فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:120
پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد مکاترونیک M.SC.
فهرست مطالب:
عنوان صفحه
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
3-7) 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
فهرست اشکال :
شکل 1-1) هم پوشانی رادارهای ناوبری هوایی 9
شکل 1-2) تبدیل مختصات کارتزین ,استوانه ای و کروی 12
شکل 2-1) بلوک دیاگرام کلی حلقه رد گیری TWS 18
شکل 2-2) بلوک دیاگرام جزیی حلقه رد گیری TWS 18
شکل 2-3) دروازه بندی 20
شکل 2-4) ساختار تلفیق متمرکز 22
شکل 2-5) ساختار تلفیق غیرمتمرکز 22
شکل 2-6) تلفیق در سطح مشاهدات 23
شکل 2-7) تلفیق در سطح بردارهای حالت 24
شکل 2-8) تلفیق سلسله مراتبی 26
شکل 2-9) تلفیق جمعی 26
شکل 2-10) تبدیل های مختصاتی تلفیق داده 27
شکل 3-1) بلوک دیاگرام فیلتر β-α 33
شکل 3-2) بلوک دیاگرام فیلتر γ-β-α 37
شکل3-3) نویز سفید 42
شکل 3-4) حلقه پرذازشی فیلتر کالمن 46
شکل 3-5) حلقه پرذازشی فیلتر کالمن توسعه یافته 58
شکل 3-6) حلقه پردازشی الگوریتم IMM 67
شکل 4-1) تلفیق در سطح مشاهدات 71
شکل 4-2) تلفیق در سطح مشاهدات 72
شکل 4-3) تلفیق در سطح مشاعدات با الگوریتم پیشنهادی 74
شکل 4-4) تلفیق در سطح داده های ردیابی 75
شکل 4-5) تلفیق داده بصورت Batch 75
شکل 4-6) مسیر حرکت واقعی هدف و مشاهدات رادارها 76
شکل 4-7) خطای مکان یابی Local برای هر رادار 77
شکل 4-8) کاهش خطای مشاهدات بعد از فیلتر کالمن 78
شکل 4-9) مقایسه خطای مکان یابی فیلتر کالمن وتلفیق جمعی 79
شکل 4-10) تلفیق بصورت سلسله مراتبی 80
شکل 4-11) مقایسه خطای مکان یابی فیلتر کالمن و. سلسله مراتبی 81
شکل 4-12) مقایسه تلفیق جمعی و سلسله مراتبی 81
شکل 4-13) خطای مشاهدات و فیلتر کالمن در سنسور شماره یک 82
شکل 4-14) خطای مشاهدات و فیلتر کالمن در سنسور شماره دو 83
شکل 4-15) خطای مشاهدات و فیلتر کالمن در سنسور شماره سه 83
شکل 4-16) خطای مشاهدات و فیلتر کالمن در سنسور شماره چهار 84
شکل 4-17) افزایش تعداد سنسور ها و مقایسه با الگوریتم Batch 85
شکل 4-18) افزایش تعداد سنسور ها و مقایسه با الگوریتم. Hierarchical 86
شکل 4-19) مقایسه الگوریتم تلفیق جمعی و سلسله مراتبی 86
شکل 4-20) خطای مکان یابی بعد از ردگیزی هدف در مرکز تلفیق 87
شکل 4-21) مقایسه خطای مکان یابی مرکز تلفیق و الگوریتم Batch 88
شکل 5-1)کاهش خطای مکان یابی با فیلتر کالمن 91
شکل5-2) کاهش خطای مکان یابی سنسور یک با فیلتر کالمن 92
شکل 5-3) کاهش خطای مکان یابی سنسور دو با فیلتر کالمن 92
شکل5-4) کاهش خطای مکان یابی سنسور سه با فیلتر کالمن 93
شکل5-5) بهبود خطای مکان یابی بعد از مرکز تلفیق 94
شکل 5-6) بهبود خطلی سرعت یابی بعد از مرکز تلفیق 94
چکیده:
موضوع مورد نظر دراین تحقیق طراحی و شبیه سازی تلفیق داده در یک شبکه راداری که دارای هم پوشانی هستند می باشد. تلفیق داده به معنی ترکیب کردن داده های خروجی سنسورهای رادار غیرمشابه میباشدکه از نظر دقت در برد سنجی و زاویه سنجی با هم متفاوت می¬باشند. این سنسورها جهت تشخیص بهتر موانع موجود در جاده در قسمت جلوی خودرو و در یک ردیف نصب شده اند. هر رادار داده های مربوط به گزارش خود از موقعیت هدف را به مرکز تلفیق داده ارسال می کند، با اعمال الگوریتم تلفیق داده به این داده ها می توان به تخمین دقیق تری از مکان و سرعت هدف دست یافت . روش انجام کار بدین صورت است که با اعمال روش تخمین فیلتر کالمن و کالمن توسعه یافته برروی اطلاعات ارسالی از سنسورها مقدار خطا کاهش یافته و سپس انواع روش های تلفیق اطلاعات سنسورها (سلسله مراتبی و جمعی) در دو سطح تلفیق داده های مشاهدات و تلفیق داده های ردیابی بررسی شده است. هدف از انجام این تحقیق تلفیق دادههای ردیابی به منظور یکپارچه کردن پوشش منطقه و بهبود دقت تخمین موقعیت هدف بعد از مرحله ردیابی میباشد که از معیار میانگین مربعات خطا برای ارزیابی سامانه استفاده کرده¬¬ایم. نتایج حاصله نشان دادکه، خطای مکان یابی هر کدام از سنسورها علاوه بر دقت رادار به موقعیت هدف نسبت به رادار نیز وابسته است دیگر اینکه با افزایش تعداد سنسورها دقت مکان یابی بیشتر شده و رفته رفته دقت مکان یابی هدف با افزایش تعداد سنسورها بهتر شده است بطوریکه خطای مکان یابی مرکز تلفیق در هر لحظه بهتر از خطای مکان یابی تک تک سنسورهایی که در آن لحظه دارای هم پوشانی هستند می باشد.
واژه های کلیدی:
تلفیق داده- ترمزاضطراری خودرو - فیلترکالمن- فیلتر کالمن توسعه یافته - ردیابی اهداف راداری - آگاهی وضعیتی-ترکیب سنسورها
