Τεχνικές Εκτίμησης Θέσης Και Κατεύθυνσης Κινούμενου Στόχου Σε Συστήματα Εικονικής Πραγματικότητας

Abstract

Ο σκοπός της διπλωματικής αυτής εργασίας ήταν η μελέτη, σύγκριση και προγραμματιστική υλοποίηση τεχνικών για τον εντοπισμό (tracking) ενός κινούμενου στόχου σε τρισδιάστατο εσωτερικό χώρο, με χρήση μεθόδων trilateration. Τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματα της εργασίας θα χρησιμοποιηθούν σε ένα σύστημα Εικονικής Πραγματικότητας για την ανίχνευση των διαδοχικών θέσεων του χρήστη σε πραγματικό χρόνο, καθώς αυτός θα κινείται στον χώρο με τυχαίο τρόπο. Επομένως, απώτερος στόχος της εργασίας ήταν η εύρεση της βέλτιστης μεθόδου, όσον αφορά την ακρίβεια, αλλά και την ταχύτητα της εκτίμησης. Το σύστημα ανίχνευσης, το οποίο πρόκειται να υλοποιηθεί με βάση τις τεχνικές αυτές θα λειτουργεί, κάνοντας χρήση ακουστικών κυμάτων.Οι τεχνικές, οι οποίες εξετάστηκαν ήταν κάποιοι αλγόριθμοι τριμεροποίησης (trilateration), και τα φίλτρα Kalman. Από τους αλγορίθμους trilateration εξετάστηκαν ο αλγόριθμος με χρήση σειρών Taylor, ο αλγόριθμος αλγεβρικής επίλυσης και ο αλγόριθμος μέγιστης πιθανοφάνειας, ενώ από τα φίλτρα Kalman, τα φίλτρα σταθερής ταχύτητας, σταθερής επιτάχυνσης, σταθερής γωνιακής ταχύτητας, καθώς και το φίλτρο αλληλεπιδρούμενων πολλαπλών μοντέλων (ΙΜΜ), το οποίο συνδυάζει τα φίλτρα αυτά. Όλοι οι αλγόριθμοι και τα φίλτρα υλοποιήθηκαν με χρήση του προγράμματος Matlab. Τα αποτελέσματα όλων των τεχνικών, βασίστηκαν αποκλειστικά σε θεωρητικές κινήσεις, οι οποίες υλοποιήθηκαν προγραμματιστικά και δεν έγινε εξέταση των τεχνικών με χρήση πραγματικών δεδομένων.Πέραν των συστημάτων Εικονικής Πραγματικότητας, για τα οποία προορίζεται η μελέτη, οι τεχνικές, οι οποίες αναλύονται μπορούν να βρουν εφαρμογή και σε άλλα συστήματα εντοπισμού, όπως είναι τα ραντάρ παρακολούθησης εσωτερικού χώρου. Η γενικότητα με την οποία έγινε η περιγραφή επιτρέπει την χρήση των τεχνικών αυτών σε οποιοδήποτε σύστημα, απαιτεί αλγόριθμους ανίχνευσης κίνησης.