Комплекс программ для оценки эффективности алгоритмов решения нелинейных навигационных задач фильтрации




Скачать 51.33 Kb.
НазваниеКомплекс программ для оценки эффективности алгоритмов решения нелинейных навигационных задач фильтрации
Дата04.11.2012
Размер51.33 Kb.
ТипДокументы
Торопов А.Б., Васильев В.В.


Комплекс программ для оценки эффективности алгоритмов решения нелинейных навигационных задач фильтрации


1. Аннотация


Цель работы заключается в создании оригинального комплекса программ в среде MatLab для оценки эффективности алгоритмов, разрабатываемых для решения нелинейных навигационных задач фильтрации. Разработка такого комплекса позволит существенно облегчить процесс синтеза и анализа точности при проектировании алгоритмов решения нелинейных задач в конкретных систем. Предполагается использование данного комплекса при обучении студентов и специалистов в области обработки навигационной информации.


2. Актуальность и цель работы


До недавнего времени необходимость решения задач оценивания, связанных с навигационной тематикой, возникала лишь при построении систем для различного рода судов, летательных и космических аппаратов. На сегодняшний день число объектов, для которых требуется решать задачи навигации, резко возрастает. Это обусловлено широким внедрением средств навигации в наземный, и в первую очередь, в автомобильный транспорт. Кроме того, навигационные системы востребованы самим человеком, а также активно внедряемыми во все сферы его деятельности различного рода роботами [2]. В этих условиях допущения, справедливые при решении традиционных навигационных задач, позволяющие эффективно использовать линейные алгоритмы не всегда выполняются. К примеру, задача навигации мобильных роботов в помещениях, где недоступен прием сигналов от спутниковых навигационных систем может быть решена с привлечением информации о точечных ориентирах. Специфика в данном случае заключается в недопустимости линеаризованного представления нелинейной функции, поскольку дальности до ориентиров и размеры области априорной неопределенности могут быть сопоставимы, в отличие от задачи навигации по данным спутниковых систем. Отмеченные обстоятельства привели к необходимости учета нелинейного характера задач. Это породило бурное развитие различных по своей сути алгоритмов решения нелинейных задач фильтрации [1-6], возможность реализации которых обусловлено также совершенствованием средств вычислительной техники.

При проектировании алгоритмов функционирования конкретных систем возникает проблема анализа их эффективности. Для решения этой проблемы применительно к линейным задачам широко используются различного рода универсальные программы [7]. Для нелинейного случая универсальных программ, позволяющих в полном объеме исследовать эффективность алгоритмов, до настоящего времени не создано. Известные авторам программы [5] в основном ориентированы на проверку работоспособности различных нелинейных алгоритмов, в то время как вопросы анализа точности не могут быть исследованы в полном объеме. Кроме этого, такие программы не предназначены для использования в учебных целях.

Цель данной работы заключается в разработке комплекса программ в среде MatLab, предназначенных для оценки эффективности и сопоставления алгоритмов решения нелинейных навигационных задач. Создание данного программного комплекса позволит анализировать эффективность применения нелинейных алгоритмов оценивания в различных условиях и таким образом упростить процедуру проектирования и исследования алгоритмов при разработке навигационных систем. Кроме этого, такой комплекс может быть использован в целях обучения инженеров, специализирующихся в области обработки навигационной информации. Для создания комплекса программ потребуется провести всеобъемлющий анализ и систематизацию современных алгоритмов, используемых для решения нелинейных задач фильтрации, а также аналогичных программных пакетов для решения подобного рода задач.


3. Описание разрабатываемого продукта


Разрабатываемый программный комплекс должен обеспечивать:

а) возможность задания пользователем линейной модели оцениваемого вектора и нелинейной модели измерений;

б) вычисление расчетной и действительной матриц ковариаций а так же нижней границы точности для алгоритмов с заданными параметрами и условиями моделирования;

в) сопоставление расчетной и действительной матриц ковариаций с их аналогами, вырабатываемыми в других алгоритмах, в том числе в нелинейном байесовском алгоритме;

г) определение информативности моделируемых или внешних (реальных) измерений (например вычисление геометрического фактора в задачах навигации по точечным ориентирам или определение градиентов геофизического поля в задаче корреляционно-экстремальной навигации);

д) построение графиков поведения апостериорной плотности в задачах с вектором состояния, размерность которого не превышает трех.


4. Имеющиеся наработки и направления научных исследований


Обзор современных достижений в области разработки алгоритмов нелинейного оценивания позволяет сделать вывод о том, что развитие таких методов происходит в двух направлениях. Первое из них основано на использовании теории калмановской фильтрации (алгоритмы калмановского типа), а второе – на модернизациях метода Монте-Карло (парциальные фильтры). В настоящее время разработан ряд программ, позволяющих моделировать некоторые алгоритмы калмановского типа применительно к задачам корреляционно-экстремальной навигации и задаче навигации по точечным ориентирам в случае постоянства оцениваемого вектора, однако отсутствие удобного интерфейса затрудняет работу с данными программами.

В части научных исследований предполагается провести детальный анализ существующих аналогов предлагаемому программному пакету, а также провести анализ возможностей:

А) алгоритмов калмановского типа применительно к задачам оценивания динамических последовательностей. В качестве примеров предполагается использовать задачу корреляционно-экстремальной навигации и задачу навигации по точечным ориентирам;

Б) парциальных фильтров применительно к навигационным нелинейным задачам обработки навигационной информации, в частности:

- составить детальный обзор применения парциальных алгоритмов к нелинейным навигационным задачам;

- провести сопоставление парциальных фильтров с нелинейным байесовским алгоритмом применительно к задаче корреляционно-экстремальной навигации и задаче навигации по точечным ориентирам в случае изменчивости оцениваемого вектора.


5. Список литературы


  1. Степанов О.А. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. СПб: ГНЦ РФ ЦНИИ "Электроприбор", СПб, 2009г, 496стр.

  2. Lefebvre, T., H. Bruyninckx and J. De Schutter. Nonlinear Kalman Filtering for Force-Controlled Robot Tasks. Springer, Berlin, 2005.

  3. Stepanov О.А., Toropov A.B. Investigation of Linear Optimal Estimator. \\Proceedings of 17-th IFAC World Congress, IFAC, Корея, Сэул, июль, 2008, стр. 2750-2755.

  4. Daum F. Nonlinear Filters: Beyond the Kalman Filter. //IEEE Aerospace and Electronic Systems. Tutorials, Vol. 20(8), 2005, pp. 57-71.

  5. Šimandl, M. and Straka, O. and Flídr, M. and Švácha, J. and Duník, J. : Nonlinear filtering methods: basic approaches and software package. Multiple participant decision making, p. 1-13, Prague, 2004. http://nft.kky.zcu.cz/document/esfted04.pdf

  6. Li X. R. and V.P. Jilkov. A survey of Maneuvering Target Tracking: Approximation Techniques for Nonlinear Filtering. Proc. 2004 SPIE Conference on Signal and Data Processing of Small Targets, San Diego, 2004, pp 537-535.

  7. Степанов О.А., Кошаев Д.А. Универсальные Matlab-программы анализа потенциальной точности и чувствительности алгоритмов линейной нестационарной фильтрации//Гироскопия и навигация.- 2004.- N 2.- С. 81-92.


Ниже должно быть напечатано:


  • Доклад предоставляется для участия в конкурсе «УМНИК»




  • Фамилии, имена и отчества авторов:

  • контактные номера телефонов каждого из авторов

  • и их адреса электронной почты.

Похожие:

Комплекс программ для оценки эффективности алгоритмов решения нелинейных навигационных задач фильтрации iconУтверждаю проректор по учебной работе В. И. Устич «9» 04 2012 г
Целью освоения дисциплины «Программирование» является формирование знаний и навыков по разработке алгоритмов и программ решения задач...
Комплекс программ для оценки эффективности алгоритмов решения нелинейных навигационных задач фильтрации iconРадиофизический факультет
Ип в различных системах. Также содержание дисциплины направлено на обучение студентов основам решения задач линейной алгебры, решения...
Комплекс программ для оценки эффективности алгоритмов решения нелинейных навигационных задач фильтрации iconУтверждаю проректор по учебной работе В. И. Устич «09» апреля 2012 г
Целью освоения дисциплины «Программирование» является формирование знаний и навыков по разработке алгоритмов и программ решения задач...
Комплекс программ для оценки эффективности алгоритмов решения нелинейных навигационных задач фильтрации iconАлгоритмы и комплекс программ для решения задач имитационного моделирования объектов прикладной экономики

Комплекс программ для оценки эффективности алгоритмов решения нелинейных навигационных задач фильтрации iconМетодическое пособие Казань, 2009 г
Методическое пособие предназначено для студентов, изучающих процесс разработки алгоритмов и программ для решения сложных задач по...
Комплекс программ для оценки эффективности алгоритмов решения нелинейных навигационных задач фильтрации iconПринципы построения и методы оценки эффективности и погрешностей измерений характеристик нелинейных информационно-измерительных радиосистем ближнего действия
...
Комплекс программ для оценки эффективности алгоритмов решения нелинейных навигационных задач фильтрации iconПрограмма курсов по теме: «Систематизация стереометрических задач и методов их решения»
Один из разделов математики, изучаемых в курсе средней (полной) школы – это стереометрия. Необходимыми условием решения стереомет-рических...
Комплекс программ для оценки эффективности алгоритмов решения нелинейных навигационных задач фильтрации iconРешение задач по физике повышенной сложности
Курс направлен на отработку и закрепление умений решения задач, выработке алгоритмов, овладение методами решения задач повышенной...
Комплекс программ для оценки эффективности алгоритмов решения нелинейных навигационных задач фильтрации iconАсимптотические методы анализа задач разрушения
Поскольку адекватность нелинейных моделей существенно выше чем линейных, то представленные в работе результаты ориентированы в первую...
Комплекс программ для оценки эффективности алгоритмов решения нелинейных навигационных задач фильтрации iconПостановление от «29» июня 2012 г. N 533 с. Дубовское о порядке принятия решения о разработке ведомственных целевых программ, их формирования и реализации и Порядке проведения и критериях оценки эффективности реализации ведомственных целевых программ
Порядок принятия решения о разработке ведомственных целевых программ, их формирования и реализации согласно приложению n 1
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница