The knowledge of the states of a vehicle is a necessity to perform proper planning and control. These quantities are usually accessible through measurements. Control theory brings extremely useful methods -- observers -- to deal with quantities that cannot be directly measured or with noisy measurements. Classical observers are mathematically derived from models. In spite of their success, such as the Kalman filter, they show their limits when systems display high non-linearities, modeling errors, high uncertainties or difficult interactions with the environment (e.g. road contact). In this work, we present a method to build a learning-based observer able to outperform classical observing methods. We compare several neural network architectures and define the data generation procedure used to train them. The method is evaluated on a kinematic bicycle model which allows to easily generate data for training and testing. This model is also used in an Extended Kalman Filter (EKF) for comparison of the learning-based observer with a state of the art model-based observer. The results prove the interest of our approach and pave the way for future improvements of the technique.


翻译:车辆状态的知识对于进行适当的规划和控制是必要的。这些量通常通过测量来获取。控制理论提供了非常有用的方法——观测器——来处理无法直接测量或噪音测量的数量。经典的观测器是从模型中数学推导出来的。尽管它们取得了成功,比如卡尔曼滤波器,但当系统显示高非线性性、建模误差、高不确定性或与环境(如道路接触)的接触困难时,它们显示出极限。在这项工作中,我们提出了一种构建学习型观测器的方法,能够胜过经典的观测方法。我们比较了几种神经网络结构,并定义了用于训练它们的数据生成过程。该方法在一种运动学自行车模型上进行评估,该模型允许轻松生成用于训练和测试的数据。这个模型还被用于一个扩展卡尔曼滤波器(EKF),以比较基于学习的观测器与最先进的基于模型的观测器之间的表现。结果证明了我们方法的可行性,并为技术的未来改进铺平了道路。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
117+阅读 · 2022年4月21日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
专知会员服务
39+阅读 · 2020年9月6日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
基于PyTorch/TorchText的自然语言处理库
专知
28+阅读 · 2019年4月22日
TorchSeg:基于pytorch的语义分割算法开源了
极市平台
20+阅读 · 2019年1月28日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月18日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月18日
VIP会员
相关VIP内容
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
117+阅读 · 2022年4月21日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
专知会员服务
39+阅读 · 2020年9月6日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
基于PyTorch/TorchText的自然语言处理库
专知
28+阅读 · 2019年4月22日
TorchSeg:基于pytorch的语义分割算法开源了
极市平台
20+阅读 · 2019年1月28日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员