Resumen de Aplicación del diagnóstico causal a la optimización en los sistemas
Edith Pulido Herrera
Una metodología para la detección de fallos y corrección para sistemas de posicionamiento de usuarios basados en el filtrado de Kalman es presentada en esta tesis, Para desarrollar esta metodología se tiene en cuenta varios aspectos del diseño de los sistemas de posicionamiento para usuarios. Dentro de estos aspectos se encuentran la definición del método de estimación de la posición, los modelos dinámicos del sistema, la tecnología disponible y el entorno de aplicación para identificar las interferencias que puedan afectar al sistema.
Para definir esta metodología, en primer lugar, se identifican las tecnologías disponibles y se definen los algoritmos y los modelos matemático-físicos necesarios en los sistemas de posicionamiento tanto en entornos interiores como en entornos exteriores. A partir de esto, se determina la utilización del algoritmo "Dead Reckoning'', denominado en el documento como Cálculo Heurístico de la Posición (CHP), debido a que puede ser aplicado en ambos entornos. Este algoritmo permite obtener la posición de un individuo mientras este camina. Dado que uno de los principales parámetros del CHP es la longitud del paso del individuo, se realiza un cuidadoso análisis para determinarla. Por ello, son presentados los algoritmos que permiten, primero, detectar un paso y segundo, calcular su longitud.
El sistema definido para entornos interiores es un sistema UWB\textendash IMU que utiliza la información de la longitud del paso, para mejorar los resultados del sistemas UWB. El sistema definido para entornos exteriores es un sistema GPS-IMU basado en el algoritmo CHP. En ambos sistemas la fusión de datos es llevada a cabo mediante el filtrado de Kalman. En el caso del sistema GPS-IMU-CHP, mediante el filtro de Kalman se obtienen los errores del bias del acimut y de la longitud del paso, esto permite obtener los parámetros corregidos del algoritmo CHP y asimismo obtener la posición corregida del individuo.
En la siguiente fase se desarrolla la metodología de detección de fallos y corrección de la información. Esta se basa en los principios de la teoría de la posibilidad y el diagnóstico causal difuso. Mediante esta metodología se propone evitar introducir información errónea al filtrado de Kalman, definiendo estados de fallo del sistema de sensores y aplicando medidas correctivas en caso de presencia de alguno de dichos estados. Estos estados son definidos teniendo en cuenta el conocimiento empírico del comportamiento del sistema. También se realiza un seguimiento del funcionamiento de los filtros mediante la continua evaluación de sus innovaciones y en caso de inconsistencia se aplican medidas correctivas a los parámetros del filtro.
Los experimentos realizados para los sistemas propuestos presentaron resultados que mejoraban considerablemente su respuesta inicial. Mientras que para el sistema UWB\textendash IMU se presenta un análisis que involucra la detección de inconsistencias del filtro, para el sistema GPS- IMU-CHP se aplica la metodología de detección de fallos y corrección.
En el caso del sistema UWB-IMU, las medidas correctivas al filtrado del Kalman permitieron obtener un filtrado consistente así como una señal más suave, es decir, se eliminaron reflexiones presentadas por el sistema UWB. En el caso del sistema GPS-IMU-CHP los resultados indicaron que mediante la aplicación de la metodología propuesta, se obtuvo un filtrado consistente, y los valores del acimut y la longitud del paso fueron corregidos adecuadamente, permitiendo así obtener trayectorias del individuo más aproximadas a las trayectorias de referencia.
