Navigáció és pályatervezés

A tantárgy angol neve: Navigation and Motion Planning

Adatlap utolsó módosítása: 2018. március 12.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki szak, MSc képzés

Intelligens robotok és járművek mellékspecializáció

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIIIMA13 2 2/1/0/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Gincsainé Dr. Szádeczky-Kardoss Emese,
4. A tantárgy előadója

Dr. Harmati István

Dr. Kiss Bálint

Gincsainé Dr. Szádeczky-Kardoss Emese

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Matematika, Szabályozástechnika
6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIIIM271" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIIIM271", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:
-
7. A tantárgy célkitűzése

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.

8. A tantárgy részletes tematikája

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). 

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) A tárgy előadásból és az előadás anyagát illusztráló gyakorlatokból áll.
10. Követelmények 1 zárthelyi a szorgalmi időszakban. Az aláírás feltétele legalább elégséges zárthelyi osztályzat. Eredménye 20% arányban beszámít a vizsgajegybe.
11. Pótlási lehetőségek A zárthelyi a szorgalmi időszakban egy alkalommal pótolható, vagy annak eredménye egy alkalommal javítható. A zárthelyi a pótlási héten nem pótolható, illetve nem javítható.
12. Konzultációs lehetőségek Zárthelyi előtti héten hallgatói igény szerint.
13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Elektronikus segédanyagok a tanszék oktatási portálján.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra42
Félévközi készülés órákra28
Felkészülés zárthelyire18
Házi feladat elkészítése0
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása0
Vizsgafelkészülés32
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Dr. Kis László 

Dr. Kiss Bálint