SlideShare a Scribd company logo
1 of 24
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου
αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε
προσομοιωμένο περιβάλλον
Διπλωματική Εργασία
Εκπόνηση:
Ανανιάδου Χριστίνα
478
Επίβλεψη:
Καθηγητής Ανδρέας Συμεωνίδης
Μεταδιδακτορικός ερευνητής Εμμανουήλ Τσαρδούλιας
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Διάρθρωση Παρουσίασης
● Επισκόπηση Προβλήματος
● Θεωρητικό Υπόβαθρο
● Μεθοδολογία και Υλοποίηση
● Πειράματα και Αποτελέσματα
● Συμπεράσματα και Μελλοντικές Προτάσεις
22/4/2024 2
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Επισκόπηση Προβλήματος
Bosch Future Mobility Challenge
(BFMC) Competition
22/4/2024 3
Γράφος με 467 κατευθυνόμενους
κόμβους και 567 άκρες
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Επισκόπηση Προβλήματος
● Υπολογισμός της θέσης του ρομπότ σε
δεδομένο χάρτη λαμβάνοντας δεδομένα
κίνησης.
● Χρήση αλγορίθμου των particle filters.
● Διερεύνηση στις παραμέτρους του
αλγορίθμου με σκοπό τη
βελτιστοποίηση του.
22/4/2024 4
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Θεωρητικό Υπόβαθρο
Προσδιορισμός θέσης ρομπότ (Robot Localization)
• Διαδικασία εύρεσης της θέσης και προσανατολισμού
ενός κινητού ρομπότ σε σχέση με το περιβάλλον του.
• Χρήση δεδομένων από τους αισθητήρες που διαθέτει.
• Σενάριο μελέτης -> το ρομπότ γνωρίζει την αρχική του
θέση.
22/4/2024 5
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Θεωρητικό Υπόβαθρο
Αλγόριθμος των φίλτρων σωματιδίων (Particle
Filters)
• Επαναληπτική εκτίμηση της κατάστασης ενός
συστήματος.
• Κάθε εκτίμηση αναπαρίσταται από ένα σωματίδιo.
• Κάθε σωματίδιο έχει ένα βάρος για το πόσο καλή
είναι η εκτίμηση του.
• Τα σωματίδια μπορούν να προσαρμοστούν σε μη
γραμμικά μοντέλα -> μεγαλύτερη ευελιξία.
22/4/2024 6
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Θεωρητικό Υπόβαθρο
Βήματα:
• Αρχικοποίηση (Initialization)
• Πρόβλεψη (Prediction)
• Ενημέρωση (Update)
• Επαναδειγματοληψία (Resample)
• Επαλήθευση (Estimate)
• Επανάληψη ή Τερματισμός (Restart/Terminate)
22/4/2024 7
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Μεθοδολογία και Υλοποίηση
● Βήμα 1: Συλλογή δεδομένων κίνησης μέσω Gazebo
• Μεταβλητές:
- Το μονοπάτι διαδρομής (χειροκίνητα)
- Το σημείο εκκίνησης/τερματισμού (line keeping)
- Η ταχύτητα κίνησης
• Δεδομένα συλλογής ανά timestamp:
- Ταχύτητα κίνησης και γωνία steering angle
- Πραγματική θέση και προσανατολισμός για επαλήθευση
22/4/2024 8
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Μεθοδολογία και Υλοποίηση
● Μοντέλο κίνησης (Kinematic Bicycle Model)
Είσοδοι: v, δ -> ταχύτητα και steering angle
Έξοδοι: x, y, θ -> θέση x, y, προσανατολισμός θ
22/4/2024 9
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Μεθοδολογία και Υλοποίηση
● Αρχικοποίηση
- αριθμός σωματιδίων (default=100)
- αρχική διασπορά σωματιδίων
● Προσθήκη θορύβου στα δεδομένα κίνησης
- Gaussian κατανομή που ορίζαμε την τυπική απόκλιση
- δυναμική προσθήκη για steer angle σε σχέση με το αν βρίσκεται σε γωνία
● Επαναδειγματοληψία
- Multinomial, residual, stratified, systematic
- Νeff < resampling_threshold (0.5, 0.75) , N𝑒𝑓𝑓 =
1
𝑖=0
𝑁
(𝑤𝑖)2
- Επαναδειγματοληψία σε γωνία
22/4/2024 10
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Μεθοδολογία και Υλοποίηση
● Υπολογισμός βαρών
- Ποινή για τα particles έξω από την λωρίδα
weight ~ 0, when distance > L/2, L: πλάτος λωρίδας
- Επιβράβευση για τα particles που μένουν μέσα στη
λωρίδα
weight = 1 −
𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑒
𝐿
2
22/4/2024 11
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Μεθοδολογία και Υλοποίηση
● Παράμετροι που διερευνήθηκαν:
- αριθμός σωματιδίων
- αρχική διασπορά σωματιδίων
- διακύμανση σε ταχύτητα και steering angle
- μέθοδος επαναδειγματοληψίας
- όριο για επαναδειγματοληψία (resampling_threshold)
- επαναδειγματοληψία σε γωνία
- μέθοδος υπολογισμού βαρών
22/4/2024 12
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Πειράματα και Αποτελέσματα
1. Ramp to Roundabout
2. Roundabout to Ramp
3. Parking to Roundabout
4. Roundabout to Parking
5. Highway Up
6. Highway Down
7. Bumpy
8. Highway to Roundabout
9. Ramp to Ramp
22/4/2024 13
2
9
8
7
6
4
5
3
1
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Ramp to Roundabout
• Σύγκλιση
Σωματίδια : 100
Αριθμός
επαναδειγματοληψιών : 31
• Πρόβλεψη vs Πραγματική τιμή
22/4/2024 14
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
• Σφάλματα
• Βάρη
Ramp to Roundabout
• Μετρικές
22/4/2024 15
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Bumpy
• Σύγκλιση
Σωματίδια : 2000
Αριθμός
επαναδειγματοληψιών : 48
• Πρόβλεψη vs Πραγματική Τιμή
22/4/2024 16
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
• Σφάλματα
• Βάρη
Bumpy
• Μετρικές
22/4/2024 17
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Highway to Roundabout
• Σύγκλιση
Σωματίδια : 500
Αριθμός
επαναδειγματοληψιών : 40
• Πρόβλεψη vs Πραγματική Τιμή
22/4/2024 18
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
• Σφάλματα
• Βάρη
Highway to Roundabout
• Μετρικές
22/4/2024 19
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Ramp to Ramp
• Σύγκλιση
σημείο εκκίνησης
Σωματίδια : 500
Αριθμός
επαναδειγματοληψιών : 50
• Πρόβλεψη vs Πραγματική Τιμή
22/4/2024 20
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
• Σφάλματα
• Βάρη
Ramp to Ramp
• Μετρικές
22/4/2024 21
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Συμπεράσματα
● Πιο απαιτητικά τα σημεία με καμπυλότητα και απότομη στροφή.
● Αριθμός σωματιδίων κυμάνθηκε 100~2000.
● Σημαντική η δυναμική ρύθμιση της τυπικής απόκλισης στα δεδομένα της
γωνίας διεύθυνσης.
● Απαραίτητος ο μηχανισμός επιβολής αυστηρής ποινής.
● Μέθοδος επαναδειγματοληψίας όχι βασικός παράγοντας.
● Βέλτιστη αναλογία επαναδειγματοληψίας = 0.5.
● Ευελιξία του αλγορίθμου ύστερα από έναν συνετό συνδυασμό παραμέτρων.
22/4/2024 22
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Προτάσεις για Μελλοντική Εργασία
• Δοκιμή προσαρμοστικού αλγορίθμου σχετικά με τον αριθμό
σωματιδίων (adaptive particle filters).
• Δοκιμή και επικύρωση σε πραγματικό χρόνο.
• Διερεύνηση σε πιο πολύπλοκα περιβάλλοντα.
• Ενσωμάτωση τεχνικών μηχανικής εκμάθησης για τις βέλτιστες
παραμέτρους.
22/4/2024 23
Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω
δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον
Ερωτήσεις;
22/4/2024 24

More Related Content

More from ISSEL

Ανάπτυξη συστήματος ιεραρχικής ομαδοποίησης και διαχείρισης κειμένων για αποκ...
Ανάπτυξη συστήματος ιεραρχικής ομαδοποίησης και διαχείρισης κειμένων για αποκ...Ανάπτυξη συστήματος ιεραρχικής ομαδοποίησης και διαχείρισης κειμένων για αποκ...
Ανάπτυξη συστήματος ιεραρχικής ομαδοποίησης και διαχείρισης κειμένων για αποκ...ISSEL
 
Ανάπτυξη γραφικής διεπαφής σε σύστημα προσομοίωσης ηλεκτρονικών αγορών με στό...
Ανάπτυξη γραφικής διεπαφής σε σύστημα προσομοίωσης ηλεκτρονικών αγορών με στό...Ανάπτυξη γραφικής διεπαφής σε σύστημα προσομοίωσης ηλεκτρονικών αγορών με στό...
Ανάπτυξη γραφικής διεπαφής σε σύστημα προσομοίωσης ηλεκτρονικών αγορών με στό...ISSEL
 
Δημιουργία Ολοκληρωμένου Συστήματος Επαλήθευσης Ορθότητας Ισχυρισμών
Δημιουργία Ολοκληρωμένου Συστήματος Επαλήθευσης Ορθότητας ΙσχυρισμώνΔημιουργία Ολοκληρωμένου Συστήματος Επαλήθευσης Ορθότητας Ισχυρισμών
Δημιουργία Ολοκληρωμένου Συστήματος Επαλήθευσης Ορθότητας ΙσχυρισμώνISSEL
 
Εξόρυξη δεδοµένων για τη δυναµική ενσωµάτωση γνώσης σε πολυπρακτορικά συστήµατα
Εξόρυξη δεδοµένων για τη δυναµική ενσωµάτωση γνώσης σε πολυπρακτορικά συστήµαταΕξόρυξη δεδοµένων για τη δυναµική ενσωµάτωση γνώσης σε πολυπρακτορικά συστήµατα
Εξόρυξη δεδοµένων για τη δυναµική ενσωµάτωση γνώσης σε πολυπρακτορικά συστήµαταISSEL
 
Ανάπτυξη Μηχανισμών Αυτοματοποίησης των διαδικασιών κατασκευής συστημάτων λο...
Ανάπτυξη Μηχανισμών Αυτοματοποίησης των  διαδικασιών κατασκευής συστημάτων λο...Ανάπτυξη Μηχανισμών Αυτοματοποίησης των  διαδικασιών κατασκευής συστημάτων λο...
Ανάπτυξη Μηχανισμών Αυτοματοποίησης των διαδικασιών κατασκευής συστημάτων λο...ISSEL
 
ΕΥΦΥΗΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ ΤΟΥ ΒΑΘΜΟΥ ΔΙΑΤΗΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΕΡΓΩΝ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΜΕ...
ΕΥΦΥΗΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ ΤΟΥ ΒΑΘΜΟΥ ΔΙΑΤΗΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΕΡΓΩΝ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΜΕ...ΕΥΦΥΗΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ ΤΟΥ ΒΑΘΜΟΥ ΔΙΑΤΗΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΕΡΓΩΝ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΜΕ...
ΕΥΦΥΗΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ ΤΟΥ ΒΑΘΜΟΥ ΔΙΑΤΗΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΕΡΓΩΝ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΜΕ...ISSEL
 
Μηχανισμοί αυτοματοποίησης διαδικασιών σχεδίασης, υλοποίησης και ανάπτυξης λο...
Μηχανισμοί αυτοματοποίησης διαδικασιών σχεδίασης, υλοποίησης και ανάπτυξης λο...Μηχανισμοί αυτοματοποίησης διαδικασιών σχεδίασης, υλοποίησης και ανάπτυξης λο...
Μηχανισμοί αυτοματοποίησης διαδικασιών σχεδίασης, υλοποίησης και ανάπτυξης λο...ISSEL
 
Εξόρυξη δεδομένων τεχνολογίας λογισμικού για επαναχρησιμοποίηση λογισμικού
Εξόρυξη δεδομένων τεχνολογίας λογισμικού για επαναχρησιμοποίηση λογισμικούΕξόρυξη δεδομένων τεχνολογίας λογισμικού για επαναχρησιμοποίηση λογισμικού
Εξόρυξη δεδομένων τεχνολογίας λογισμικού για επαναχρησιμοποίηση λογισμικούISSEL
 
Ανάλυση ∆εδοµένων ΄Εργων Λογισµικού για Ανάπτυξη σε Νέα Πεδία Εφαρµογής
Ανάλυση ∆εδοµένων ΄Εργων Λογισµικού για Ανάπτυξη σε Νέα Πεδία ΕφαρµογήςΑνάλυση ∆εδοµένων ΄Εργων Λογισµικού για Ανάπτυξη σε Νέα Πεδία Εφαρµογής
Ανάλυση ∆εδοµένων ΄Εργων Λογισµικού για Ανάπτυξη σε Νέα Πεδία ΕφαρµογήςISSEL
 
Camera-based localization of annotated objects in indoor environments
Camera-based localization of annotated objects in indoor environmentsCamera-based localization of annotated objects in indoor environments
Camera-based localization of annotated objects in indoor environmentsISSEL
 
Εντοπισμός θέσης επισημασμένου αντικειμένου σε εσωτερικό χώρο με χρήση πολλαπ...
Εντοπισμός θέσης επισημασμένου αντικειμένου σε εσωτερικό χώρο με χρήση πολλαπ...Εντοπισμός θέσης επισημασμένου αντικειμένου σε εσωτερικό χώρο με χρήση πολλαπ...
Εντοπισμός θέσης επισημασμένου αντικειμένου σε εσωτερικό χώρο με χρήση πολλαπ...ISSEL
 
Design and implementation of an automation mechanism to automatically develop...
Design and implementation of an automation mechanism to automatically develop...Design and implementation of an automation mechanism to automatically develop...
Design and implementation of an automation mechanism to automatically develop...ISSEL
 
ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ ΑΥΤΟΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ ΕΝΤΟΛ...
ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ ΑΥΤΟΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ ΕΝΤΟΛ...ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ ΑΥΤΟΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ ΕΝΤΟΛ...
ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ ΑΥΤΟΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ ΕΝΤΟΛ...ISSEL
 
Static Analysis of Python code and Identification of Potential Security Vulne...
Static Analysis of Python code and Identification of Potential Security Vulne...Static Analysis of Python code and Identification of Potential Security Vulne...
Static Analysis of Python code and Identification of Potential Security Vulne...ISSEL
 
Στατική Ανάλυση Κώδικα Python και Αναγνώριση Πιθανών Ευπαθειών Ασφαλείας για ...
Στατική Ανάλυση Κώδικα Python και Αναγνώριση Πιθανών Ευπαθειών Ασφαλείας για ...Στατική Ανάλυση Κώδικα Python και Αναγνώριση Πιθανών Ευπαθειών Ασφαλείας για ...
Στατική Ανάλυση Κώδικα Python και Αναγνώριση Πιθανών Ευπαθειών Ασφαλείας για ...ISSEL
 
Design and Development of an Authorization and Access Control Mechanism for C...
Design and Development of an Authorization and Access Control Mechanism for C...Design and Development of an Authorization and Access Control Mechanism for C...
Design and Development of an Authorization and Access Control Mechanism for C...ISSEL
 
Σχεδίαση και Ανάπτυξη Μηχανισμού Εξουσιοδότησης και Ελέγχου Πρόσβασης σε Συνο...
Σχεδίαση και Ανάπτυξη Μηχανισμού Εξουσιοδότησης και Ελέγχου Πρόσβασης σε Συνο...Σχεδίαση και Ανάπτυξη Μηχανισμού Εξουσιοδότησης και Ελέγχου Πρόσβασης σε Συνο...
Σχεδίαση και Ανάπτυξη Μηχανισμού Εξουσιοδότησης και Ελέγχου Πρόσβασης σε Συνο...ISSEL
 
Analysis and profiling of developer profiles using data mining techniques fro...
Analysis and profiling of developer profiles using data mining techniques fro...Analysis and profiling of developer profiles using data mining techniques fro...
Analysis and profiling of developer profiles using data mining techniques fro...ISSEL
 
Ανάλυση και μοντελοποίηση προφίλ προγραμματιστών μέσω τεχνικών εξόρυξης γνώση...
Ανάλυση και μοντελοποίηση προφίλ προγραμματιστών μέσω τεχνικών εξόρυξης γνώση...Ανάλυση και μοντελοποίηση προφίλ προγραμματιστών μέσω τεχνικών εξόρυξης γνώση...
Ανάλυση και μοντελοποίηση προφίλ προγραμματιστών μέσω τεχνικών εξόρυξης γνώση...ISSEL
 
TOWARDS AN AUTOMATED SOURCE CODE FORMATTING SYSTEM
TOWARDS AN AUTOMATED SOURCE CODE FORMATTING SYSTEMTOWARDS AN AUTOMATED SOURCE CODE FORMATTING SYSTEM
TOWARDS AN AUTOMATED SOURCE CODE FORMATTING SYSTEMISSEL
 

More from ISSEL (20)

Ανάπτυξη συστήματος ιεραρχικής ομαδοποίησης και διαχείρισης κειμένων για αποκ...
Ανάπτυξη συστήματος ιεραρχικής ομαδοποίησης και διαχείρισης κειμένων για αποκ...Ανάπτυξη συστήματος ιεραρχικής ομαδοποίησης και διαχείρισης κειμένων για αποκ...
Ανάπτυξη συστήματος ιεραρχικής ομαδοποίησης και διαχείρισης κειμένων για αποκ...
 
Ανάπτυξη γραφικής διεπαφής σε σύστημα προσομοίωσης ηλεκτρονικών αγορών με στό...
Ανάπτυξη γραφικής διεπαφής σε σύστημα προσομοίωσης ηλεκτρονικών αγορών με στό...Ανάπτυξη γραφικής διεπαφής σε σύστημα προσομοίωσης ηλεκτρονικών αγορών με στό...
Ανάπτυξη γραφικής διεπαφής σε σύστημα προσομοίωσης ηλεκτρονικών αγορών με στό...
 
Δημιουργία Ολοκληρωμένου Συστήματος Επαλήθευσης Ορθότητας Ισχυρισμών
Δημιουργία Ολοκληρωμένου Συστήματος Επαλήθευσης Ορθότητας ΙσχυρισμώνΔημιουργία Ολοκληρωμένου Συστήματος Επαλήθευσης Ορθότητας Ισχυρισμών
Δημιουργία Ολοκληρωμένου Συστήματος Επαλήθευσης Ορθότητας Ισχυρισμών
 
Εξόρυξη δεδοµένων για τη δυναµική ενσωµάτωση γνώσης σε πολυπρακτορικά συστήµατα
Εξόρυξη δεδοµένων για τη δυναµική ενσωµάτωση γνώσης σε πολυπρακτορικά συστήµαταΕξόρυξη δεδοµένων για τη δυναµική ενσωµάτωση γνώσης σε πολυπρακτορικά συστήµατα
Εξόρυξη δεδοµένων για τη δυναµική ενσωµάτωση γνώσης σε πολυπρακτορικά συστήµατα
 
Ανάπτυξη Μηχανισμών Αυτοματοποίησης των διαδικασιών κατασκευής συστημάτων λο...
Ανάπτυξη Μηχανισμών Αυτοματοποίησης των  διαδικασιών κατασκευής συστημάτων λο...Ανάπτυξη Μηχανισμών Αυτοματοποίησης των  διαδικασιών κατασκευής συστημάτων λο...
Ανάπτυξη Μηχανισμών Αυτοματοποίησης των διαδικασιών κατασκευής συστημάτων λο...
 
ΕΥΦΥΗΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ ΤΟΥ ΒΑΘΜΟΥ ΔΙΑΤΗΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΕΡΓΩΝ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΜΕ...
ΕΥΦΥΗΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ ΤΟΥ ΒΑΘΜΟΥ ΔΙΑΤΗΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΕΡΓΩΝ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΜΕ...ΕΥΦΥΗΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ ΤΟΥ ΒΑΘΜΟΥ ΔΙΑΤΗΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΕΡΓΩΝ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΜΕ...
ΕΥΦΥΗΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ ΤΟΥ ΒΑΘΜΟΥ ΔΙΑΤΗΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΕΡΓΩΝ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΜΕ...
 
Μηχανισμοί αυτοματοποίησης διαδικασιών σχεδίασης, υλοποίησης και ανάπτυξης λο...
Μηχανισμοί αυτοματοποίησης διαδικασιών σχεδίασης, υλοποίησης και ανάπτυξης λο...Μηχανισμοί αυτοματοποίησης διαδικασιών σχεδίασης, υλοποίησης και ανάπτυξης λο...
Μηχανισμοί αυτοματοποίησης διαδικασιών σχεδίασης, υλοποίησης και ανάπτυξης λο...
 
Εξόρυξη δεδομένων τεχνολογίας λογισμικού για επαναχρησιμοποίηση λογισμικού
Εξόρυξη δεδομένων τεχνολογίας λογισμικού για επαναχρησιμοποίηση λογισμικούΕξόρυξη δεδομένων τεχνολογίας λογισμικού για επαναχρησιμοποίηση λογισμικού
Εξόρυξη δεδομένων τεχνολογίας λογισμικού για επαναχρησιμοποίηση λογισμικού
 
Ανάλυση ∆εδοµένων ΄Εργων Λογισµικού για Ανάπτυξη σε Νέα Πεδία Εφαρµογής
Ανάλυση ∆εδοµένων ΄Εργων Λογισµικού για Ανάπτυξη σε Νέα Πεδία ΕφαρµογήςΑνάλυση ∆εδοµένων ΄Εργων Λογισµικού για Ανάπτυξη σε Νέα Πεδία Εφαρµογής
Ανάλυση ∆εδοµένων ΄Εργων Λογισµικού για Ανάπτυξη σε Νέα Πεδία Εφαρµογής
 
Camera-based localization of annotated objects in indoor environments
Camera-based localization of annotated objects in indoor environmentsCamera-based localization of annotated objects in indoor environments
Camera-based localization of annotated objects in indoor environments
 
Εντοπισμός θέσης επισημασμένου αντικειμένου σε εσωτερικό χώρο με χρήση πολλαπ...
Εντοπισμός θέσης επισημασμένου αντικειμένου σε εσωτερικό χώρο με χρήση πολλαπ...Εντοπισμός θέσης επισημασμένου αντικειμένου σε εσωτερικό χώρο με χρήση πολλαπ...
Εντοπισμός θέσης επισημασμένου αντικειμένου σε εσωτερικό χώρο με χρήση πολλαπ...
 
Design and implementation of an automation mechanism to automatically develop...
Design and implementation of an automation mechanism to automatically develop...Design and implementation of an automation mechanism to automatically develop...
Design and implementation of an automation mechanism to automatically develop...
 
ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ ΑΥΤΟΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ ΕΝΤΟΛ...
ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ ΑΥΤΟΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ ΕΝΤΟΛ...ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ ΑΥΤΟΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ ΕΝΤΟΛ...
ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ ΑΥΤΟΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ ΕΝΤΟΛ...
 
Static Analysis of Python code and Identification of Potential Security Vulne...
Static Analysis of Python code and Identification of Potential Security Vulne...Static Analysis of Python code and Identification of Potential Security Vulne...
Static Analysis of Python code and Identification of Potential Security Vulne...
 
Στατική Ανάλυση Κώδικα Python και Αναγνώριση Πιθανών Ευπαθειών Ασφαλείας για ...
Στατική Ανάλυση Κώδικα Python και Αναγνώριση Πιθανών Ευπαθειών Ασφαλείας για ...Στατική Ανάλυση Κώδικα Python και Αναγνώριση Πιθανών Ευπαθειών Ασφαλείας για ...
Στατική Ανάλυση Κώδικα Python και Αναγνώριση Πιθανών Ευπαθειών Ασφαλείας για ...
 
Design and Development of an Authorization and Access Control Mechanism for C...
Design and Development of an Authorization and Access Control Mechanism for C...Design and Development of an Authorization and Access Control Mechanism for C...
Design and Development of an Authorization and Access Control Mechanism for C...
 
Σχεδίαση και Ανάπτυξη Μηχανισμού Εξουσιοδότησης και Ελέγχου Πρόσβασης σε Συνο...
Σχεδίαση και Ανάπτυξη Μηχανισμού Εξουσιοδότησης και Ελέγχου Πρόσβασης σε Συνο...Σχεδίαση και Ανάπτυξη Μηχανισμού Εξουσιοδότησης και Ελέγχου Πρόσβασης σε Συνο...
Σχεδίαση και Ανάπτυξη Μηχανισμού Εξουσιοδότησης και Ελέγχου Πρόσβασης σε Συνο...
 
Analysis and profiling of developer profiles using data mining techniques fro...
Analysis and profiling of developer profiles using data mining techniques fro...Analysis and profiling of developer profiles using data mining techniques fro...
Analysis and profiling of developer profiles using data mining techniques fro...
 
Ανάλυση και μοντελοποίηση προφίλ προγραμματιστών μέσω τεχνικών εξόρυξης γνώση...
Ανάλυση και μοντελοποίηση προφίλ προγραμματιστών μέσω τεχνικών εξόρυξης γνώση...Ανάλυση και μοντελοποίηση προφίλ προγραμματιστών μέσω τεχνικών εξόρυξης γνώση...
Ανάλυση και μοντελοποίηση προφίλ προγραμματιστών μέσω τεχνικών εξόρυξης γνώση...
 
TOWARDS AN AUTOMATED SOURCE CODE FORMATTING SYSTEM
TOWARDS AN AUTOMATED SOURCE CODE FORMATTING SYSTEMTOWARDS AN AUTOMATED SOURCE CODE FORMATTING SYSTEM
TOWARDS AN AUTOMATED SOURCE CODE FORMATTING SYSTEM
 

Autonomous car position calculation with particle filters using traffic data in a simulated environment

  • 1. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Διπλωματική Εργασία Εκπόνηση: Ανανιάδου Χριστίνα 478 Επίβλεψη: Καθηγητής Ανδρέας Συμεωνίδης Μεταδιδακτορικός ερευνητής Εμμανουήλ Τσαρδούλιας
  • 2. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Διάρθρωση Παρουσίασης ● Επισκόπηση Προβλήματος ● Θεωρητικό Υπόβαθρο ● Μεθοδολογία και Υλοποίηση ● Πειράματα και Αποτελέσματα ● Συμπεράσματα και Μελλοντικές Προτάσεις 22/4/2024 2
  • 3. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Επισκόπηση Προβλήματος Bosch Future Mobility Challenge (BFMC) Competition 22/4/2024 3 Γράφος με 467 κατευθυνόμενους κόμβους και 567 άκρες
  • 4. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Επισκόπηση Προβλήματος ● Υπολογισμός της θέσης του ρομπότ σε δεδομένο χάρτη λαμβάνοντας δεδομένα κίνησης. ● Χρήση αλγορίθμου των particle filters. ● Διερεύνηση στις παραμέτρους του αλγορίθμου με σκοπό τη βελτιστοποίηση του. 22/4/2024 4
  • 5. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Θεωρητικό Υπόβαθρο Προσδιορισμός θέσης ρομπότ (Robot Localization) • Διαδικασία εύρεσης της θέσης και προσανατολισμού ενός κινητού ρομπότ σε σχέση με το περιβάλλον του. • Χρήση δεδομένων από τους αισθητήρες που διαθέτει. • Σενάριο μελέτης -> το ρομπότ γνωρίζει την αρχική του θέση. 22/4/2024 5
  • 6. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Θεωρητικό Υπόβαθρο Αλγόριθμος των φίλτρων σωματιδίων (Particle Filters) • Επαναληπτική εκτίμηση της κατάστασης ενός συστήματος. • Κάθε εκτίμηση αναπαρίσταται από ένα σωματίδιo. • Κάθε σωματίδιο έχει ένα βάρος για το πόσο καλή είναι η εκτίμηση του. • Τα σωματίδια μπορούν να προσαρμοστούν σε μη γραμμικά μοντέλα -> μεγαλύτερη ευελιξία. 22/4/2024 6
  • 7. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Θεωρητικό Υπόβαθρο Βήματα: • Αρχικοποίηση (Initialization) • Πρόβλεψη (Prediction) • Ενημέρωση (Update) • Επαναδειγματοληψία (Resample) • Επαλήθευση (Estimate) • Επανάληψη ή Τερματισμός (Restart/Terminate) 22/4/2024 7
  • 8. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Μεθοδολογία και Υλοποίηση ● Βήμα 1: Συλλογή δεδομένων κίνησης μέσω Gazebo • Μεταβλητές: - Το μονοπάτι διαδρομής (χειροκίνητα) - Το σημείο εκκίνησης/τερματισμού (line keeping) - Η ταχύτητα κίνησης • Δεδομένα συλλογής ανά timestamp: - Ταχύτητα κίνησης και γωνία steering angle - Πραγματική θέση και προσανατολισμός για επαλήθευση 22/4/2024 8
  • 9. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Μεθοδολογία και Υλοποίηση ● Μοντέλο κίνησης (Kinematic Bicycle Model) Είσοδοι: v, δ -> ταχύτητα και steering angle Έξοδοι: x, y, θ -> θέση x, y, προσανατολισμός θ 22/4/2024 9
  • 10. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Μεθοδολογία και Υλοποίηση ● Αρχικοποίηση - αριθμός σωματιδίων (default=100) - αρχική διασπορά σωματιδίων ● Προσθήκη θορύβου στα δεδομένα κίνησης - Gaussian κατανομή που ορίζαμε την τυπική απόκλιση - δυναμική προσθήκη για steer angle σε σχέση με το αν βρίσκεται σε γωνία ● Επαναδειγματοληψία - Multinomial, residual, stratified, systematic - Νeff < resampling_threshold (0.5, 0.75) , N𝑒𝑓𝑓 = 1 𝑖=0 𝑁 (𝑤𝑖)2 - Επαναδειγματοληψία σε γωνία 22/4/2024 10
  • 11. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Μεθοδολογία και Υλοποίηση ● Υπολογισμός βαρών - Ποινή για τα particles έξω από την λωρίδα weight ~ 0, when distance > L/2, L: πλάτος λωρίδας - Επιβράβευση για τα particles που μένουν μέσα στη λωρίδα weight = 1 − 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑒 𝐿 2 22/4/2024 11
  • 12. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Μεθοδολογία και Υλοποίηση ● Παράμετροι που διερευνήθηκαν: - αριθμός σωματιδίων - αρχική διασπορά σωματιδίων - διακύμανση σε ταχύτητα και steering angle - μέθοδος επαναδειγματοληψίας - όριο για επαναδειγματοληψία (resampling_threshold) - επαναδειγματοληψία σε γωνία - μέθοδος υπολογισμού βαρών 22/4/2024 12
  • 13. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Πειράματα και Αποτελέσματα 1. Ramp to Roundabout 2. Roundabout to Ramp 3. Parking to Roundabout 4. Roundabout to Parking 5. Highway Up 6. Highway Down 7. Bumpy 8. Highway to Roundabout 9. Ramp to Ramp 22/4/2024 13 2 9 8 7 6 4 5 3 1
  • 14. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Ramp to Roundabout • Σύγκλιση Σωματίδια : 100 Αριθμός επαναδειγματοληψιών : 31 • Πρόβλεψη vs Πραγματική τιμή 22/4/2024 14
  • 15. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον • Σφάλματα • Βάρη Ramp to Roundabout • Μετρικές 22/4/2024 15
  • 16. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Bumpy • Σύγκλιση Σωματίδια : 2000 Αριθμός επαναδειγματοληψιών : 48 • Πρόβλεψη vs Πραγματική Τιμή 22/4/2024 16
  • 17. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον • Σφάλματα • Βάρη Bumpy • Μετρικές 22/4/2024 17
  • 18. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Highway to Roundabout • Σύγκλιση Σωματίδια : 500 Αριθμός επαναδειγματοληψιών : 40 • Πρόβλεψη vs Πραγματική Τιμή 22/4/2024 18
  • 19. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον • Σφάλματα • Βάρη Highway to Roundabout • Μετρικές 22/4/2024 19
  • 20. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Ramp to Ramp • Σύγκλιση σημείο εκκίνησης Σωματίδια : 500 Αριθμός επαναδειγματοληψιών : 50 • Πρόβλεψη vs Πραγματική Τιμή 22/4/2024 20
  • 21. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον • Σφάλματα • Βάρη Ramp to Ramp • Μετρικές 22/4/2024 21
  • 22. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Συμπεράσματα ● Πιο απαιτητικά τα σημεία με καμπυλότητα και απότομη στροφή. ● Αριθμός σωματιδίων κυμάνθηκε 100~2000. ● Σημαντική η δυναμική ρύθμιση της τυπικής απόκλισης στα δεδομένα της γωνίας διεύθυνσης. ● Απαραίτητος ο μηχανισμός επιβολής αυστηρής ποινής. ● Μέθοδος επαναδειγματοληψίας όχι βασικός παράγοντας. ● Βέλτιστη αναλογία επαναδειγματοληψίας = 0.5. ● Ευελιξία του αλγορίθμου ύστερα από έναν συνετό συνδυασμό παραμέτρων. 22/4/2024 22
  • 23. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Προτάσεις για Μελλοντική Εργασία • Δοκιμή προσαρμοστικού αλγορίθμου σχετικά με τον αριθμό σωματιδίων (adaptive particle filters). • Δοκιμή και επικύρωση σε πραγματικό χρόνο. • Διερεύνηση σε πιο πολύπλοκα περιβάλλοντα. • Ενσωμάτωση τεχνικών μηχανικής εκμάθησης για τις βέλτιστες παραμέτρους. 22/4/2024 23
  • 24. Υπολογισμός θέσης αυτόνομου αυτοκινήτου μέσω δεδομένων κίνησης σε προσομοιωμένο περιβάλλον Ερωτήσεις; 22/4/2024 24