Sensordatafusion. Egils Sviestins SaabTech Systems

Relevanta dokument
GPS GPS. Classical navigation. A. Einstein. Global Positioning System Started in 1978 Operational in ETI Föreläsning 1

SVENSK STANDARD SS-ISO :2010/Amd 1:2010

PFC and EMI filtering

Klimatpåverkan och de stora osäkerheterna - I Pathways bör CO2-reduktion/mål hanteras inom ett osäkerhetsintervall

Grafisk teknik IMCDP IMCDP IMCDP. IMCDP(filter) Sasan Gooran (HT 2006) Assumptions:

Grafisk teknik IMCDP. Sasan Gooran (HT 2006) Assumptions:

Grafisk teknik. Sasan Gooran (HT 2006)

A study of the performance

Kurskod: TAIU06 MATEMATISK STATISTIK Provkod: TENA 31 May 2016, 8:00-12:00. English Version

A QUEST FOR MISSING PULSARS

Rastercell. Digital Rastrering. AM & FM Raster. Rastercell. AM & FM Raster. Sasan Gooran (VT 2007) Rastrering. Rastercell. Konventionellt, AM

Module 6: Integrals and applications

Taking Flight! Migrating to SAS 9.2!

SF1911: Statistik för bioteknik

LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA Institutionen för Elektro- och Informationsteknik

Mapping sequence reads & Calling variants

1. Compute the following matrix: (2 p) 2. Compute the determinant of the following matrix: (2 p)

Företagsnamn: Grundfos Skapad av: Magnus Johansson Tel: +46(0) Datum:

Kurskod: TAIU06 MATEMATISK STATISTIK Provkod: TENA 17 August 2015, 8:00-12:00. English Version

denna del en poäng. 1. (Dugga 1.1) och v = (a) Beräkna u (2u 2u v) om u = . (1p) och som är parallell

Affärsmodellernas förändring inom handeln

Viktig information för transmittrar med option /A1 Gold-Plated Diaphragm

Schenker Privpak AB Telefon VAT Nr. SE Schenker ABs ansvarsbestämmelser, identiska med Box 905 Faxnr Säte: Borås

The Arctic boundary layer

Hur fattar samhället beslut när forskarna är oeniga?

12.6 Heat equation, Wave equation

1. Varje bevissteg ska motiveras formellt (informella bevis ger 0 poang)

Kurskod: TAMS28 MATEMATISK STATISTIK Provkod: TEN1 05 June 2017, 14:00-18:00. English Version

This exam consists of four problems. The maximum sum of points is 20. The marks 3, 4 and 5 require a minimum

English Version. Number of sold cakes Number of days

SVENSK STANDARD SS-EN ISO 19108:2005/AC:2015

Vägytans tillstånd, historik och framtid. Johan Lang

Maskinöversättning 2008

Examples on Analog Transmission

CHALMERS ROCK PROCESSING SYSTEM

CELL PLANNING. 1 Definitions

Avståndsmätare hur användandet kan regleras. Materialet framställt i samarbete mellan: SGF:s Regelkommitté & Tävlingsenhet

WindPRO version feb SHADOW - Main Result. Calculation: inkl Halmstad SWT 2.3. Assumptions for shadow calculations. Shadow receptor-input

Changes in value systems in Sweden and USA between 1996 and 2006

7.5 Experiment with a single factor having more than two levels

INDUKTIV SLINGDETEKTOR INDUCTIVE LOOP DETECTOR

Bridging the gap - state-of-the-art testing research, Explanea, and why you should care

Kurskod: TAIU06 MATEMATISK STATISTIK Provkod: TENA 15 August 2016, 8:00-12:00. English Version

Authentication Context QC Statement. Stefan Santesson, 3xA Security AB

Adding active and blended learning to an introductory mechanics course

Sammanfattning hydraulik

Custom-made software solutions for increased transport quality and creation of cargo specific lashing protocols.

Schenker Privpak AB Telefon VAT Nr. SE Schenker ABs ansvarsbestämmelser, identiska med Box 905 Faxnr Säte: Borås

MCP-16RC, Air Purification

vetenskap - beslut - osäkerhet

8 < x 1 + x 2 x 3 = 1, x 1 +2x 2 + x 4 = 0, x 1 +2x 3 + x 4 = 2. x 1 2x 12 1A är inverterbar, och bestäm i så fall dess invers.

Rättvis kostnadsfördelning av IT-infrastrukturinvesteringar

Theory 1. Summer Term 2010

Michael Q. Jones & Matt B. Pedersen University of Nevada Las Vegas

PbD rent konkret. Från en insnöad forskares perspektiv. Tobias Pulls. 7 September Karlstads universitet

Local event detection with neural networks (application to Webnet data)

Tentamen i Matematik 2: M0030M.

Pulsen IAM: Del 2 Trender och teknik för morgondagens utmaningar. Tobias Ljunggren, PULSEN

Consumer attitudes regarding durability and labelling

Styrteknik: Binära tal, talsystem och koder D3:1

evalue Ett europeiskt projekt för att utvärdera aktiva säkerhetssystem

Kurskod: TAMS24 / Provkod: TEN (8:00-12:00) English Version

WindPRO version jan 2009 Project:

Stiftelsen Allmänna Barnhuset KARLSTADS UNIVERSITET

SF1901: Sannolikhetslära och statistik Föreläsning 2. Betingad sannolikhet & Oberoende

MONTERINGSINSTRUKTION ASSEMBLY INSTRUCTION

Bruksanvisning Konvektorelement 99106

Konditionsövervakning av roterande maskiner. Tomas Tibbling Bently Nevada - GE Digital Solutions

Documentation SN 3102

Flexible Assembly of Environmental Cars

Second handbook of research on mathematics teaching and learning (NCTM)

Introduktion ICAO-EASA.

Preschool Kindergarten

Support Manual HoistLocatel Electronic Locks

Collaborative Product Development:

SF1911: Statistik för bioteknik

PORTSECURITY IN SÖLVESBORG

City Mobility Transport Solutions -Environmental and economic sustainability by new technology Trondheim 26th of June

Robust och energieffektiv styrning av tågtrafik

(D1.1) 1. (3p) Bestäm ekvationer i ett xyz-koordinatsystem för planet som innehåller punkterna

Examensarbete Introduk)on - Slutsatser Anne Håkansson annehak@kth.se Studierektor Examensarbeten ICT-skolan, KTH

a) Bedöm om villkoren för enkel linjär regression tycks vara uppfyllda! b) Pröva om regressionkoefficienten kan anses vara 1!

Materialplanering och styrning på grundnivå. 7,5 högskolepoäng

Chapter 2: Random Variables

Styrteknik : Funktioner och funktionsblock

Isolda Purchase - EDI

Mekanik FK2002m. Kraft och rörelse I

Beijer Electronics AB 2000, MA00336A,

Team Captain s meeting for Intersport o Scandic Cup. Idre Fjäll 4-6 December 2015

Resultatkonferens inom Fordons- och trafiksäkerhet

Nya möjligheter med M3 Technology. Björn Svensson, Björn Torold

2.1 Installation of driver using Internet Installation of driver from disk... 3

Högskolan i Skövde (SK, JS) Svensk version Tentamen i matematik

MÄTNING AV VÄGT REDUKTIONSTAL MEASUREMENT OF THE WEIGHTED SOUND TRANSMISSION LOSS

Alias 1.0 Rollbaserad inloggning

Swedish adaptation of ISO TC 211 Quality principles. Erik Stenborg

MÅLSTYRNING OCH LÄRANDE: En problematisering av målstyrda graderade betyg

Enkel linjär regression. Enkel linjär regression. Enkel linjär regression

Gradientbaserad Optimering,

Innehåll. Styrdon (ej i boken) Fitts lag (sidan ) Natural user interfaces. Kap 6.2.9, , Kap

Transkript:

Sensordatafusion Egils Sviestins SaabTech Systems 1

Fusion levels (JDL model) Sources Level 1 Objects Level 2 Situations Level 3 Intentions Level 4 Process

Terminologi Objekt Situationer Avsikter Informationsfusion Sensordata Sensordatafusion Andra data Styrning Styrning Optimering Optimering 3

Mätningar/information räcker inte Modeller krävs! 1 Modeller Matematiska: 2 d x exempel = g + w( t) (kastparab el med bruspåverkan) 2 dt Idéer om verkligheten/ mentala modeller Begränsat av naturlagar, ekonomiska lagar, mänsklig förmåga etc. Mätningar/information snävar in möjligheterna 2 3 4

Från verkligheten... Rån = stöld e.d. som utförs under hot om våld 5

Context

Data processing: Improvement or Destruction? Raw information Sensor User Meaningful information

Synkanalen (hypotetiskt!) Erfarenhet Linjer Ytor Extraktion av kroppar Tolkning Pixels Linjer, ytor Fysiska kroppar Begrepp 8

Hörselkanalen (hypotetiskt!) Erfarenhet Toner Transienter Sortering Tolkning 410Hz, 63 db f k aaa Mänsklig röst Kaffe Frekvens Amplitud Toner Transienter Ljudkällor Ord mm. 9

Early fusion...... or late? WSC 10

Seeing (hypothetical) Pixels Pixels Lines Surfaces Lines Surfaces Physical bodies Known objects WSC 11

Artskilda sensorer Kaffedags Kaffekask?? Kaffetax 12

Tidig fusion - för och emot Mindre risk för tvetydigheter Osäkerheter kan lättare beskrivas statistiskt - Bayes teori kan användas Mindre robust m a p systematiska fel Svårt hantera artskilda källor 13

14 Inte så enkelt...

15 Fusionsprincip i hjärnan?

The Radar Data Processing Chain Receiver Extractor Tracker A12 A07 Raw video Plots (R,az) Tracks (#,x,y,v x,v y,...) WSC 16

Steps in Tracking

The Tracking Cycle Initiation Association Updating WSC 18 Measurements Termination Prediction

Filtering techniques Linear regression (least squares batch processing) (hardly used in this context) (70 s) Alpha-Beta (80 s) Adaptive Kalman (90 s) Interactive Multiple Model (IMM) (2000 s?) Non-linear filtering?

x Linear regression How to handle maneuvering targets??? t

~ ~ x, x & predicted position, speed x$, x& $ updated position, speed x m measured position Prediction step x~ = x$ + x& $ T ~ x& = x& $ Updating step ( ) x$ = x~ + α x ~ m x & $ ~ x x~ m x = x& + β T Alpha-Beta filtering $, & $ x x α and β are tuning constants between 0 and 1 ~, & ~ x x x m new x$, x& $ if α=β=0: Measurement has no effect α=β=1: History has no effect α = 0. 5and β = 0. 5

Current state & uncertainties + Measurement & uncertainties = New state & uncertainties Kalman filtering Like a-b-filter, but: Automatically optimizes a and b Best weighting between history and measurement Output includes estimated accuracy

ẋ Probability densities Update Prediction Measurement x

IMM States State Vector and Filter Type Dynamics Uniform Horizontal Motion ( x,,, &, &, & 1 x2 x3 x1 x2 x3) Linear Kalman filter && x = 0; x& u = 0 u = vertical unit vector Speed Changes ( x,,, &, &, & 1 x2 x3 x1 x2 x3) Linear Kalman filter && x u and && x l = white noise l = longitudinal unit vector && x ( u x& ) = 0 Slow Turns ( x, x, x, x&, x&, x&, ω) 2 1 2 3 1 2 3 nd order Extended Kalman &ω = 0 ω = turn rate Fast Maneuvers ( x,,, &, &, & 1 x2 x3 x1 x2 x3) Linear Kalman filter x&& l = white noise x&& s, x&& t = white noise l s = l t = s t = 0

IMM structure UH SC ST FM Input UH UH UH UH SC SC SC SC ST ST ST ST FM FM FM FM Transition UH SC ST FM Merging UH SC ST FM Propagation UH SC ST FM Updating X Averaging & Output

Bayes teori Observation z p(h ) 1 p(h ) 2 p(h ) 3 p'(h i) p(z H )p(h ) i i p'(h ) 1 p'(h ) 2 p'(h ) 3 26

Associering M målspår, N plottar: hur koppla samman? OBS! Falska/saknade plottar, falska/saknade målspår Närmaste granne? Närmaste granne i statistiskt avstånd? Global optimering statistiskt avstånd (minimera d )? 2 Söka globalt mest sannolika koppling? Hur man än gör kan det bli fel. Motiverar multihypotes 27

Measurement-to-track association Clusters with M measurements and N tracks Form hypotheses like H( z x, z, z x, x ) 1 3 2 3 2 1 Calculate probabilities for each hypothesis, e.g. ( ) ( ) P p z x p P p z x ( P ) d 1 3 s d 3 2 1 d

LPQ association: Plot & Track clusters Track predicted position and search bin * Plot * * Cluster with 3 plots and 2 tracks * * * * * * * * OH103

Bayesian track initiation Given a tentative track. Two hypotheses: H 0 : Track is false H 1 : Track is genuine C n =p(h 1 ): Credibility at scan n Obtained measurement z. Spurious plot density p s. p( H z) = C 1 n+ 1 ( ) p( H ) p z H 1 1 ( ) ( 1 ) [ ] = P p z x + P p C d d s n ( ) ( ) p( H z) p z H p H 0 0 0 ( 1 C ) = p s n

Initiation by Credibility Required: Fast initiation and low false track rate Sequential hypothesis testing Credibility C» likelihood that a potential track is genuine 1 C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Scan # ed

Bildalstrande TV Andra sensorer FLIR (Forward Looking Infrared) Millimetervågsradar SAR (Synthetic Aperture Radar) Icke bildalstrande Störbäringsavtagare Signalspaning IRST (Infrared Search & Track) Akustiska/Hydroakustiska sensorer GPS 32

Decentralized Multi-Radar Tracking Plots Tracking Track correlation & merging System tracks Plots Tracking

Centralized Multi-Radar Tracking Plots Multi-radar tracking System tracks Plots

Filling coverage gaps 1. 2. Two radars Coverage gap Red single radar track lost and reinitiated 3. 4. Decentralized MRT may give confusing picture Centralized MRT performs well

Disadvantages of centralized multi-radar tracking More sensitive to bias errors Bias compensation required Difficult to distribute CPU load on several processors But not impossible Existing data links often do not supply plot level data Sometimes requires hybrid solutions Sensors sometimes include extensive processing Sometimes requires hybrid solutions

Strobes only 150 km

Crossings

Reasons for Multi-Sensor Tracking Radars can be jammed Protective need to keep radars silent Radars don t always give best target detection May support target identification

Based on Target Type Identification Direct observations ESM / IRST measurements Kinematics Each track carries a vector with probabilities of possible target types. Requires a library of target type characteristics

MST+ scenario

Example Lockheed F16 Mirage 2000 Lockheed U2 MiG-25 MiG-29 T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 M 1 M 2 M 3 M 4 M 5 M 6 M 7 T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 42 3 3 3 1 1 3 3 3 3 1 3 3 3 2 2 3 3 3 3 2 3 3 3 4 5 3 3 3 4 5 3 3 3 4 5 6 3 3 3 4 3 3 3 4 5 6 7 6 6 7

Max altitude Kinematic typing Offline: Create Target Type Database Min/Max speed as function of altitude Max climb rate as function of altitude Max distance from base Max linear/turn acceleration as function of altitude

Step 1 - Collect flight data Max altitude Min/max velocity as function of altitude Max climb rate Max distance from base <Max linear/turn acceleration as function of altitude> Utilise meteorological data if available

Step 2 - Update Probability Vector Collected Flight Data Previous Probability Vector [p(f16),...] Target Type Database Bayes Rule New Probability Vector [p (F16),...]

Avrundning Sensordatafusion - uppgifter om enskilda objekt baserat (mest) på sensordata Bygger oftast på matematiska modeller och Bayesiansk hypotesprövning Många svåra områden återstår Sensorer som ger knepiga data Svårtolkade scenarier (t ex mark och undervatten) Gemensam lägesbild (distribuerad fusion) Fusion av starkt artskilda sensorer Integration med infofusion 46