Αυτόνομοι Πράκτορες(ΠΛΗ513)

Σχετικά έγγραφα
Mapping a Base Station Location in a Wireless Network Using Particle Filters

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΙΚΟΝΑΣ. Ενότητα 4: Δειγματοληψία και Κβάντιση Εικόνας

27-Ιαν-2009 ΗΜΥ (ι) Βασική στατιστική (ιι) Μετατροπές: αναλογικό-σεψηφιακό και ψηφιακό-σε-αναλογικό

ΔΕΚΤΕΣ ΔΙΑΦΟΡΙΚΗΣ ΛΗΨΗΣ

Πολυτεχνείο Κρήτης Τμήμα ΗΜΜΥ Χειμερινό Εξάμηνο Intelligence Lab. Αυτόνομοι Πράκτορες. Κουσανάκης Βασίλης

Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής

Πιθανοτικός Συμπερασμός: Πού βρίσκομαι στο πλέγμα; [ΠΛΗ 513] Αυτόνομοι πράκτορες - Project Εξαμήνου ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ

Stochastic Signals Class Estimation Theory. Andreas Polydoros University of Athens Dept. of Physics Electronics Laboratory

Μελέτη και Προσομοίωση n πομπού για ασύρματη πρόσβαση ΦΟΙΤΗΤΗΣ: ΛΑΖΑΡΙΔΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΕΥΣΤΑΘΙΟΥ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΙΡΑΙΩΣ ΤΜΗΜΑ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 3, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Θεωρία Πιθανοτήτων & Στοχαστικές Ανελίξεις - 1

Εργαστήριο 3: Διαλείψεις

1 η ΣΕΙΡΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. / 2. Οι όροι Eb. και Ec

Χρονικές σειρές 6 Ο μάθημα: Αυτοπαλίνδρομα μοντέλα (2)

ΕΠΛ 476: ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ (MOBILE NETWORKS)

Αυτόνομοι Πράκτορες. Εργασία εξαμήνου. Monte Carlo Localization Simulator. Κάργας Νικόλαος :

Δίκτυα Κινητών και Προσωπικών Επικοινωνιών

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

ΕΚΠ 413 / ΕΚΠ 606 Αυτόνοµοι (Ροµ οτικοί) Πράκτορες

Μια εισαγωγή στο φίλτρο Kalman

Σ ΤΑΤ Ι Σ Τ Ι Κ Η ΤΜΗΜΑ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

E [ -x ^2 z] = E[x z]

Localization of Collaboration Ripples in Wireless Sensor Network

Μαρία Μακρή Α.Ε.Μ: 3460

Πανεπιστήμιο Κύπρου Πολυτεχνική Σχολή

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΙΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. είναι η πραγματική απόκριση του j δεδομένου (εκπαίδευσης ή ελέγχου) και y ˆ j

Υλοποίηση εντοπισμού στα Nao robots μέσω προσέγγισης του φίλτρου Kalman

Κινητές επικοινωνίες. Κεφάλαιο 2 Ενδοκαναλικές παρεμβολές

ΦΙΛΤΡΟ KALMAN ΔΙΑΚΡΙΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

Πανεπιστήμιο Κρήτης Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών. ΗΥ335a Δίκτυα Υπολογιστών Διδάσκουσα: Παπαδοπούλη Μαρία BlindSense

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ: ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ 11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑΣ 13

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 3, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Θεωρία Πιθανοτήτων & Στοχαστικές Ανελίξεις - 3

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Θεωρία Πιθανοτήτων & Στοχαστικές Ανελίξεις - 3

Στα πλαίσια αυτής της άσκησης θα υλοποιηθούν στην αναπτυξιακή κάρτα TMS320C6711. Iσοστάθμιση τηλεπικοινωνιακού καναλιού.

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Βέλτιστος Δέκτης

LOGO. Εξόρυξη Δεδομένων. Δειγματοληψία. Πίνακες συνάφειας. Καμπύλες ROC και AUC. Σύγκριση Μεθόδων Εξόρυξης

Εισαγωγή. Προχωρημένα Θέματα Τηλεπικοινωνιών. Ανάκτηση Χρονισμού. Τρόποι Συγχρονισμού Συμβόλων. Συγχρονισμός Συμβόλων. t mt

ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧ/ΚΩΝ & ΜΗΧ/ΚΩΝ Η/Υ ΤΟΜΕΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΣΥΝΘΕΣΗ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΩΝ ΔΙΑΤΑΞΕΩΝ Φεβρουάριος 2011

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ Ι Συμπληρωματικές Σημειώσεις Δημήτριος Παντελής

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Πιθανότητα Σφάλματος για Δυαδική Διαμόρφωση

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΔΕΣΜΕΥΜΕΝΗ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ, ΟΛΙΚΗ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ ΘΕΩΡΗΜΑ BAYES, ΑΝΕΞΑΡΤΗΣΙΑ ΚΑΙ ΣΥΝΑΦΕΙΣ ΕΝΝΟΙΕΣ 71

Συμπληρωματικές σημειώσεις για τον σχεδιασμό επίγειας ζεύξης

L-SLAM: Μείωση διαστάσεων στην οικογένεια αλγορίθµων FastSLAM

ΑΣΥΡΜΑΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΣΤΙΣ ΚΙΝΗΤΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

HMY 799 1: Αναγνώριση Συστημάτων

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΕΛΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΙΝΑ ΜΑΣΣΟΥ

Robot Stadium Nao Controller

Κινητά Δίκτυα Επικοινωνιών. Συμπληρωματικό υλικό. Προσαρμοστική Ισοστάθμιση Καναλιού

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών. Χρόνου (Ι)

E[ (x- ) ]= trace[(x-x)(x- ) ]

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧ/ΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧ. ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ, ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

2 η Σειρά Ασκήσεων Data Link Layer

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών

ΚΑΤΑΝΟΜΈΣ. 8.1 Εισαγωγή. 8.2 Κατανομές Συχνοτήτων (Frequency Distributions) ΚΕΦΑΛΑΙΟ

Εναλλακτικές Τεχνικές Εντοπισμού Θέσης

Υλοποίηση localization στα Nao robots

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Τ.Ε ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕ ΘΕΜΑ

Κεφάλαιο 7. Ψηφιακή Διαμόρφωση

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

Στοχαστικά Σήματα και Τηλεπικοινωνιές

Digital Image Processing

ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΕΞΟΡΥΞΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ (Data Mining) Πανδή Αθηνά

Σ ΤΑΤ Ι Σ Τ Ι Κ Η. Statisticum collegium iv

Χρονικές σειρές 2 Ο μάθημα: Εισαγωγή στις χρονοσειρές

Διάλεξη 18: Πρόβλημα Βυζαντινών Στρατηγών. ΕΠΛ 432: Κατανεμημένοι Αλγόριθμοι

ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ

Στοχαστικές Στρατηγικές

Εφαρμογές των Ηλεκτρομαγνητικών πεδίων στη σχεδίαση τηλεπικοινωνιακών συστημάτων και διαδικασιών

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

Εφαρμοσμένη Στατιστική Δημήτριος Μπάγκαβος Τμήμα Μαθηματικών και Εφαρμοσμένων Μαθηματικών Πανεπισ τήμιο Κρήτης 2 Μαΐου /23

Ασύρματες Ζεύξεις - Εργαστήριο

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Ασύρματες Ζεύξεις - Εργαστήριο

Ευφυή Πληροφορικά Συστήματα 1 η Εργαστηριακή Άσκηση (Χειμερινό εξάμηνο ΜΒΑ )

9ο Συνέδριο Χαρτογραφίας, Χανιά, 2-42

Οδηγός λύσης θέματος 3

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

Δισδιάστατη ανάλυση. Για παράδειγμα, έστω ότι 11 άτομα δήλωσαν ότι είναι άγαμοι (Α), 26 έγγαμοι (Ε), 12 χήροι (Χ) και 9 διαζευγμένοι (Δ).

Δίκτυα Κινητών και Προσωπικών Επικοινωνιών

P (A B) = P (AB) P (B) P (A B) = P (A) P (A B) = P (A) P (B)

Mελέτη υλοποίησης τεχνικών κατανεμημένου προσανατολισμού σε πραγματικές συνθήκες

Σύνδεση με τα Προηγούμενα. Προχωρημένα Θέματα Τηλεπικοινωνιών. Εισαγωγή (2) Εισαγωγή. Βέλτιστος Δέκτης. παρουσία AWGN.

Εργαστήριο 6: Προσομοίωση ενός Κυψελωτού ράδιο-συστήματος

Βασικές έννοιες και ιστορική αναδρομή

Στοχαστικές Ανελίξεις (2) Αγγελική Αλεξίου

Βασικές έννοιες και ιστορική αναδρομή

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Επικοινωνίες I

Στοχαστικά Σήματα και Τηλεπικοινωνιές

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Λύσεις Θεµάτων Εξεταστικής Ιανουαρίου 2009 Mάθηµα: «Ψηφιακές Επικοινωνίες» G F = 0.8 T F = 73 0 K

E(X(t)) = 1 k + k sin(2π) + k cos(2π) = 1 k + k 0 + k 1 = 1

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ_

ΧΡΟΝΙΚΕΣ ΣΕΙΡΕΣ. Παπάνα Αγγελική

Ασύρματες Ζεύξεις - Εργαστήριο

Αναγνώριση Προτύπων. Μη παραμετρικές τεχνικές Αριθμητικά. (Non Parametric Techniques)

Transcript:

Αυτόνομοι Πράκτορες(ΠΛΗ513) Παρουσίαση Εργασίας Εξαμήνου Mapping a Base Station Location in a Wireless Network Using Particle Filters Αλιμπέρτης Εμμανουήλ Πολυτεχνείο Κρήτης Τμήμα ΗΜΜΥ Intelligence Lab Χειμερινό Εξάμηνο 2011-2012 1/17

Μπορούμε να εντοπίσουμε τη θέση ενός Wi-Fi Access Point ή ενός Cell Tower;;; Χωρίς καμία αρχική ένδειξη ; Χρησιμοποιώντας μόνο το κινητό ή το laptop μας στη καθημερινότητα ; Παρατηρώντας μόνο την ισχύ του λαμβανόμενου σήματος (RSSI) ; 2/17

Received Signal Strength Indicator (RSSI) RSSI: Ένδειξη Ισχύος Λαμβανόμενου Σήματος σε dbm Μέτρηση που εμμέσως φανερώνει την απόσταση Base Station και φορητής συσκευής n: [3.5 έως 4.5], αλλάζει συνεχώς Μειονεκτήματα: Απίστευτα υψηλός θόρυβος λόγω: Scattering, Multipath, Fading Μεγάλα σφάλματα στον υπολογισμό του στις συσκευές Πλεονέκτημα: Υπολογίζεται ΠΑΝΤΟΥ, σε κάθε φορητή ασύρματη συσκευή: Μηδενικό κόστος 3/17

Πρόβλημα Πιθανοτικού Συμπερασμού Ποια η πιθανότητα της θέσης του Base Station ΔΕΔΟΜΕΝΟΥ των μετρήσεων RSSI ;;; Φιλτράρισμα! P (BS loc (n) measurements_rssi(n), measurementslocation(n) ) Μοντέλο Μετάβασης; Base Station Location_(n) Base Station Location_(n+1) Μοντέλο Παρατήρησης: P ( rssi(n) BS loc (n), meas_loc(n) ) RSSI_dij_(n) RSSI_dij_(n+1) 4/17

Μοντέλα Μετάβασης(;) και Παρατήρησης Ευτυχώς υπάρχουν προσεγγίσεις στη βιβλιογραφία (Relative Location Estimation in Wireless Sensor Networks, Patwari, Hero, Perkins, Correal, Dea ) παρόλη τη δύσκολη φύση του RSSI Density function of RSSI, GIVEN, της απόστασης πομπού και δέκτη 5/17

Πως θα φιλτράρουμε; Η κεραία μπορεί να βρίσκεται οπουδήποτε στον χώρο Οι μετρήσεις μας είναι πάρα πολύ θορυβώδεις Φίλτρο Kalman; Μάλλον όχι Την λύση τη δίνουνε τα Particle Filters Προσέγγιση μίας πεποίθεσης/κατανομής με χρήση δειγμάτων (σωματιδίων) Π.χ. Κατανομή Gauss 6/17

Particle Filters (PFs) Διαισθητικά Κάθε σωματίδιο αντιστοιχεί σε ένα σημείο του χώρου (x,y) καρτεσιανό επίπεδο- Όσα περισσότερα σωματίδια σε ένα σημείο τόσο αυξάνει η πιθανότητα να βρίσκεται εκεί η κεραία μας! Γίνεται να εξάγουμε και τη συνεχή κατανομή! Π.χ. Αρχική κατανομή: Ομοιόμορφη κατανομή των σωματιδίων 7/17

Particle Filters για Base Station Mapping Κάθε Particle (m) είναι μία υποψηφία θέση για το BS Άρα το κάθε particle m, για τη μέτρηση i παίρνει βάρος ίσο με A. Αρχικοποίηση: Δημιουργία αρχικών (M) δειγμάτων και κατανομή στον χώρο σύμφωνα με την εκ των προτέρων κατανομή P (BS loc (n=0): Ομοιόμορφα στο grid B. Κύκλος Ενημέρωσης για κάθε χρονικό βήμα/set rssi 1. Διάδοση των σωματιδίων με το μοντέλο μετάβασης 2. Στάθμιση του κάθε δείγματος σύμφωνα με το μοντέλο παρατήρησης/αισθητήρα 3. Αναδειγματολήψια. Πιθανότητα επιλογής ενός δείγματος ανάλογη του βάρους του. Δημιουργία νέου συνόλου M δειγμάτων 8/17

Resampling και προβλήματα στα Particle Filters Στιγμιότυπο του αλγορίθμου με τα βάρη των particles, πριν το resampling! Όλη η συνεισφορά και η εξυπνάδα του Particle Filtering βρίσκεται στο Resampling Resampling με αλγορίθμους: (1)Low_Variance_Sampler και (2)Augmented_MCL (1)Μειώνει τη δειγματοληπτική διακύμανση Ένα particle πρέπει να επιλέγεται και σύμφωνα με τα βάρη των υπολοίπων (2)Εξασφαλίζει ότι τα PFs δεν θα αποτύχουν εξαιτίας πολύ υψηλού στιγμιαίου θορύβου 9/17

Base Station Location Estimation Τα PFs αναπαραστούν διακριτές προσεγγίσεις συνεχών πεποιθήσεων Συνεχής pdf :P (BS loc (n) measurements_rssi(n), measurementslocation(n) ) k-mean algorithm Με χρήση της pdf βρισκουμε την εκτιμώμενη θέση του Base Station (κελία 1x1): 10/17

Υλοποίηση σε Matlab Simulation Παράγουμε τυχαία μετρήσεις από τυχαίες θέσεις: Ακολουθούν το log-normal μοντέλο που υποθέσαμε Set 10 rssi ανά χρονική φέτα, 10 χρονικές φέτες. Υποθετουμε ανεξαρτησία άρα κάθε particle πολλαπλασιάζεται με το γινόμενο των 10 πιθανοτήτων από τις μετρήσεις Μ=1024 particles, P 0 =30 dbm, n p =3.5 Πόσο θορυβώδεις είναι οι μετρήσεις μας: Δοκιμή με σ db =6, 12,18 50 επαναλήψεις για κάθε σενάριο Μετρική σφάλματος: Mean Square Error 11/17

σ db =6, Μ=1024 MSE=52.67 m 2 12/17

σ db =6, Μ=2500 MSE=3,78 m 2 13/17

σ db =12, Μ=1024 MSE=173.79 m 2 14/17

σ db =18, Μ=1024 MSE=390.44 m 2 15/17

1. Χρήση περισσότερων Particles Future Work 2. Βελτιστοποιήσεις στο resampling 3. Χρήση Real Data Set, με παράλληλη εξέλιξη του μοντέλου παρατήρησης 4. Error Sensor Model for GPS και αβεβαιότητα στο location της μετρησης 16/17

Ευχαριστώ πολύ για τη προσοχή σας! Ερωτήσεις;;; 17/17