Study of robust H(infinity) filtering application in loosely coupled INS/GPS system

Since a celebrate linear minimum mean square (MMS) Kalman filter in integration GPS/INS system cannot guarantee the robustness performance, a H(infinity) filtering with respect to polytopic uncertainty is designed. The purpose of this paper is to give an illustration of this application and a contrast with traditional Kalman filter. A game theory H(infinity) filter is first reviewed; next we utilize linear matrix inequalities (LMI) approach to design the robust H(infinity) filter. For the special INS/GPS model, unstable model case is considered. We give an explanation for Kalman filter divergence under uncertain dynamic system and simultaneously investigate the relationship between H(infinity) filter and Kalman filter. A loosely coupled INS/GPS simulation system is given here to verify this application. Result shows that the robust H(infinity) filter has a better performance when system suffers uncertainty; also it is more robust compared to the conventional Kalman filter.

Medium-Coupled Bus-Based INS-GPS Sensor Fusion for Accurate and Reliable Positioning

A scheme for integration of stand-alone INS and GPS sensors is presented, with data interchange over an external bus. This ensures modularity and sensor interchangeability. Use of a medium-coupled scheme reduces data flow and computation, facilitating use in surface vehicles. Results show that the hybrid navigation system is capable of delivering high positioning accuracy.

High resolution satellite imagery and GPS collars can help assist in the assessment of patch selection by grazing cattle in semi-arid savannas.

The selection of different patch types for grazing by cattle in tropical savannas is well documented. Advances in high resolution satellite imagery and computing power now allow us to identify patch types over an entire paddock, combined with GPS collars as a non instrusive method of capturing positional data, an accurate and comprehensive picture of landscape use by cattle can be quantified.

Patch selection by cattle can be quantified using satellite imagery and GPS in extensive, semi-arid savannas.

Patch selection by grazing animals is difficult to quantify, particularly in large, extensive paddocks like those in northern Australia. However, advances in high resolution satellite imagery now allow identification of patch types over an entire paddock which combined with GPS collars to capture positional data, can give an accurate and comprehensive picture of landscape use by cattle.

Uncertainty based online planning for UAV target finding in cluttered and GPS-denied environments

There are some scenarios in which Unmmaned Aerial Vehicle (UAV) navigation becomes a challenge due to the occlusion of GPS systems signal, the presence of obstacles and constraints in the space in which a UAV operates. An additional challenge is presented when a target whose location is unknown must be found within a confined space. In this paper we present a UAV navigation and target finding mission, modelled as a Partially Observable Markov Decision Process (POMDP) using a state-of-the-art online solver in a real scenario using a low cost commercial multi rotor UAV and a modular system architecture running under the Robotic Operative System (ROS). Using POMDP has several advantages to conventional approaches as they take into account uncertainties in sensor information. We present a framework for testing the mission with simulation tests and real flight tests in which we model the system dynamics and motion and perception uncertainties. The system uses a quad-copter aircraft with an board downwards looking camera without the need of GPS systems while avoiding obstacles within a confined area. Results indicate that the system has 100% success rate in simulation and 80% rate during flight test for finding targets located at different locations.

Multi-GNSS precise point positioning with raw single-frequency and dual-frequency measurement models

The emergence of multiple satellite navigation systems, including BDS, Galileo, modernized GPS, and GLONASS, brings great opportunities and challenges for precise point positioning (PPP). We study the contributions of various GNSS combinations to PPP performance based on undifferenced or raw observations, in which the signal delays and ionospheric delays must be considered. A priori ionospheric knowledge, such as regional or global corrections, strengthens the estimation of ionospheric delay parameters. The undifferenced models are generally more suitable for single-, dual-, or multi-frequency data processing for single or combined GNSS constellations. Another advantage over ionospheric-free PPP models is that undifferenced models avoid noise amplification by linear combinations. Extensive performance evaluations are conducted with multi-GNSS data sets collected from 105 MGEX stations in July 2014. Dual-frequency PPP results from each single constellation show that the convergence time of undifferenced PPP solution is usually shorter than that of ionospheric-free PPP solutions, while the positioning accuracy of undifferenced PPP shows more improvement for the GLONASS system. In addition, the GLONASS undifferenced PPP results demonstrate performance advantages in high latitude areas, while this impact is less obvious in the GPS/GLONASS combined configuration. The results have also indicated that the BDS GEO satellites have negative impacts on the undifferenced PPP performance given the current “poor” orbit and clock knowledge of GEO satellites. More generally, the multi-GNSS undifferenced PPP results have shown improvements in the convergence time by more than 60 % in both the single- and dual-frequency PPP results, while the positioning accuracy after convergence indicates no significant improvements for the dual-frequency PPP solutions, but an improvement of about 25 % on average for the single-frequency PPP solutions.

Exploiting ground-based measurements of the Global Positioning System for numerical weather prediction

Data assimilation provides an initial atmospheric state, called the analysis, for Numerical Weather Prediction (NWP). This analysis consists of pressure, temperature, wind, and humidity on a three-dimensional NWP model grid. Data assimilation blends meteorological observations with the NWP model in a statistically optimal way. The objective of this thesis is to describe methodological development carried out in order to allow data assimilation of ground-based measurements of the Global Positioning System (GPS) into the High Resolution Limited Area Model (HIRLAM) NWP system. Geodetic processing produces observations of tropospheric delay. These observations can be processed either for vertical columns at each GPS receiver station, or for the individual propagation paths of the microwave signals. These alternative processing methods result in Zenith Total Delay (ZTD) and Slant Delay (SD) observations, respectively. ZTD and SD observations are of use in the analysis of atmospheric humidity. A method is introduced for estimation of the horizontal error covariance of ZTD observations. The method makes use of observation minus model background (OmB) sequences of ZTD and conventional observations. It is demonstrated that the ZTD observation error covariance is relatively large in station separations shorter than 200 km, but non-zero covariances also appear at considerably larger station separations. The relatively low density of radiosonde observing stations limits the ability of the proposed estimation method to resolve the shortest length-scales of error covariance. SD observations are shown to contain a statistically significant signal on the asymmetry of the atmospheric humidity field. However, the asymmetric component of SD is found to be nearly always smaller than the standard deviation of the SD observation error. SD observation modelling is described in detail, and other issues relating to SD data assimilation are also discussed. These include the determination of error statistics, the tuning of observation quality control and allowing the taking into account of local observation error correlation. The experiments made show that the data assimilation system is able to retrieve the asymmetric information content of hypothetical SD observations at a single receiver station. Moreover, the impact of real SD observations on humidity analysis is comparable to that of other observing systems.

Improving GPS time series for geodynamic studies

Accurate and stable time series of geodetic parameters can be used to help in understanding the dynamic Earth and its response to global change. The Global Positioning System, GPS, has proven to be invaluable in modern geodynamic studies. In Fennoscandia the first GPS networks were set up in 1993. These networks form the basis of the national reference frames in the area, but they also provide long and important time series for crustal deformation studies. These time series can be used, for example, to better constrain the ice history of the last ice age and the Earth s structure, via existing glacial isostatic adjustment models. To improve the accuracy and stability of the GPS time series, the possible nuisance parameters and error sources need to be minimized. We have analysed GPS time series to study two phenomena. First, we study the refraction in the neutral atmosphere of the GPS signal, and, second, we study the surface loading of the crust by environmental factors, namely the non-tidal Baltic Sea, atmospheric load and varying continental water reservoirs. We studied the atmospheric effects on the GPS time series by comparing the standard method to slant delays derived from a regional numerical weather model. We have presented a method for correcting the atmospheric delays at the observational level. The results show that both standard atmosphere modelling and the atmospheric delays derived from a numerical weather model by ray-tracing provide a stable solution. The advantage of the latter is that the number of unknowns used in the computation decreases and thus, the computation may become faster and more robust. The computation can also be done with any processing software that allows the atmospheric correction to be turned off. The crustal deformation due to loading was computed by convolving Green s functions with surface load data, that is to say, global hydrology models, global numerical weather models and a local model for the Baltic Sea. The result was that the loading factors can be seen in the GPS coordinate time series. Reducing the computed deformation from the vertical time series of GPS coordinates reduces the scatter of the time series; however, the long term trends are not influenced. We show that global hydrology models and the local sea surface can explain up to 30% of the GPS time series variation. On the other hand atmospheric loading admittance in the GPS time series is low, and different hydrological surface load models could not be validated in the present study. In order to be used for GPS corrections in the future, both atmospheric loading and hydrological models need further analysis and improvements.

Effect of GPS on understanding relationship between mobile map and environment : A field experiment

Objectives: GPS technology enables the visualisation of a map reader s location on a mobile map. Earlier research on the cognitive aspects of map reading identified that searching for map-environment points is an essential element for the process of determining one s location on a mobile map. Map-environment points refer to objects that are visualized on the map and are recognizable in the environment. However, because the GPS usually adds only one point to the map that has a relation to the environment, it does not provide a sufficient amount of information for self-location. The aim of the present thesis was to assess the effect of GPS on the cognitive processes involved in determining one s location on a map. Methods: The effect of GPS on self-location was studied in a field experiment. The subjects were shown a target on a mobile map, and they were asked to point in the direction of the target. In order for the map reader to be able to deduce the direction of the target, he/she has to locate himself/herself on the map. During the pointing tasks, the subjects were asked to think aloud. The data from the experiment were used to analyze the effect of the GPS on the time needed to perform the task. The subjects verbal data was used to assess the effect of the GPS on the number of landmark concepts mentioned during a task (landmark concepts are words referring to objects that can be recognized both on the map and in the environment). Results and conclusions: The results from the experiment indicate that the GPS reduces the time needed to locate oneself on a map. The analysis of the verbal data revealed that the GPS reduces the number of landmark concepts in the protocols. The findings suggest that the GPS guides the subject s search for the map-environment points and narrows the area on the map that must be searched for self-location.

Energy Efficient GPS Acquisition with Sparse-GPS

Following rising demands in positioning with GPS, low-cost receivers are becoming widely available; but their energy demands are still too high. For energy efficient GPS sensing in delay-tolerant applications, the possibility of offloading a few milliseconds of raw signal samples and leveraging the greater processing power of the cloud for obtaining a position fix is being actively investigated. In an attempt to reduce the energy cost of this data offloading operation, we propose Sparse-GPS(1): a new computing framework for GPS acquisition via sparse approximation. Within the framework, GPS signals can be efficiently compressed by random ensembles. The sparse acquisition information, pertaining to the visible satellites that are embedded within these limited measurements, can subsequently be recovered by our proposed representation dictionary. By extensive empirical evaluations, we demonstrate the acquisition quality and energy gains of Sparse-GPS. We show that it is twice as energy efficient than offloading uncompressed data, and has 5-10 times lower energy costs than standalone GPS; with a median positioning accuracy of 40 m.

"Aplicación de un sistema multimétrico para evaluar la calidad del agua superficial en la microcuenca El Coyote del Rio Estelí, Nicaragua"

En la microcuenca El Coyote localizada en el municipio de Condega, Estelí, se evaluó la calidad del agua superficial de sde febrero del 2010 a febrero del 2011. El propósito fue la identificación de indicadores que faciliten la vigilancia y monitoreo de la calidad del agua . Se integró un sistema multimétrico utilizando las características físicoquímicas y bacteriológicas, macro invertebrados acuáticos, la caracterización morfométrica de la microcuenca y la información resultante a nivel de comunidad (cambios en el uso del suelo). En la determinación de la relación de la calidad del agua con la estructura de la macrofauna acuática (macroinvertebrados) se usó el método Biological Monitoring Working Party (BMWP/Col ) . La microcuenca tiene 144 afluentes con una forma oval - oblonga - alargada, y su curva hipsométrica refleja un estado de equilibrio relativo de juvenil a madurez. El uso del suelo es inadecuado y su entorno natural fue valorado como subóptimo. Aunque los parámetros fisico químicos indicaron que las aguas son alcalinas, con un nivel aceptable de oxigeno disuelto, categorizadas según el Diagrama de Riverside como aguas aptas par a riego (C2 - S1), y aceptables según valores determinados para DBO 5 y DQO; sin embargo, requieren de un tratamiento de descontaminación previo a su uso doméstico y agropecuario. Además, debido a la presencia de coliformes fecales estas aguas no están aptas para consumo humano . Los macroinvertebrados varían, según la estacionalidad, en riqueza, abundancia y distribución, presentando una disminución en el número de individuos en la época lluviosa (t= 5.21, p<2.18E - 07). E l 6 8 . 91 % de los macroinvertebrados bioin dicadores se distribuyeron en cinco familias : Leptohyphidae , Baetidae , Hydropsychidae , Chironomidae y Physidae , siendo el cariotipo piedra el que present ó mayor diversidad y abundancia . El promedio del BMWP /Col fue de 60.06, indicando una calidad del agua entre dudosa y aceptable , y el índice ASPT de 6.71 señala una contaminación moderada ; estos resultados coincide n con los obtenidos utilizando la batería de indicadores fisicoquímicos y bacteriológicos .

Evaluación del establecimiento de Moringa oleífera Lam. (Marango) en un sistema de cercas viva en la Finca Santa Rosa - UNA, Managua, Nicaragua

Con el objetivo de evaluar el establecimiento de Moringa oleífera en un sistema de cercas viva, se llevo a cabo un experimento, se realizó en la Finca Santa Rosa perteneciente a la Universidad Nacional Agraria. El estudio se realizo entre Octubre del 2012 y Mayo del 2013. Dos distancias de siembra (1.5 y 2 m) plantadas bajo un diseño de Bloques Completos al Azar fueron evaluadas como tratamientos; a los cuales se les determinaron los siguientes variables: número de yemas y rebrotes, longitud de rebrotes y sobrevivencia de la especie. No se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos, para la sobrevivencia al final del estudio; los valores correspondieron al 25.78% para la distancia 2m y 29.69% para la distancia 1.5m. La producción de yemas en la especie mantuvo una tendencia positiva durante el periodo de estudio. No se encontraron diferencias estadísticas para la variable número de rebrotes; demostrando que la producción de rebrotes en la plantación fue relativamente pobre con valores de 3 rebrotes en promedio. Valores medios de 6.27 cm de crecimiento en la longitud de rebrotes, y no determinándose diferencias significativas entre las distancias comparadas. Se concluye que se pueden utilizar las dos distancias de siembra con M. oleífera como postes vivo en cercas perimetrales de áreas de pastoreo; siempre y cuando el establecimiento coincida con la época lluviosa y el manejo sea eficiente.

Caracterización del sistema de producción de Finca "San Felipe", Muy Muy, Matagalpa

El presente trabajo se realizó dentro del marco del PROYECTO RAZA REYNA CEE NICARAGUA-ONG 157/86/IT con el objetivo de realizar una Caracterización del Sistema de Producción de la finca San Felipe, en Muy Muy, Matagalpa y su entorno. Se realizó a través de Diagnóstico Estático en la zona y Diagnóstico Dinámico en la finca. Se pudo determinar que la zona de vida correspondiente a Muy Muy es de Trópico Seco Premontano, en transición a zona seca, con precipitaciones promedio anual de 1498.05 mm, 25.02°C de temperatura y 80.30% de humedad relativa. Los suelos son millosoles con alto contenido de materia orgánica y nutriente, excepto fósforo; cuya principal limitante la representa la pendiente elevada en la mayor parte de la zona. Se caracteriza por el predominio de sistemas de producción de doble propósito, de carácter extensivo, en los que se explota ganado Cebuino cruzado con Pardo Suizo y Holsteín principalmente la inversión de capital y de recursos es baja. La alimentación del ganado se basa en el pastoreo, habiendo predominio de pasto Jaragua (Hyparrhenia ruffa), en aproximadamente un 50% siendo el resto pasto natural y grama. Entre los principales factores limitantes identificados se puede mencionar el mal manejo proporcionado a los potreros, disminuyendo la calidad y disponibilidad del forraje ofrecido a los animales, unido a una falta total de técnicas de conservación y una suplementación adecuada. Se encontró que la comercialización afecta el .resultado económico de las fincas por los bajos precios obtenidos en la venta de los productos y por el alto precio a que compran los insumos, el cual está influido por: a) débil estructura del mercado sobre todo para la venta de leche, teniendo que vender forzosamente a plantas acopiadoras como PROLACSA; b) elevada presencia de intermediarios en las operaciones de compra-venta de animales en pie; e) lo alejado que se encuentra la zona de los centros industriales del país y d) las malas vías de penetración. Entre los índices técnicos encontrados en la. zona, según resultados de Diagnóstico Estático, se determinó que la natalidad es del 52.25 % la mortalidad de temeros es del 6.58 % el destete efectivo del 93.42 la mortalidad adulta de terneros es del 5.0 en el periodo de lactancia es de 282.43 días, la producción de leche anual por vaca es de 1282.23 lts. La producción de leche por vaca en verano es de 3.44 lts y en invierno es de 5.64, el número de animales por manzana es de 0.98 y la carga animal es de 0.77 UA/mz Respecto al Sistema de Producción de la Finca "Sn Felipe", éste se caracteriza por ser de Doble Propósito, con mayor énfasis en la producción de leche, el hato presenta un alto grado de encaste con ganado Bos taurus lechero, producto de la utilización de Inseminación Artificial, pudiendo encontrarse principalmente Pardo Suizo, así como Holsteín, Jersey, Guernsey, Simmenta1, Cebú y Reyna, con diferentes grados de cruzamientos entre sí. Las medias de mínimos cuadrados para PL305, PL TOT, LARLA e IPP encontradas fueron de 1603.90, 1893.53 Kg de leche, 288.36 y 496.87 días respectivamente. La PLD resulto de 5.56 lts y la PLD/IPP de 3.23 lts. La• EPP es de 37.15 meses y el número de servicios por concepción (NSC) resultó de 1.57. En el estudio de las principales variables los grupos raciales

Evaluación del sistema de producción de leche "El Corpus" El Menco, Rivas

Para la realización de este estudio se plantearon los siguientes objetivos: contribuir al conocimiento y mejoramiento del sistema de producción de leche "El Corpus" El Menco, Rivas, y de manera específica caracterizar y analizar los componentes del sistema, realizar un anál isis biológico y económico a partir de un estudio de eficiencia y realizar un estudio comparativo de la eficiencia del sistema en dos momentos en el tiempo. Este estudio se realizo en la finca "El Corpus" El Menco, Rivas en el período enero-diciembre del año 2000 y el período julio 2001-junio 2002. La unidad de producción se encuentra localizada a la altura del kilómetro 85 ½ carretera panamericana y 13 kilómetros al este a orilla del lago de Nicaragua, a 70 msnm y una latitud norte de 11°50'16" y una longitud oeste de 85°50'16". Para llevar a cabo la presente investigación se definieron las siguientes etapas generales: Caracterización e identificación del sistema de producción, análisis y comparación del sistema de los dos periodos en estudio, a través de un diagnóstico estático y dinámico. Durante la caracterización se observó que la mayoría de los componentes del sistema presentan óptimas condiciones para lograr una eficiente producción lográndose determinar que existe mal manejo en algunos de ellos. Así mismo en el análisis de eficiencia se logró determinar que las variables productivas del año 2000 en las que se obtuvieron mejores resultados con respecto al período julio 2001-junio 2002 fueron: El porcentaje de parición, porcentaje de mortalidad de terneras y la carga animal, lo cual fue lo contrario para la variable del porcentaje de descarte, la producción de leche/vaca/día y la producción de leche/ha/año. En lo que respecta a las variables reproductivas en las que se obtuvieron mejores resultados fue solamente el numero de servicios por concepción; mientras que para la edad de incorporación, peso de incorporación, edad al primer parto, período de servicio, intervalo entre parto fue lo contrario, no obstante la edad de incorporación y el peso de incorporación, se obtuvieron diferencias significativas a través de la prueba de "t" (a = 0.05); mientras que en la edad al primer parto, período de servicio, intervalo entre parto, no se obtuvieron diferencias. En lo que se refiere a la eficiencia económica del sistema los mejores resultados se obtuvieron en el periodo julio 2001 –junio 2002 el cual fue mas rentable y mas eficiente.

Efecto del sistema lactoperoxidasa en la conservación de la leche cruda en dos fincas de la comunidad Monte Rosa, El Rama - RAAS, Nicaragua

RESUMEN Con el objetivo de conocer el efecto del sistema lactoperoxidasa, mejor conocido como stabilak, para la conservación de la leche, se desarrollo un estudio en El Rama ubicado en la Región Autónoma Sur de Nicaragua, en las fincas El paraíso y Las Lomas, del 17 de Agosto al 24 de Septiembre – 2011, se determinaron dos tratamientos T1 con stabilak y T2 sin stabilak o testigo, se tomaron un total de 480 muestras y se analizaron, para valorar su calidad. En las fincas seleccionadas se realizó el muestreo, tres veces por semana, en cada día se tomaba tres muestras de leche, para cada una de ellas se les determinó la prueba de acidez (204 muestras) y la prueba de alcohol (204 muestras), excepto para la prueba de reductasa que se realizó una por día (72 muestras). Los datos, se pr ocesaron en los programas estadísticos SAS y SPSS. Se encontró que los mejores comportamientos de preservación de la leche fue en la finca Las Lomas y cuando se utilizó el stabilak, donde la acidez reportó veinte y siete muestras con acidez aceptable, de 1 5 a 16 ml NaOH 0.1N/100 ml, con la prueba de alcohol, veinte y siete muestras negativas, en cambio en El Paraíso, veinte y cuatro muestras con acidez aceptable y con la prueba de alcohol reportaron 27 muestras negativas. La clasificación de la leche, A, B y C, se realizó, con la prueba de Reductasa en: A Las Lomas con 13 muestras y El Paraíso con 8, en B: 10 muestras en El Paraíso, 5 en Las Lomas, en C no se reportó ninguna. En conclusión, el efecto del stabilak, mantiene los parámetros de calidad, según normativas nacional, Siendo el sistema lactoperoxidasa más eficaz, cuando se aplican las buenas prácticas de higiene en el ordeño.