پایان نامه سیستم تشخیص موانع موجود در جاده بروش دیتا فیوژن چند حسگری (سیستم ترمز اضطراری خودرو)

فهرست:

چکیده

فصل اول- مقدمه و هدف : تلفیق داده

مقدمه-------------------------------------------------------------------------- 3

1-1)چهارچوب پردازشی دیتا فیوژن چیست؟--------------------------------------- 4

1-2)آگاهی وضعیتی ------------------------------------------------------------ 5

1-3)چند کاربرد تلفیق اطلاعات-------------------------------------------------- 7

1-4)تلفیق داده و مزایای آن------------------------------------------------------- 8

1-5)نمای کلی از سیستم تلفیق داده---------------------------------------------- 9

1-6)تخصیص داده--------------------------------------------------------------- 12

فصل دوم: کلیات نحوه عملکرد ردگیری سنسورهای راداری وسیستم پردازش

 و روابط آنها

2-1)رادارهای ردگیر -------------------------------------------------------------- 15

2-2)رادارهای ردگیری (تمرکز پیوسته روی هدف) – رادارهای STT------------------- 15

2-3) ردگیری در حین جستجو----------------------------------------------------- 16

2-3-1)الگوریتم ردگیری اهداف چندگانه مبتنی بر TWS------------------------- 17

2-3-2)اجزای اصلی سیستم مبتنی بر TWS------------------------------------- 17

2-3-3)داده‌های ورودی------------------------------------------------------------- 19

2-3-4)دروازه بندی---------------------------------------------------------------- 19

 2-4) تخصیص داده و موقعیت ‌یابی دقیق---------------------------------------- 20

2-5)انواع ساختارهای تلفیق داده------------------------------------------------- 21

2-6)الگوریتم های  تلفیق داده---------------------------------------------------- 23

2-7)تلفیق سلسله مراتبی------------------------------------------------------- 24

2-8)تلفیق جمعی--------------------------------------------------------------- 26

2-9) شبیه‌سازی مختصاتی داده‌ها در شبکه راداری------------------------------- 27

فصل سوم :بررسی انواع فیلتر ها و روش انجام این تحقیق

3-1)  فیلتر های پرکاربرد --------------------------------------------------------- 29

3-1-2) فیلتر β-α---------------------------------------------------------------- 29

 3-1-3) خطای مانور برای فیلتر β-α---------------------------------------------- 31

3-1-4)  معیار انتخاب ضرایب فیلتر β-α----------------------------------------- 31

3-1-5) فیلتر β-α بهینه‌ی Benedict-Bordner-------------------------------- 32

3-1-6) پایداری فیلتر β-α-------------------------------------------------------- 34

3-2)فیلتر γ-β-α---------------------------------------------------------------- 34

3-2-1) فیلتر γ-β-α بهینه‌ی Benedict-Bordner------------------------------ 36

3-2-2) پایداری فیلتر γ-β-α------------------------------------------------------ 38

3-3) فیلترکالمن خطی------------------------------------------------------------ 39

3-3) مزیت های فیلتر کالمن نسبت به فیلتر β-α---------------------------------- 39

3-4-1) تاریخچه ی فیلتر کالمن--------------------------------------------------- 40

3-4-2) نویز سفید -------------------------------------------------------------- 42

3-4-3) تخمین خطی در سیستم‌های دینامیک------------------------------------ 43

3-4-4) پایداری فیلتر کالمن------------------------------------------------------- 46

3-4-5) سازگاری تخمین‌گر کالمن------------------------------------------------- 48

3-4-6) شرایط اولیه‌ی فیلتر کالمن------------------------------------------------ 51

3-4-7) مدلهای دینامیکی برای اهداف راداری به منظور ردگیری آنها---------------- 51

3-5) مدل سرعت ثابت ---------------------------------------------------------- 52

3-6) مدل شتاب ثابت------------------------------------------------------------ 53

حالت حدی فیلتر کالمن-فیلترβ-α و γ-β-α بهینه‌ی Kalata --------------- 55

3-8) فیلتر کالمن توسعه یافته -------------------------------------------------- 56

3-9)الگوریتم برهم کنش چند مدل (IMM)------------------------------------- 59

3-9-1)پارامترهای طراحی برای یک الگوریتم IMM------------------------------- 60

3-9-2)مهمترین مراحل الگوریتم IMM در هر سیکل----------------------------- 61

3-9-3))مدل دینامیکی و مشاهدات در الگوریتم IMM---------------------------- 62

3-9-5)مزایای الگوریتم IMM---------------------------------------------------- 68

فصل چهارم: نتایج شبیه سازی و بحث در مورد آنها

نتایج شبیه سازی--------------------------------------------------------------- 70

4-1) تلفیق در سطح مشاهدات-------------------------------------------------- 70

4-1-1) میانگین مربعات خطا یا MSE(Mean Square Error) --------------- 73

4-2)تلفیق داده در سطح داده‌های ردیابی------------------------------------------ 74

4-2-1) تلفیق داده به صورت Batch --------------------------------------------- 75

4-2-2)کاهش خطای مکان یابی بوسیله فیلترکالمن------------------------------- 78

 4-2-3) تلفیق داده بصورت  سلسله مراتبی-------------------------------------- 79

4-2-4) مقایسه دو روش جمعی و سلسله مراتبی -------------------------------- 81

4-2-5) کاهش نویز مکان یابی بوسیله افزایش تعداد رادارها ازدو به چهار--------- 82

4-2-6) بررسی افزایش تعداد رادارها ازدو به چهاردر تلفیق (Hierarchical)------- 85

فصل پنجم: نتیجه گیری کلی وپیشنهادات برای ادامه کار

5-1) بررسی عملکرد سنسور با برد های 50متر و120متر و200متر با....------------- 90

5-2) بهبود خطای مکان یابی و سرعت یابی بوسیله مرکز تلفیق  ---------------- 93

5-3) نتایج حاصل از اعمال الگوریتم های تلفیق داده----------------------------- 96

5-4)پروژه مشابه (کاربرد دیتا فیوژن در سیستم های کمک راننده )...-------------- 97

5-5)موارد زیر جهت ادامه و گسترش دادن موضوع بررسی شده ...------------------ 98

برنامه نویسی مطلب------------------------------------------------------------ 99

منایع---------------------------------------------------------------------------- 106

منبع:

]1 [   علیزاده حوا، کاهانی محسن ، بهکمال بهشید  ، شکیبا علیرضا ، سال ۱۳۹0 ،" چارچوب داده آمیزی معنایی مبتنی بر مدل JDL" ، کنفرانس ملی فرماندهی و کنترل ایران ، پنجمین کنفرانس

]2[ مهرزاد بیغش ، بهروز رئیسی ، سال1389 ،"  تخمین غیرفعال موقعیت هدف با استفاده از یک ایستگاه متحرک بر روی یک سطح کروی " ، کنفرانس مهندسی برق ایران ، هجدهمین کنفرانس ، دانشگاه صنعتی اصفهان.

]3[  بشاشی   ‌سقزچی‌ ، فیروز ، سال ۱۳82 ، " شبیه‌ساز‌ی‌، بررسی‌‌ عملکرد و مقایسه‌ی‌‌ الگوریتم ‌مختلف ‌ردگیر‌ی‌‌ ا‌هد‌اف ‌چندگانه‌ در ر‌اد‌ار‌ها‌ی‌‌آر‌ایه‌ فاز‌ی "،دانشگاه شیراز

 ]4[  نصیر‌ی ‌، د‌اریوش  ‌، سال ۱۳80 ،"  کاربرد ‌الگوریتم ‌‎IMM  در ردیابی ‌‌ا‌هد‌اف ‌چندگانه‌"دانشگاه شیراز

[5] Williams.Stefan B,Year 2009, Experimental Robotics , "data  fusion and estimation ".

[6]  Hall, David L., and Linas, James, Year1997, "An introduction to multisensor data   fusion " ,  Proceedings of the IEEE 85.1: 6-23.

[7] Duncan, Smith and Sameer, Singh, Year2006," Approaches to Multisensor Data Fusion in Target Tracking Survey " , IEEE Transaction on knowledge and    data engineering, Vol.18 , No.12.

[8] Barwise , J., & Perry, J.Year1981, "Situations and attitudes"  , The Journal of Philosophy, 78(11) , 668-691.

[9] Devlin, K. Year2006 ,"Situation theory and situation semantics" ,  Handbook of the History of Logic, 7, 601-664.

[10] Kokar, M. M., Matheus, C. J., & Baclawski. K.Year2009 ,"Ontology-based situation awareness"  ,  Information fusion, 10(1), 83-98.

[11] Endsley,  M.  R. Year2000 , "Theoretical underpinnings of situation awareness: A critical review"  ,  Situation awareness analysis and measurement, 3-32.

[12] Scholtz, J. C., Antonishek , B., & Young, J. D. Year2005  ,  "Implementation of a situation awareness".

[13] Rivera, Mejia and Seanez, Hernandez and Hernandez, Lopez and Lopez, Perez,Year2011, "Intelligent sensor with data fusion to improve the care and management of water" In Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC),IEEE (pp. 1-5).

[14]N.J. Willis & H.D. Griffiths,Year2007, "Advances in Bistatic Radar"  ,SciTech publishing, Inc.,U.S.A.

[15]J.Palmer, D. Merrett,  S.Palumbo, J.Piyaratna, S.Capon, H Hansen,Year2008, "Illuminator of opportunity bistatic radar research at DSTO", in Proc. International Conference on Radar, pp. 701_705.

[16] C. Baker,Year2009 "An Introduction to Multistatic radar", NATO SET-136 Lecture Series on Multistatic Surveillance and Reconnaissance:Sensor, Signals and Data Fusion.

[17] R. Tenney  and N. Sandels,Year1981 "Detection with distributed sensors", IEEE Trans. on Aero. and Elect. Sys., Vol. 17, No. 4.

[18] J. N. Tsitsiklis,Year1993 "Decentralized detection", Advances in Statistical Signal Processing, Signal Detection, Vol. 2, pp. 297-344.

[19] J. R. Raol,Year2010 "Multi-sensor data fusion with MATLAB", CRC press.

[20] N. Milisavljević,Year2009 "Sensor and data fusion", I-Tech Education and Publishing, Vienna, Austria.

[21] Y. Zhang, and H. Leung, and M. Blanchette, T. Lo, J. Litva,Year1997 "An Efficient Decentralized Multiradar multitarget Tracker for Air Surveillance", IEEE Trans. on Aero. and Elect. Sys., Vol. 33, No. 4.

[22] M.S. Grewal and  L.R. Weill and A. P. Andrews,Year2007  "Global Positioning Systems", Inertial Navigation, and Integration, Second Edition, Appendix C, John Wiley & Sons.

[23] L.D. Stone, T. M. Tran, and M. L. Williams,Year2009 "Improvement in Track-to-Track Association from Using an Adaptive Threshold", In 12th International Conference on Information Fusion .

[24] N. Shanthakumar, and G. Girij,Year2007  "Measurement level and state-vector data fusion implementations", Personal communications and personal notes. Flight Mechanics and Control Division, National Aerospace Laboratories, Bangalore.

[25] H. Durrant-Whyte,Year2001 "Multi Sensor Data Fusion", Course Notes, University of Sydney.

[26] X. Tian and Y. Bar-Shalom,Year2009 “Exact Algorithms for Four Track-to-Track Fusion Configurations: All You Wanted to Know but Were Afraid to Ask”, in Information Fusion, FUSION '09, pp. 537 –544.

[27] K. V. Ramachandra,Year2002 "Kalman Filtering Techniques for Radar Tracking", ISBN: 0-8247-9322-6, M, Marcel Dekker Inc., New York

[28] M. O. Kolawole,Year2002 "Radar Systems, Peak Detection and Tracking", ISBN 0 7506 57731.

[29] M. Skolnik,Year2008 "Radar handbook ", 3rd Edition,by The McGraw-Hill, ISBN 978-0-07-148547-0.

[30] P. Lacomme, J.Philippe Hardange, J.Claude Marchais, and E. Normant,Year2001"Air and Space borne Radar Systems ", IEE ISBN: 0-85296-981-3, by William Andrew Publishing.

[31] E. Brookner,Year1998 “Tracking and Kalman filtering made easy”, John Wiley & Sons, Inc. ISBNs: 0-471-18407-1

[32] D. B. Reid,Year1979 "An algorithm for tracking multiple targets", IEEE    Transactions on Automatic Control AC-24, pp. 843-854.

[33]Y. Bar-Shalom, X. Rong Li, and T. Kirubarajan,Year2001"Estimation with Applications to Tracking Navigation: Theory, Algorithms, and software", ISBN 0-471-41655-X, John Wiley & Sons Publication.

[34] Mahafza, B. R,Year2000 "Radar Systems Analysis and Design using MATLAB", FL, CRC Press.

[35] Kosuge Y, and M. Ito,Year2001 “A Necessary and Sufficient Condition for the Stability of an α-β-γ Filter”, SICE2001, Proceeding of the 40th Annual Conference, International Session Letters, pp. 52-57.

[36] Cohen S.A,Year1986 "Adaptive Variable Update Rate Algorithm for Tracking Target with a Phased-Array Radar", IEE Proceedings F, Vol. 133, NO. 3, pp. 177-180.

[37] Jeffer A. J, and Y. Bar-Shalom,Year1972 "On optimal Tracking in Multiple Target environment", Proceeding of Third Symposium on Non-Linear Estimation Theory and its Application, San Diego, CA, pp. 112-117.

[38] A. H. Jazwinski,Year1970 "Stochastic Processes and Filtering Theory", Academic Press, New York.

[39] Bogler, P. L,Year1990" Radar Principles with Application to Tracking Systems", NY, John Wiely and Sons.

[40] Bar-Shalom Y, and T.E. Jortman,Year1988 "Tracking and Data Association", NY, Academic Press.

[41] X. Rong Li, and Vesselin P. Jilkov, X.,Year2003 "Survey of Maneuvering Target Tracking". Part I: Dynamic Models, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems Vol.39, No4.

[42] H. A. P. Blom,Year1985 “An efficient decision-making-free filter for processes with abrupt Changes”, In Proceedings of International Federation of Automatic Control Symposium on Identification and System Parameter Estimation, York, United Kingdom, pp. 631-636.

[43] Kalata P. R,Year1984 "The Tracking Index: A Generalized Parameter For α-β and  α-β-γ Target Trackers", IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, AES 20, pp. 174-182.

[44] Simon J. Julier Jerrey K. Uhlmann,Year1990 "A New Extension of the Kalman Filter to Nonlinear Systems".

[45] H. A. P. Blom and Y. Bar-Shalom,Year1988 "The interacting multiple model algorithm for systems with markovian switching coefficients", IEEE Transactions on Automatic Control vol. 33, no. 8, pp. 780-783.

[46] E. Mazor, A. Averbuch, Y. Bar-Shalom, and J. Dayan,Year1998 "Interacting multiple model methods in target tracking: A survey", IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 34, no. 1 , pp. 103-123.

[47] M. S. Woolfson,Year1985 "An evaluation of maneuver detector algorithms", GEC Journal of Research, vol. 3, no. 3, pp. 181-190.

[48] Yaakov Bar-Shalom,Year1990 "Multi-target Multi-sensor tracking: Advanced applications", Artech House, Norwood, MA.

[49] T. Kirubarajan, Y. Bar-Shalom, W. D. Blair, and G. A. Watson,Year1998 “IMM PDA Solution to Benchmark for Radar Resource Allocation and Tracking in the Presence of ECM”, IEEE Trans. Aerospace and Electronic Systems, 34(3), 1023–1036