In dieser Arbeit wird ein Kalman-Filter vorgestellt, das in seine Schätzung physikalische oder durch die Planung vorgegebene Nebenbedingungen einbezieht. Dabei wird das Augenmerk explizit auf die Nichtlinearitäten in den Gleichungen und die stochastischen Eigenschaften der Zufallsvariablen gerichtet. Zugrunde liegen die gewonnenen Erkenntnisse aus dem Sigma-Punkt (SP) Kalman-Filter, bei dem zur Linearisierung die deterministisch gewählten SP durch nichtlineare Gleichungen transformiert werden. Es werden zwei unterschiedliche Ansätze zur Berücksichtigung der Nebenbedingungen vorgestellt. Der erste Ansatz basiert auf der Verschiebung der SP, dem zweiten liegt ein Optimierungsproblem zugrunde. Um das Optimierungsproblem zu lösen, bedient man sich der aktuellen Methoden aus der Mathematik. In Folge dessen werden zwei Filterverfahren entwickelt: Das Innere-Punkte Kalman-Filter, das ausgehend von einem Startpunkt eine Folge von Inneren Punkten generiert, und das Sequential-Quadratic-Programming Kalman-Filter, bei dem in jedem Iterationsschritt ein quadratisches Optimierungsproblem gelöst wird. Die Filterverfahren werden anhand eines praktischen Beispiels, der inertialen Navigation, getestet. Dabei wird ein mobiler Roboter mit einer kostengünstigen IMU (Inertial Measurement Unit) ausgestattet, um dessen Bewegung in einer bekannten, beschränkten Umgebung zu erfassen. Es wird gezeigt, dass die Schätzung der Position unter Berücksichtigung der Nebenbedingungen stets ein sinnvolles und genaueres Ergebnis liefert.
Aktualisiert: 2023-05-15
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In diesem Buch wird die Funktionsweise eines Radarsensors im Verkehrsbeobachtungsbereich aufgezeigt, wobei speziell auf die Objektverfolgung einzelner Radarobjekte eingegangen wird. Dieser Radarsensor ist stationär und beobachtet einen festen Straßenabschnitt. Es wird untersucht, wie sehr die Objektverfolgung des Radarsensors davon profitieren würde, Informationen über die beobachteten Straßenverläufe im Filterprozess zu benutzen. Dazu wird ein Verfahren aufgezeigt, wie aus den Radardaten selbst in einer Installationsphase diese Informationen über die Straßenläufe ermittelt und genutzt werden können, so dass sich eine Verbesserung in der Objektverfolgung ergibt.
Aktualisiert: 2021-04-16
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Automatisiertes Fahren in urbaner Umgebung ist eines der großen Zukunftsthemen. Der Wahrnehmung des Fahrzeug-Umfelds kommt dabei eine Schlüsselrolle zu. Diese Arbeit beschreibt die Konzeption, Realisierung und anschließende Bewertung eines Systems zur Umfeldwahrnehmung unter Nutzung eines hochauflösenden Lasersensors. Dessen dichte Punktwolke ist in der Lage, das Umfeld detailliert zu erfassen, stellt jedoch zugleich hohe Anforderungen an die Effizienz der Algorithmen für einen Einsatz unter Echtzeitbedingungen. Ausgehend von einer effizienten Datenindizierung werden Algorithmen zur schrittweisen Abstraktion und Klassifikation der Punktdaten erläutert, beispielsweise zur Klassifikation der Bodenoberfläche, zur Segmentierung und zur Beweglichkeitsklassifikation. Die Ergebnisse dieses Prozesses bilden die Eingangsdaten für die Repräsentation des Umfelds durch ein hybrides Umfeldmodell. Ein gitterbasierter Ansatz beschreibt hierbei stationäre Anteile in Form einer semantischen Karte. Bewegliche Verkehrsteilnehmer werden durch einen objektbasierten Ansatz auf Grundlage rekursiver Schätzverfahren und unter spezieller Berücksichtigung von Verdeckungen modelliert. Eine abschließende szenarienbasierte Evaluation zeigt die Leistungsfähigkeit des Systems im Rahmen der vorgegebenen Anwendungsszenarien für innerstädtisches automatisiertes Fahren.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Aktualisiert: 2023-04-04
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Aktualisiert: 2023-04-01
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Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für das automatisierte Fahren
Dieses Buch behandelt Methoden der Signalverarbeitung und des maschinellen Lernens, die in der integralen Fahrzeugsicherheit und für das automatisierte Fahren benötigt werden. Es vermittelt die mathematischen Grundlagen, um eigene Algorithmen für automatisierte Eingriffe in die Fahrzeugführung zu entwerfen und zu implementieren. Das Buch wendet sich an Ingenieure/-innen aus dem Bereich Automotive sowie an Studierende und Promovierende der Ingenieurwissenschaften.
Folgende Themen werden behandelt:- Maschinelles Lernen (inklusive Deep Learning): Grundlagen und Anwendungen für das automatisierte Fahren, Convolutional Neural Networks, Random Forest, Autoencoder- Statistische Signalverarbeitung: Grundlagen der statistischen Filterung sowie Tracking von Objekten in der Fahrzeugumgebung, Kalman-Filter, Fusion von Sensordaten- Fahrzeugmodelle und Trajektorien: Fahrdynamikmodelle für die aktive Fahrzeugsicherheit und das automatisierte Fahren, Trajektorienplanung und Trajektorienfolgeregler, Kollisionsmodelle für die passive Fahrzeugsicherheit- Zeit- und Frequenzdarstellung von Signalen (z. B. Filterung von Beschleunigungssignalen in Airbag-Steuergeräten)- Mathematische Grundlagen für den Entwurf von Algorithmen: Lineare Algebra, Optimierung, Wahrscheinlichkeitstheorie und Lineare Systeme
Die einzelnen Schwerpunkte werden durch Übungsaufgaben mit Musterlösungen veranschaulicht. Für Übungsaufgaben, bei denen es erforderlich ist, werden Matlab-Skripte zur Verfügung gestellt.
Aktualisiert: 2023-05-02
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Im Buch „Computergrafik und Bildverarbeitung“ finden Sie alles, was Sie für Studium und Praxis über Generierung und Verarbeitung von digitalen Bildern wissen möchten und wie Sie es anwenden. Das erfolgreiche didaktische Konzept wurde weiterentwickelt und liegt ab dieser vierten Auflage in zwei Teilen vor. Band I führt den Leser durch die Themen der Computergrafik. Dabei werden das alte und neue OpenGL parallel dargestellt, um einen guten Zugang für Einsteiger und einen leichteren Übergang für Fortgeschrittene zu gewährleisten. Band II führt den Leser durch die digitale Bildverarbeitung, die mit Ihren Verfahren die Grundlagen für praktische Anwendungen von bildauswertenden und bildgenerierenden Systemen in vielen Bereichen bildet. Profitieren Sie von dem kostenlosen Online-Service: Bildverarbeitungswerkzeuge, Beispiel-Software und interaktive Vorlesungen (als HTML-Seiten mit Java-Applets und Praktikumsaufgaben).
Aktualisiert: 2023-04-04
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Es ist notwendig, dass die Zustände aller Zellen innerhalb einer Lithium-Ionen-Batterie bekannt sind, um einen sicheren und optimalen Betrieb zu gewährleisten. Zur Ermittlung dieser Zustände werden in dieser Arbeit drei neue Methoden zur verteilten Zustandsschätzung hergeleitet, welche auf fraktionalen Modellen und dem Kalman-Filter basieren. Mithilfe dieser Verfahren lassen sich zusätzlich die Teilströme der Batterie schätzen, wodurch sich Sensoren einsparen lassen. It is necessary that the states of all cells of a lithium ion battery are known to guarantee a safe and optimal operation. In order to determine these states, three new methods for distributed state estimation which are based on fractional models and on the Kalman filter are derived in this work. Using these techniques, the branch currents of the battery can be additionally estimated to save sensors.
Aktualisiert: 2021-02-11
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Im Buch „Bildverarbeitung“ finden Sie Grundlagen für Studium und Praxis über die Verarbeitung von digitalen Bildern. Beide Bände des Standardwerks Computergrafik und Bildverarbeitung setzen bewusst den Fokus auf Grundlagen und Anwendungen. Das erfolgreiche didaktische Konzept wurde aktualisiert und ergänzt.Der zweite Band des Standardwerks Computergrafik und Bildverarbeitung führt den Leser durch die Themen der Bildverarbeitung. Der Fokus liegt auf der anschaulichen Erklärung der Grundlagen der Bildverarbeitung. Profitieren Sie von dem kostenlosen Online-Service mit Beispiel-Software und Bildverarbeitungswerkzeugen.
Aktualisiert: 2023-04-04
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Im Buch „Bildverarbeitung“ finden Sie Grundlagen für Studium und Praxis über die Verarbeitung von digitalen Bildern. Beide Bände des Standardwerks Computergrafik und Bildverarbeitung setzen bewusst den Fokus auf Grundlagen und Anwendungen. Das erfolgreiche didaktische Konzept wurde aktualisiert und ergänzt.Der zweite Band des Standardwerks Computergrafik und Bildverarbeitung führt den Leser durch die Themen der Bildverarbeitung. Der Fokus liegt auf der anschaulichen Erklärung der Grundlagen der Bildverarbeitung. Profitieren Sie von dem kostenlosen Online-Service mit Beispiel-Software und Bildverarbeitungswerkzeugen.
Aktualisiert: 2023-04-01
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Im Buch „Computergrafik und Bildverarbeitung“ finden Sie alles, was Sie für Studium und Praxis über Generierung und Verarbeitung von digitalen Bildern wissen möchten und wie Sie es anwenden. Das erfolgreiche didaktische Konzept wurde weiterentwickelt und liegt ab dieser dritten Auflage in zwei Teilen vor.
„Computergrafik und Bildverarbeitung“ Band I führt den Leser durch die Themen der Computergrafik. Dabei werden das alte und neue OpenGL parallel dargestellt, um einen guten Zugang für Einsteiger und einen leichteren Übergang für Fortgeschrittene zu gewährleisten. Profitieren Sie von dem kostenlosen Online-Service: Bildverarbeitungswerkzeuge, Beispiel-Software und interaktive Vorlesungen (als HTML-Seiten mit Java-Applets und Praktikumsaufgaben).
Aktualisiert: 2023-03-14
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Im Buch „Computergrafik und Bildverarbeitung“ finden Sie alles, was Sie für Studium und Praxis über Generierung und Verarbeitung von digitalen Bildern wissen möchten und wie Sie es anwenden. Das erfolgreiche didaktische Konzept wurde weiterentwickelt und liegt ab dieser dritten Auflage in zwei Teilen vor. „Computergrafik und Bildverarbeitung“ Band II führt den Leser durch die digitale Bildverarbeitung, die mit Ihren Verfahren die Grundlagen für praktische Anwendungen von bildauswertenden und bildgenerierenden Systemen in vielen Bereichen bildet.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Zunächst ist von wesentlichem Interesse, dass die zukünftigen Werte des CDS-Spreads nicht nur von den eigenen historischen Werten, sondern gemäß dem Modell von Merton (1974) auch von den Werten anderer Variablen abhängen. Deshalb greift die existierende Literatur für die Prognose von CDS-Spreads auf lineare Regressionsmodelle zurück. Jedoch kann diese Modellform keine Nicht-Linearitäten, Nicht-Stationaritäten und Feedback-Effekte hinsichtlich der zugrundeliegenden Variablen abbilden. Indes ermöglicht das lineare Zustandsraummodell die Integration dieser Eigenschaften und wird daher in der Studie erstmals für die Prognose von CDS-Spreads verwendet. Dabei wird zunächst auf die allgemeine Struktur sowie die Zustands- und Parameterschätzung von linearen Zustandsraummodellen eingegangen, da diese Merkmale deutlich von den üblichen Regressionsmodellen abweichen. Insbesondere wird im Vergleich zur bestehenden Literatur ausführlich diskutiert, unter welchen Voraussetzungen die Modellparameter konsistent und effizient geschätzt werden können. Sodann werden konkrete Prognosemodelle vorgeschlagen, die das Random-Walk-Modell informationseffizienter Kapitalmärkte um verschiedene Formen von Autokorrelationen und Beziehungen zwischen den einzelnen Variablen erweitern. In diesem Kontext wird erstmalig der Versuch unternommen, den Zusammenhang zwischen dem tatsächlichen CDS-Spread und dem theoretischen CDS-Spread aus dem Modell von Merton (1974) für Prognosezwecke auszunutzen. Sodann wird ein theoretisch fundierter Rahmen geschaffen, um die Prognosegüte der unterschiedlichen Modelle miteinander vergleichbar zu machen. Dabei zeigt sich am Beispiel des iTraxx CDS Europe Index, dass das Random-Walk-Modell eine angemessene Abbildung des CDS-Spreads ermöglicht. Zwar können andere Modelle in bestimmten Konstellationen überlegene Prognosen bei gewisser statistischer Signifikanz erzeugen, jedoch können diese Vorteile gemäß dem Test einer Handelsstrategie nicht in Gewinne übertragen werden. Somit ist im Rahmen der vorliegenden Arbeit davon auszugehen, dass der CDS-Markt durch eine hohe Informationseffizienz gekennzeichnet ist.
Aktualisiert: 2023-04-06
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Der vorliegende Band besch{ftigt sich mit nicht
standardm{~ig verwendeten multivariaten Methoden in der
Statistik. Die Darstellung erfolgt anhand von Beispielen aus
der Praxis, im Gegensatz zu den meisten Lehrb}chern, die von
der mathematischen Theorie herkommen. In der Praxis
auftretende Schwierigkeiten werden diskutiert. Neu ist die
Betrachtung der Methoden als abh{ngig von den Eigenschaften
der Daten, wobei die Autoren gro~en Wert auf eine ad{quate
Analyse legen. Der Band vermittelt dem Leser Vorbilder f}r
seine eigene praktische Arbeit, indem er die statistische
Praxis anhand der Arbeit von versierten Statistikern mit
neuen, wenig bekannten Methoden darstellt.
Aktualisiert: 2023-01-21
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Moderne Verfahren der Nachrichtenanalyse werden praxisorientiert beschrieben. Notation und Darstellung entsprechen den Gewohnheiten der Ingenieure. Den praktischen Nutzen der lösungsorientierten Darstellungsform unterstreicht der Verzicht auf umfassende Herleitungen der Theorie, vielmehr soll der praktische Nutzen einer guten Theorie beschrieben werden. Die Darstellung bemüht sich um Vollständigkeit und Beschränkung auf das Wesentliche.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Aktualisiert: 2023-03-14
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Der Praktiker erhält einen ausreichenden Hintergrund für den experimentellen Umgang mit Signalen.Die einzelnen Abschnitte beginnen mit einer kurzen Herleitung oder Definition und schließen mit durchgerechneten Beispielen.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Dieses Lehrbuch führt in die Theorie der linearen dynamischen Mehrgrößensysteme ein. Das Verhalten dynamischer Systeme unter dem Einfluß von deterministischen und stochastischen Vektorsignalen wird im Zeit- und Frequenzbereich analysiert, wobei die Systeme auch im Zustandsraum beschrieben werden. Die klassischen Methoden des Reglerentwurfs im Frequenzbereich werden ebenso behandelt wie die Entwurfsmethoden für optimale Regler mit quadratischen Gütekriterien. Weiter stellt der Autor Beobachter zur suboptimalen und Kalman-Filter zur optimalen Auswertung verrauschter Meßsignale vor und zeigt ihre Verwendung in Regelsystemen auf. Als Besonderheit gegenüber anderen Lehrbüchern hervorzuheben sind u. a. die konsequente Berücksichtigung des Mehrgrößenfalls sowie die Übungsaufgaben am Ende eines jeden Kapitels, die dem Studenten eine Selbstkontrolle seiner Fachkenntnisse wesentlich erleichtern.
Aktualisiert: 2023-01-22
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Der Praktiker erhält einen ausreichenden Hintergrund für den experimentellen Umgang mit Signalen.Die einzelnen Abschnitte beginnen mit einer kurzen Herleitung oder Definition und schließen mit durchgerechneten Beispielen.
Aktualisiert: 2023-03-14
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In den letzten 20 Jahren haben umwälzende Entwicklungen auf dem Gebiet der robusten Regelungen stattgefunden, die einen systematischen und geradlinigen Reglerentwurf ermöglichen. Nachdem inzwischen numerisch zuverlässige Algorithmen zur Berechnung robuster Regler zur Verfügung stehen, lassen sich diese bedeutsamen Verfahren leicht auf praktische Probleme anwenden. Das Buch vermittelt sowohl Theorie als auch die praktische Anwendung moderner Entwurfsverfahren anhand von vollständig durchgerechneten Beispielen. Den robusten Regelungen werden aus didaktischen Gründen Beschreibungen von Standardverfahren wie Polvorgabe, Beobachter/Kalman-Filter, Riccati-Regler/LQG sowie ein Abschnitt über Normen von Signalen und Systemen vorangestellt. Es wird aufgezeigt, wie sich für Ein- und Mehrgrößenstrecken mit unstrukturierten Unsicherheiten oder Parameter-Unsicherheiten optimale Regler berechnen lassen, die robuste Stabilität oder eine robuste Regelgüte gewährleisten. Obwohl der Schwerpunkt des Buches auf dem Entwurf robuster Regelungen liegt, lassen sich auch "klassische" Regelkreise in Bezug auf Robustheit analysieren.
Aktualisiert: 2023-03-14
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