Navigáció és pályatervezés
A tantárgy angol neve: Navigation and Motion Planning
Adatlap utolsó módosítása: 2018. március 12.
Villamosmérnöki szak, MSc képzés
Intelligens robotok és járművek mellékspecializáció
Dr. Harmati István
Dr. Kiss Bálint
Gincsainé Dr. Szádeczky-Kardoss Emese
A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.
A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.
A tantárgy célja, hogy bemutassa a járműnavigációban és járműirányításban általánosan alkalmazott navigációs és pályatervezési módszereket. A módszerek modern érzékelőket használnak, a tantárgy bemutatja ezek elméleti alkalmazhatóságát és gyakorlati problémáit is. A navigációs eljárások az ipari gyakorlatban széles körben alkalmazott szenzorfúziós eljárásokra épülnek.
A tantárgyat sikeresen abszolváló hallgatók közre tudnak működni komplex navigációs rendszerek szenzorkészletének összeállításában, az algoritmusainak fejlesztésében és megvalósításában, továbbá az irányítások számára elengedhetetlen pályatervezési eljárások megvalósításában. Ismerik a navigáció és pályatervezés általános elveit, ezért hosszú távon hasznosítható készségekkel rendelkeznek, melyekkel képesek a jövőben megjelenő eszközök bevonására a navigációs és pályatervezési folyamatokba.
1. A navigációs probléma ismertetése, a navigáció definíciója. Az általános felhasználási területek ismertetése, a gyakorlat számára fontos speciális esetek bemutatása. A navigációs során felhasznált szenzorok általános ismeretetése. A MEMS felépítésű inerciális szenzorok felhasználási lehetőségei.
2. A MEMS gyorsulásmérő felépítése. A felépítésből következő szisztematikus és nem szisztematikus hibaforrások. A “mit mér a gyorsulásmérő?” kérdéskör és ennek következményei a navigációra nézve.
3. A MEMS szögsebességmérő felépítése. A felépítésből következő szisztematikus és nem szisztematikus hibaforrások. A külső erők hatása a szögsebesség mérésre.
4. Szenzorkalibrációs eljárások gyorsulásmérő és szögsebességmérő eszközök esetében.
5. Magnetorezisztív mágneses térerősség-mérő felépítése, működésének alapjai. A felépítésből következő szisztematikus és nem szisztematikus hibaforrások. A mágneses térerősség-mérő kalibrációs lehetőségei, a járművek tipikus mozgásának figyelembevétele a kalibráció során.
6. A GPS alapjai, a klasszikus GPS algoritmus működése. Differenciális GPS megoldások. Az SBAS működési elve.
7. Nagypontosságú pozícionálást lehetővé tevő, vivőfázis mérésén alapuló differenciális GPS technikák. A mérési hiba modellje, az integer bizonytalanság probléma. A LAMBDA algoritmus.
8. Sztochasztikus állapotbecslési és szenzorfúziós eljárások alapjai, a Kalman-szűrő és a kiterjesztett Kalman-szűrő alkalmazási lehetőségei a navigációban. Modellalkotás a Kalman-szűrő számára. A Kalman-szűrő gyakorlati kérdései.
9. A navigációs algoritmusok implementációs kérdései. Esettanulmányok: beltéri négyrotoros helikopter, síkban mozgó kültéri jármű
10. Időoptimális pályatervezések Dubins, Reeds-Shepp és differeciális meghajtású járműhöz. Ütközésmentes pályatervezési algoritmusok, Potenciáltéren alapuló módszerek, Gyorsan feltérképező sűrű fán (RDT) alapuló ütközésmentes pályatervezési algoritmusok, Többszörös lekérdezésű útvonal-térkép (RMMQ) módszerek.
11. Mobilis robotok pályatervezési módszerei. Szinuszos és folyamsorozatokon pályákon alapuló pályatervezés. Pályatervezés nagyfrekvenciás bemenetekkel.
12. Autó-szerű járművek kinematikai modellje. A jármű állapota, bemenetei. Ackermann kormányzás. A mozgás egyenlete. A modell kibővítése folytonos görbületű pályatervezéshez.
13. Folytonos görbületű pályatervezés. Felhasznált kinematikai modell. Pályatervezési primitívek. Folytonos görbületű fordulás (részei, a tervezés során használt pontok és körök).
Elektronikus segédanyagok a tanszék oktatási portálján.
Dr. Kis László