A PEDAGOGICAL APPROACH TO DATA FUSION AND KALMAN FILTER (UN ENFOQUE PEDAGÓGICO DE LA FUSIÓN DE DATOS Y EL FILTRO KALMAN)
Resumen
The actual document exposes, in a pedagogical manner, the Kalman Filter and its usage in mechanical systems for data fusion. The equations conforming the Kalman Filter and the data fusion process are explained in an intuitive form and applied over two pedagogical platforms used at the institute as a part of the laboratory material to introduce the students to control systems and the principles of navigation in the domain of terrestrial and aerial mobile robotics. Lastly, the tools to simulate such systems under real operating conditions in Matlab and Simulink are given and the results are discussed.
Keywords: Data Fusion, Kalman Filter, Mobile Robotics, PD Control, Simulation.
Resumen
En el presente documento se expone, de una manera pedagógica, el Filtro de Kalman para su uso en la fusión de datos en sistemas mecánicos. Se explican de manera intuitiva las ecuaciones que conforman el proceso de fusión de datos y se aplican a dos plataformas pedagógicas que son utilizados en el instituto como material de laboratorio para la introducción de los estudiantes a los sistemas de control y principios de navegación en la robótica móvil terrestre y aérea. Finalmente, se proporcionan las herramientas necesarias para llevar a cabo la simulación de ambos vehículos bajo condiciones reales de operación en Matlab y Simulink, así mismo, se exponen y discuten los resultados.
Palabras Clave: Control PD, Filtro de Kalman, Fusión de Datos, Robótica móvil, Simulación.
Texto completo:
169-187 PDFReferencias
Sasiadek, J. Z., & Hartana, P. (2000). Sensor data fusion using Kalman filter. In Proceedings of the Third International Conference on Information Fusion (Vol. 2, pp. WED5-19). IEEE.
Carullo, A., & Parvis, M. (2001). An ultrasonic sensor for distance measurement in automotive applications. IEEE Sensors journal, 1(2), 143.
Gan, Q., & Harris, C. J. (2001). Comparison of two measurement fusion methods for Kalman-filter-based multisensor data fusion. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic systems, 37(1), 273-279.
Gao, J. B., & Harris, C. J. (2002). Some remarks on Kalman filters for the multisensor fusion. Information Fusion, 3(3), 191-201.
Castillo-Zamora, J. J., Camarillo-Gómez, K. A., & Pérez-Soto, G. I. (2015). Diseño de un Control PID de Posición para un Cuadricoptero V-tail Basado en la Teoría de Control de Robots Manipuladores. XVII Congreso Mexicano de Robótica (COMRoB).
Awasthi, S., & Joshi, A. (2015). MEMS accelerometer based system for motion analysis. In 2015 2nd International Conference on Electronics and Communication Systems (ICECS) (pp. 762-767). IEEE.
Castillo-Zamora, J. J. (2016). Analysis and Comparison of Dynamics and Control Simulations of a V-tail Quadcopter and a Mini AUV. Master Thesis, Tecnológico Nacional de México en Celaya.
Escareño, J., Castillo, J., Abassi, W., Flores, G., & Camarillo, K. (2017, October). Navigation strategy in-flight retrieving and transportation operations for a rotorcraft mav. In 2017 Workshop on Research, Education and Development of Unmanned Aerial Systems (RED-UAS) (pp. 7-12). IEEE.
Liggins II, M., Hall, D. L., & Llinas, J. (2017). Multisensor data fusion. In Handbook of multisensor data fusion. CRC press.
Castillo-Zamora, J. J., Camarillo-Gómez, K. A., Pérez-Soto, G. I., & Rodríguez-Reséndiz, J. (2018). Comparison of PD, PID and sliding-mode position controllers for V–tail quadcopter stability. IEEE Access, 6, 38086-38096.
Zheng, Z., Qiu, H., Wang, Z., Luo, S., & Lei, Y. (2019). Data fusion based multi-rate Kalman filtering with unknown input for on-line estimation of dynamic displacements. Measurement, 131, 211-218.
Castillo-Zamora, J. J., Escareño, J., Alvarez, J., Stephant, J., & Boussaada, I. (2019). Disturbances and Coupling Compensation for Trajectory Tracking of a Multi-link Aerial Robot. In 2019 6th International Conference on Control, Decision and Information Technologies (CoDIT) (pp. 738-743). IEEE.
Castillo-Zamora, J. J., Escareño, J., Boussaada, I., Labbani, O., & Camarillo, K. (2019). Modeling and Control of an Aerial Multi-Cargo System: Robust Acquiring and Transport Operations. In 2019 18th European Control Conference (ECC) (pp. 1708-1713). IEEE.
URL de la licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.es
Pistas Educativas está bajo la Licencia Creative Commons Atribución 3.0 No portada. 
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO / INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CELAYA
Antonio García Cubas Pte #600 esq. Av. Tecnológico, Celaya, Gto. México
Tel. 461 61 17575 Ext 5450 y 5146
pistaseducativas@itcelaya.edu.mx