.8. ( ) ( ) 1.6. , klesající pro a ( 0, ) ), rostoucí pro s (, 1)

SENZORY PRO ROBOTIKU

Transkript:

SEBELOKALIZACE MOBILNÍCH ROBOTŮ Tomáš Jílek

Sebelokalizace Autonomní určení pozice a orientace robotu ve zvoleném souřadnicovém systému Souřadnicové systémy Globální / lokální WGS-84, ETRS-89 globální Pravoúhlé souřadnice [x, y, z] Eliptické (zeměpisné) souřadnice [λ, φ, H] S-JTSK, S-42 lokální Prostorové / rovinné Typické případy lokalizace V prostoru (6DOF) [x, y, z, pitch, roll, yaw] V rovině (3DOF) [x, y, φ]

Popis orientace v prostoru

Využití lokalizace Vizualizace polohy mobilního robotu Informace o aktuální pozici a orientaci mobilního robotu pro operátora Autonomní chování mobilního robotu Navigace mobilního robotu Lokalizace měřených dat mobilním robotem Tvorba map prostředí a vizualizace polí (teplota / ionizující záření / atd.)

Využití vizualizace polohy

Využití autonomní chování?

Využití tvorba map

Získání lokalizačních údajů Možnosti přímého měření pozice a orientace mobilního robotu jsou omezené Ve většině případů je nutné použít nepřímou metodu výpočtu lokalizačních údajů Snímače vhodné pro účel lokalizace jsou nepřesné a málo robustní Nutnost kombinovat více různých přístupů získání lokalizačních údajů pro zvýšení přesnosti a robustnosti (datová fúze)

Základní dělení lokalizace (1) Podle stupňů volnosti 3DOF, 6DOF, Podle prostředí vnější (mimo budovy)/vnitřní (v budově) Podle znalosti vztažného bodu absolutní (např. GNSS)/relativní (např. odometrie) Podle plošné působnosti lokální/globální (např. GNSS) Podle znalosti mapy lokalizace v mapě/bez mapy

Základní dělení lokalizace (2) Podle okamžiku vyhodnocení online/offline Podle nutnosti úpravy prostředí vyžadující/nevyžadující úpravu prostředí Podle dynamiky prostředí statické/dynamické (detekce, filtrace změny) Podle způsobu realizace pasivní/aktivní (řízení za účelem zlepšení lokalizace)

Základní dělení lokalizace (3) Podle počtu robotů jeden/více Podle místa vyhodnocení interně (v robotu)/externě (mimo robot) Podle typu algoritmu jednokrokový/iterační

Přehled zdrojů dat

Dostupné primární veličiny (1) Enkodéry poloha kol (φ 1, φ 2 ) (x, y, α) d dt (v x, v y, ω α ) d dt (a x, a y, ε α ) Tachodynamo rychlost kol (x, y, α) dt (v x, v y, ω α ) (ω 1, ω 2 ) (v x, v y, ω α ) d (a dt x, a y, ε α ) Magnetometr vektor intenzity magn. pole (H x, H y, H z ) ( H, α, β) d dt (ω α, ω β ) d dt (ε α, ε β ) Gyroskop úhlová rychlost (α, β, γ) dt (ω α, ω β, ω γ ) d dt (ε α, ε β, ε γ )

Dostupné primární veličiny (2) Akcelerometr vektor celkového zrychlení (x, y, z) dt (v x, v y, v z ) dt (a x, a y, a z ) (a x, a y, a z ) ( A, α, β) GNSS polohový vektor (x, y, z) d dt (v x, v y, v z ) d dt (a x, a y, a z ) Diferenciální GNSS 2x polohový vektor (x 1, y 1, z 1 ), (x 2, y 2, z 2 ) ( A, α, β) d (ω dt α, ω β ) d (ε dt α, ε β ) Laserový skener mračno bodů ( M i,1, λ i,1, φ i,1 ), ( M i,2, λ i,2, φ i,2 ) (x, y, z, α, β, γ)

Vyjádření a definice chyb

Problém specifikace přesnosti Specifikace chyb měřicích systémů pro určení pozice a orientace je často nekompletní nebo zavádějící Chyba je často specifikována příliš obecně nebo naopak jen v jednom pracovním bodě Systematická chyba (offset, bias) pro požadovaný interval měření není specifikována Často specifikovány pouze šumové vlastnosti Některé systémy mají specifikovánu chybu pouze pro dlouhodobá statická měření

Pravdivost, preciznost, přesnost Pravdivost (trueness) Těsnost shody mezi střední hodnotou z nekonečného počtu opakovaných měření měřené veličiny a referenční hodnotou měřené veličiny Preciznost (precision) Těsnost shody hodnot měřené veličiny získaných opakovaným měřením na stejném objektu za specifikovaných podmínek Přesnost (accuracy) Těsnost shody mezi naměřenou hodnotou měřené veličiny a referenční hodnotou měřené veličiny

Zlepšení pravdivosti Pravdivost, preciznost, přesnost Zlepšení preciznosti

Chyby měření Typ měření Stacionární jev měření v nepohybujícím se bodě Dynamický jev měření v pohybujícím se bodu Srovnávací hodnota Střední hodnota Referenční hodnota Vyjádření Limitní chyba Pravděpodobnostní

1D chyba (chyba souřadnice) Odchylka naměřené hodnoty od referenční x i = x i x ref Výběrový průměr x = 1 n n i=1 x i Výběrová směrodatná odchylka σ x = 1 n n i=1 x i x 2 Výběrový kvadratický průměr RMS = 1 n n x i 2 i=1 = x 2 + σ x 2

1D chyba (chyba souřadnice) Charakteristika Pravděpodobnost LEP 50 % RMS 68 % (gauss) 2RMS 95 % (gauss)

1D chyba (chyba souřadnice)

2D chyba (chyba v rovině) Charakteristika Pravděpodobnost DRMS > 63 % (χ 2 ) 2DRMS > 98 % (χ 2 ) Elipsa chyb (1σ) 39 % (χ 2 ) Elipsa chyb (2σ) 86 % (χ 2 ) CEP 50 % R95 95 % DRMS = RMS 2 2 x + RMS y 2DRMS = 2 DRMS CEP = median x i x 2 + y i y 2

2D chyba (chyba v rovině)

2D chyba (chyba v rovině)

2D chyba (chyba v rovině)

Příklad reálných chyb GNSS 0,5 hod 48 hod

3D chyba (chyba v prostoru) Ukazatel Pravděpodobnost MRSE > 61 % SEP 50 % Elipsoid chyb (1σ) 20 % Elipsoid chyb (2σ) 74 % MRSE = RMS x 2 + RMS y 2 + RMS z 2 SEP = median x i x 2 + y i y 2 + z i z 2

Přesnost preciznost