Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Information filter based sensor fusion for estimation of vehicle velocity
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2016 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Informationsfilterbaserad sensorfusion för skattning av fordonshastighet (Swedish)
Abstract [en]

In this thesis, the possibility to estimate the velocity of a Heavy-duty vehicle (HDV) based on

the Global Positioning System (GPS), an Inertial Measurement Unit (IMU) and the propeller

shaft tachometer is investigated. The thesis was performed at Scania CV AB. The objective

was to find an alternative to the wheel encoders that currently are used for velocity estimation.

Three different sensor configurations were tested: the first (SC1) was based on GPS and an accelerometer,

the second (SC2) was based on GPS, an accelerometer and a gyroscope, and the

third (SC3) was based on GPS, an accelerometer and the propeller shaft tachometer. An experimental

sensor architecture for collection of measurement data was built. The sensor configurations

were evaluated in simulations based on measurement data collected from a test vehicle

at Scania’s test track in S¨odert¨alje. An Information filter (IF) was used for decentralized fusion

of sensor measurements. The sensor configurations were evaluated against the wheel encoders

and a high quality GPS/IMU reference system using the Root Mean Squared Error (RMSE),

Mean Signed Deviation (MSD) and maximum error. It was concluded that the sensor configurations

based solely on GPS and IMU are not robust enough during GPS outages because of the

IMU’s drift. An alternative source to GPS for correction of the IMU errors was thus necessary.

The propeller shaft tachometer was used for this. The RMSE for this sensor configuration (SC3)

was reduced with 37% and the MSD was reduced with 60% in comparison to the wheel encoder

based velocity in the most extreme test performed, when the wheels slip and the GPS signal is

erroneous during two instances. SC3 is thus proposed for further development. This work lays

the basis for real-time implementation of the proposed sensor configuration and shows the feasibility

of using the IF for decentralized multi-sensor fusion. It is also suggested to use the IF

for integration of multiple sensors to create a refined and redundant velocity estimation.

Abstract [sv]

I det här examensarbetet undersöks möjligheten att skatta hastigheten av ett tungt fordon

baserat på GPS, IMU och den drivande axelns varvtalsgivare. Projektet utfördes hos Scania

CV AB. Målet var att finna ett alternativ till hjulhastighetssensorerna som används för

hastighetsskattning idag. Tre olika sensorkonfigurationer testades. Den första (SC1) baserades

på GPS och en longitudinell accelerometer, den andra (SC2) på GPS, en longitudinell accelerometer

and ett gyroskop som mäter lutning. Den tredje (SC3) baserades på GPS, en longitudinell

accelerometer och den drivande axelns varvtalsgivare. En experimentiell sensorarkitektur byggdes

för insamling av mätdata. Sensorkonfigurationerna evaluerades med simuleringar baserade

på mätdata från ett testfordon insamlad på Scanias testbana i Södertälje. Ett infrotmationsfilter

(IF) användes för decentraliserad fusion av sensordata. Sensorkonfigurationerna evaluerades

mot hjulhastighetssensorerna och ett högkvalitativt GPS/IMU-referenssystem med hjälp

av de statistiska mätvärdena Root Mean Square Error (RMSE), Mean Signed Deviation (MSD)

och det maximala felet. Resultaten visade att sensorkonfigurationerna baserade endast på GPS

och IMU inte var tillräckligt robusta då GPS-signalen förlorades på grund av IMU:ns tendens

att divergera. En alternativ källa till GPS för korrigering av IMU:ns fel var därför nödvändig.

För detta användes den drivande axelns varvtalsgivare. Denna sensorkonfiguration (SC3) har

visat en RMSE-förbättring med 37% och en MSD förbättrad med 60% i jämförelse med hjulhastighetssensorerna

i det mest extrema test som geneomförts, då hjulen spinner och GPSsignalen

är felaktig under två tillfällen. SC3 är därför föreslagen för vidareutveckling. Detta

arbete lägger grunden för fortsatt utveckling av en realtidsimplementation av den föreslagna

sensorkonfigurationen, och påvisar möjligheten att använda ett IF för decentraliserad multisensorfusion.

Det är även föreslaget att använda IF för integration av flera sensorer för att skapa

en förfinad och redundant hastighetsskattning.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 85 p.
Series
, MMK 2016.90 MDA541
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-192157OAI: oai:DiVA.org:kth-192157DiVA: diva2:958238
External cooperation
Scania CV AB
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-09-06 Created: 2016-09-06 Last updated: 2016-09-06Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3875 kB)1 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3875 kBChecksum SHA-512
a4bdbd2d138a75937e587646225ef2260fe5bdeb1ea494289443eb0cc29571404d0981478f0a1c9c36338fda5f2214b0c4e78c1e64fc7a9513d2f187246cc0b3
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 1 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 11 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link