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Posição e localização

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Localização é o processo de inferir a posição absoluta ou relativa de um organismo (ou presa) a partir de pistas físicas. Os principais métodos físicos são: triangulação por diferença de tempo de chegada (TDOA, usado em ecolocalização e audição binaural), intensidade de sinal (RSSI, usado em eletrolocalização) e acumulação de posição por odometria (integração de velocidade).

O TDOA converte as diferenças de tempo t entre sensores separados em curvas hiperbólicas de posição possível. A interseção de duas ou mais hipérboles localiza o emissor. O sistema auditivo binaural humano usa t interaural (ITD, resolução ~10 s) e diferenças de nível interaural (ILD) para localizar sons com precisão de ~12° no plano horizontal.

O filtro de Kalman é o estimador ideal para sistemas lineares com ruído gaussiano. Combina a previsão do modelo dinâmico (F·x) com a correção da medição sensorial (K·(z-H·x)), ponderando cada fonte pela sua incerteza. Muitos sistemas neurais biológicos implementam cálculos análogos ao filtro de Kalman para integrar sinais vestibulares, visuais e proprioceptivos.

O limite de Cramér-Rao estabelece o limite inferior da variância do melhor estimador possível. Para estimativa de atraso de tempo (TDOA), ²_pos c²/(4²·SNR·B²): maior largura de banda B e maior SNR melhoram a localização. Golfinhos e morcegos usam pulsos de banda larga precisamente para maximizar o I_F e a precisão de sua ecolocalização.

Os mapas probabilísticos de ocupação (grades de ocupação) acumulam evidências sensoriais ao longo do tempo para construir representações espaciais do ambiente. Cada célula acumula a probabilidade de ser ocupada por meio de atualizações bayesianas sequenciais. Esta abordagem é robusta a ruídos e oclusões, e é a base da navegação autônoma em robótica e provavelmente em mamíferos com exploração ativa.

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Palos Verdes, Costa de Corral, Chile