Zur Ortung durch bordseitige Mustererkennung im Kraftfahrzeug:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1997
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschrittberichte VDI / 12]
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| adam_text | Titel: Zur Ortung durch bordseitige Mustererkennung im Kraftfahrzeug
Autor: Sofsky, Manfried Michael
Jahr: 1997
FORTSCHRITTBERICHTE VM Dipl.-Ing. Manfried Michael Sofsky, Kassel Zur Ortung durch bordseitige Mustererkennung im Kraftfahrzeug Reihe 12 : Verkehrstechnik/ Fahrzeugtechnik Nr. 319
Inhalt Zusammenfassung...............................................................................................................IX 1 Aufgabenstellung und Stand der Technik................................................................1 1.1 Einleitung................................................................................................................1 1.2 Bekannte Ortungsverfahren.................................................................................2 1.2.1 Ortung durch Koppelnavigation............................................................2 1.2.2 Ortung durch Kreuzungsstützung.........................................................5 1.2.3 Ortung durch Profilerkennung...............................................................6 1.2.4 Ortung durch Bakenverfahren................................................................7 1.2.5 Ortung mit Hilfe von Funknavigationsverfahren................................7 1.3 Begründung und Abgrenzung der Aufgabenstellung.....................................9 2 Das Operationsgebiet eines straßengebundenen Fahrzeuges.............................11 2.1 Notwendige Eigenschaften des Operationsgebietes für ein mustererkennendes Ortungssystem.................................................................11 2.2 Analyse geeigneter Felder zur Ortung.............................................................12 2.2.1 Das Höhenprofil......................................................................................12 2.2.2 Das Richtungsprofil................................................................................13 2.2.3 Das Breitenprofil.....................................................................................14 2.2.4 Das visuelle Profil...................................................................................15 2.3 Eigenschaften des Höhen- und Richtungsprofils...........................................15 2.3.1
Spektrale Untersuchung des Höhen- und des Richtungsprofils......................................................................................15 2.3.2 Die Häufigkeitsverteilungen des Höhen- und des Richtungsprofils......................................................................................17 2.3.3 Die Korrelationskoeffizienten...............................................................21 2.4 Zusammenfassung der Ergebnisse der Untersuchung des Operationsgebietes..............................................................................................25 3 Die Konfiguration des Meßsystems .........................................................................26 3.1 Die Grundstruktur des Ortungssystems..........................................................26 3.2 Die Messung des Höhenprofils.........................................................................28 3.2.1 Messung des Höhenprofils durch einen barometrischen Sensor........................................................................................................28 3.2.2 Messung des Höhenprofils durch einen Neigungssensor................30 -V-
3.2.3 Messung des Höhenprofils durch einen Magnetfeldsensor.....................................................................................31 3.2.4 Bewertung der Verfahren zur Erfassung des Höhenprofils.............................................................................................32 3.3 Die Messung des Richtungsprofils....................................................................33 3.3.1 Messung des Richtungsprofils durch einen Kompaß........................33 3.3.2 Messung des Richtungsprofils durch die ABS-Sensoren...................34 3.3.3 Messung des Richtungsprofils durch einen Lenkwinkelsensor....................................................................................34 3.3.4 Messung des Richtungsprofils durch einen Drehgeschwindigkeitssensor.................................................................35 3.3.5 Bewertung der Verfahren zur Erfassung des Richtungsprofils.......................................................................................35 3.4 Steuerung der Abtastung und Filterung der Meßwerte.................................36 3.5 Resultierendes Meßsystem.................................................................................37 4 Der Vergleich von Meß- und Referenzwerten ........................................................41 4.1 Bekannte Korrelationsverfahren........................................................................41 4.2 Neuronale Verfahren...........................................................................................44 4.2.1 Grundprinzip neuronaler Netze............................................................44 4.2.2 Neuronales Vergleichsverfahren...........................................................47 4.2.3 Neuronales Differenzverfahren.............................................................49 4.2.4 Die Differenzkorrelation als Sonderfall des neuronalen
Differenzverfahrens.................................................................................50 4.2.5 Neuronales Abstandsquadratverfahren...............................................51 4.2.6 Die Abstandsquadratkorrelation als Sonderfall des neuronalen Abstandsquadratverfahrens.............................................52 4.2.7 Verallgemeinerung des neuronalen Differenz- und des neuronalen Abstandsquadratverfahrens.............................................53 4.2.8 Erzeugung der Trainingsdaten..............................................................54 4.3 Fuzzy-V erfahren...................................................................................................56 4.3.1 Grundprinzip der Fuzzy-Logik.............................................................56 4.3.2 Vergleichsverfahren mit Fuzzy-Logik..................................................60 4.4 Bewertung der Vergleichsverfahren.................................................................66 -VI-
5 Der Synchronisationsfehler und seine Schätzung .................................................75 5.1 Analytische Verfahren........................................................................................ TI 5.1.1 Verfahren zur Interpolation der Meß- und Referenzwerte...............77 5.1.2 Betrachtung der Differenzflächen.........................................................79 5.1.3 Betrachtung des Integrals der quadrierten Differenzfunktion....................................................................................80 5.1.4 Differenzkorrelation mit approximiertem Referenzprofil................83 5.1.5 Abstandsquadratkorrelation mit approximiertem Referenzprofil..........................................................................................84 5.1.6 Der Produktkorrelator............................................................................85 5.1.7 Bewertung und Vergleich der analytischen Schätzverfahren.......................................................................................87 5.2 Neuronale Verfahren zur Abschätzung des Synchronisationsfehlers....................................................................................101 5.2.1 Direkte Eingabe von Meß- und Referenzvektor...............................101 5.2.2 Neuronale Netze mit Vor Verarbeitung..............................................102 5.3 Zusammenfassung der Untersuchungsergebnisse zur Schätzung des Synchronisationsfehlers.............................................................................108 6 Das Multisensorproblem..........................................................................................110 6.1 Verknüpfung von Höhen- und Richtungsprofil bei der Suche der zugehörigen Referenzwertfolge......................................................................110 6.2 Verknüpfung von Höhen- und Richtungsprofil bei der Schätzung des
Synchronisationsfehlers.........................................................114 6.2.1 Gewichtung durch die Bewertung der Profilsignifikanz................115 6.2.2 Gewichtung durch Fuzzy-Logik......................................................... 116 6.2.3 Untersuchung und Bewertung der Verfahren..................................121 7 Das Zusammenwirken der Komponenten des Ortungssystems .......................128 7.1 Die Struktur des Stützkanals...........................................................................128 7.2 Simulation des Ortungssystems......................................................................133 8 Schlußfolgerungen und Ausblick ...........................................................................137 -VII-
9 Anhang..........................................................................................................................140 9.1 Anhang A: Herleitung einer Schätzgleichung für den Synchronisationsfehler (Integral der quadrierten Differenzfunktion, Näherung 1. Ordnung)....................................................140 9.2 Anhang B: Herleitung einer Schätzgleichung für den Synchronisationsfehler (Abstandsquadratkorrelation, Näherung 1. Ordnung)......................................................................................144 9.3 Anhang C: Herleitung einer Schätzgleichung für den Synchronisationsfehler (Produktkorrelation, Näherung 1. Ordnung).........................................................................................................146 10 Fonnelzeichen und Abkürzungen...........................................................................148 10.1 Formelzeichen.....................................................................................................148 10.2 Abkürzungen......................................................................................................154 11 Literaturverzeichnis....................................................................................................155 11.1 Literatur zu Kapitel 1.........................................................................................155 11.2 Literatur zu Kapitel 2.........................................................................................158 11.3 Literatur zu Kapitel 3.........................................................................................159 11.4 Literatur zu Kapitel 4.........................................................................................161 11.5 LiteraturzuKapitel5.........................................................................................163 11.6 Literatur zu Kapitel
6.........................................................................................164 11.7 Literatur zu Kapitel 7.........................................................................................164 11.8 Literatur zu Kapitel 8.........................................................................................165 11.9 Vor Veröffentlichungen......................................................................................165 - VIII -
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