ROBOTS DE EXTERIORES - Centro de Automática y Robótica

4 Robots de exteriores
niendo en cuenta que el submapa al completo tiene que ser introducido en
el filtro, todos los vectores de estado de la posición global de las marcas Y i
tienen que ser incluidos en el vector de estado total X . Por lo tanto se puede
definir el vector de estado X = ( X
) T
v
Y1
Y2
L y su correspondiente
matriz de covarianza P.
2.2 Modelo de Movimiento
El primer paso para construir el modelo de movimiento consiste en predecir
el vector de próximo estado y su matriz de covarianza. En este caso
el objeto a modelar es un vehículo móvil. Nuestro modelo está basado en
una aplicación más general (ver (Schleicher, 2006)). Éste asume una velocidad
constante (tanto lineal como angular) en cada paso del filtro. Sólo
existirán cambios de velocidad aleatorios al avanzar de un paso al siguiente,
lo que conduce a la definición del denominado modelo de impulso (impulse
model). Para poder aplicarlo a la navegación de un vehículo móvil se
han aplicando una serie de restricciones al modelo. Estas restricciones consisten
en reducir la incertidumbre del movimiento en la dirección del eje
“y” (vertical a la dirección de avance), así como la incertidumbre en las rotaciones
alrededor de los ejes “z” (dirección de avance) y “x” ( trasversal a
la dirección de avance).
De acuerdo con este modelo, para predecir el próximo estado del vehículo,
se define la función f ( [ ] ) T
v
= X
rob
+ vrob
⋅∆t
q
rob
× q ω⋅∆t
vrob
ω . El
término q[ ω ⋅ ∆t]
representa la transformación de un vector de 3 componentes
en el denominado quaternion, de 4 componentes. Asumiendo que el
mapa no cambia a lo largo del tiempo, las posiciones absolutas de las marcas
Y deben continuar siendo las mismas de un estado al siguiente.
i
2.3 Modelo de Medida
Las medidas visuales se obtienen a partir de las posiciones de las marcas
“visibles”. En nuestro sistema definimos cada uno de los vectores de
predicción de medida h ( ) T
i
= hix
hiy
h como la posición 3D de la marca
iz
correspondiente respecto al sistema de coordenadas del vehículo. Para
elegir la marca a medir, es necesario definir algunos criterios de selección.
Estos criterios se basarán en la “visibilidad” de la marca, es decir, si su
apariencia es suficientemente semejante a la original (cuando la marca fue
inicializada). Esta condición se calcula basándose en la distancia relativa y
ángulo del punto de vista respecto de las obtenidas en la fase de inicialización
(ver Fig. 1).