I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute r  E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   10 ,   No .   5 ,  Octo b er   2 0 2 0 ,   p p .   5 2 4 3 ~ 5 2 5 0   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 1 0 i 5 . pp 5 2 4 3 - 5 2 5 0          5243       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m/in d ex . p h p /I JE C E   The cubic  roo t  un scented   k a l m a n  f i lter to  esti m a te     the  po sitio n and  orienta tion o f   m o b ile robo t  t ra ject o r y       O m a r  B a y a s li,  H ess en  Sa lhi   De p a rtme n t  o f   El e c tro n ic,  U n iv e rsity   o f   Bli d a   1 ,   A lg e ria       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   3 0 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   A p r   2 6 ,   2 0 2 0   A cc ep ted   Ma y   6 ,   2 0 2 0       In   t h is  p a p e r  w e   in tr o d u c e   a   c u b i c   r o o t  u n sc e n te d   k a lm a n   f i lt e r   (CRUK F )  c o m p a re d   t o   t h e   u n s c e n te d   k a lm a n   f il ter  (U KF )  f o r  c a lc u la t in g   t h e   c o v a ria n c e   c u b ic  m a tr ix   a n d   c o v a r ia n c e   m a tr ix   w it h i n   a   se n s o r  f u si o n   a l g o r it h m   t o   e st im a te  t h e   m e a su re m e n ts  o f   a n   o m n i d irec ti o n a l  m o b i le  r o b o t  tra jec to ry .   W e   stu d y   t h e   f u s i o n   o f   t h e   d a ta  o b t a i n e d   b y   th e   p o s it i o n   a n d   o r ie n t a ti o n   w i t h     a   g o o d   p re c i si o n   t o   l o c a l ize   t h e   r o b o t  i n   a n   e x te r n a l   m e d i u m ;   w e   a p p ly     th e   t e c h n i q u e s   o f   k a lm a n   f i lt e r   (K F )  t o   t h e   e s t im a ti o n   o f   t h e   tra jec t o ry .   W e   su p p o s e   a   m o v e m e n t  o f   m o b i le  r o b o t  o n   a   p la n   i n   tw o   d im e n si o n s.   T h e   se n s o r  a p p ro a c h   is  b a s e d   o n   t h e   CRU KF   a n d   t o o   o n   t h e   s ta n d a r d   UK F   w h ic h   a re   m o d if ie d   t o   h a n d le  m e a su re m e n t s  f r o m   t h e   p o si ti o n   a n d   o rie n tat i o n .     A   re a l - ti m e   im p lem e n ta ti o n   is  d o n e   o n   a   t h re e - w h e e le d   o m n i d i re c ti o n a l   m o b i le   r o b o t ,   u s i n g   a   d y n a m ic   m o d e l  w it h   t ra je c t o r ies .   T h e   a l g o r it h m   i s  a n a l y z e d   a n d   v a li d a te d   w it h   sim u l a ti o n s .   K ey w o r d s :   C R U KF    Mo b ile  r o b o t   No n li n ea r   s y s te m   Sen s o r   UKF    Co p y rig h t  ©   2 0 2 0   In stit u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    Al l  rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   O m ar   B a y asl i,    Dep ar t m en t o f   E lectr o n ic,   Un i v er s it y   B lid a  1 ,   B . P . 2 7 0 ,   R o ad   o f   So u m aa ,   B lid a,   A lg er ia .   E m ail:  b a y ao m ar 9 7 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     T h e  m o b ile  r o b o ts   ar e  eq u ip p ed   w it h   s e n s o r s   to   m ea s u r e  t h e  d is tan ce   o f   th e   r o b o t  f r o m   t h e  s p ac e  o f   th e  o b j ec ts   w h er e   t h e y   m o v e.   Me asu r e m e n ts   w h ich   ar e  al w a y s   li n k ed   b y   n o i s es  ar e  th en   f u s ed   to g et h er   i n     a  f ilter   to   o b tain   an   esti m ate  o f   th e  p o s itio n   an d   o r ien tatio n   o f   th e  m o b ile  r o b o t  tr a j ec to r y   i n   th e  s p ac e  an d   p lan   [ 1 ,   2 ] .   T h e  m o s t  i m p o r tan t  p r o b le m s   r elate d   to   r o b o ts   ar e  s it u ated   in   s e n s o r s   p o wer e  b y   t h eir   b atter y   w h ic h   r ed u ce s   th e  a u to n o m y .   A l s o   th er e  ar e  s itu a tio n s   w h er e  s en s o r s   ca n n o t  f u n ctio n   s i m u lta n eo u s l y ,   w h en   th e y   u s e  t h e  s a m e  f r eq u en c y   b an d   [ 3 ,  4 ] .   T h e  Kalm a n   f ilte r   is   an   o p ti m al  li n ea r   esti m ato r   w h e n   t h e  p r o ce s s   n o is e  a n d   th e  m ea s u r e m en t  n o is e  ca n   b e  m o d eled   b y   w h ite  Gau s s ia n   n o is e.   No n - li n e ar   p r o b lem s   ca n   b e  s o lv ed   w it h   t h e  u n s ce n ted   Kal m an   f ilter   ( UKF)   a n d   w e  p r o p o s e  a  n e w   alg o r it h m   t h at  i s   ca lled   th e  c u b ic  r o o t  u n s ce n ted   Kal m a n   f il ter   ( C R UKF)   to   s o lv e  also   n o n li n ea r   p r o b lem s .   I n   o u r   w o r k ,   w e  u s e  th i s   tech n iq u e  to   esti m ate  th e  p o s itio n   a n d   th e  an g le  o f   th e  r o b o t  in   its   d is p lace m e n t  th e n   a  co m p ar i s o n   b et w ee n     th e  p er f o r m a n ce s   o f   t h e  t w o   f i lter s   is   p r ese n ted   to   g i v e  an   ev alu atio n   o f   m o r e  p r ec is ed   m ea s u r e m en t   a n d   w i l l   ap p r ec iate  b etter   s tatis tical  p r o p er ties   [ 2 ,  5 ] .   T h is   p ap er   is   o r g a n ized   as  f o ll o w ;  w e  p r esen t   t h e  m o d eli n g   o f   t h e  m o b ile   r o b o t  w it h   th e   e q u atio n s   o f   tr aj ec to r y   an d   an g les  o f   t h e  r o b o t.  Nex t,  w e  p ass   to   th e  p r esen tat io n   o f   t h e  UKF   al g o r it h m   a n d   w e  p r o p o s e     a  C R UKF   alg o r it h m   to   i m p r o v e  th e  ac c u r ac y   o f   th e   s tate  es ti m ate.   Fi n all y   w e  p r esen t  a n d   d is c u s s     th e  s i m u latio n   r esu l ts   an d   o u t l in e  s o m e  p o s s ib le  ex te n s io n s   f o r   f u t u r e  in v esti g atio n s .       2.   M O DE L I N G   O F   M O B I L E   RO B O T   T h e  r o b o t  tak es  th e  p o s itio n   tr aj ec to r y   T   b etw ee n   t w o   m o m en ts   f r o m   s a m p li n g   w it h   th e  v ar iatio n   in   th e  p o s itio n   an d   t h e  d ir ec tio n   th en   w e  s u p p o s es  i n   o u r   p ap er   th e  o m n id ir ec tio n al  m o b ile  r o b o t  lik e  s h o w n   i n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   5 ,  Octo b e r   2 0 2 0   :    5 2 4 3   -   5250   5244   F ig u r e   1.   Ou r   r o b o t h av e   th r ee   w h ee l s   w h o o s   e f f ec t   o n   th e   r o b o t sp ee d   b ec au s e  o f   t h eir   w ei g h t   an d   f r ictio n   o n   th e  g r o u n d ,   w e  s u p p o s e  1 ,  2   an d   3   th e  r o b o t  m as s   ap p lied   o n   th e  w h ee ls .   T h e  o m n id ir ec tio n al   m o b ile   R o b o t   h as  t w o   i n d ep en d en tl y   s p ee d - co n tr o lled   w h ee ls   eq u i p p ed   w ith   s e n s o r s ,   a n d   a  ca s t o r   w h e el  [ 2 ,  6 - 1 2 ] .   Fo r   s u ch   a  r o b o t,  an   ap p r o x i m ated ,   d is cr ete - ti m e  m o d el  is :     + 1 = + . . . 1 .  ( + 1 ) + 1 + 1 = + . . . 2 .  ( + 1 ) + 2 + 1 = + ∆ + 3   ( 1 )     w h er e   ( , )   is   th e  p o s itio n   o f   th e  r o b o t  at  tim e   ,   w it h   = ( 1   2   3   ) ,   = 1 , = 2 ,  = 3 ,       r ep r esen te  th e  a n g le  b et w ee n   t h e  r o b o t  ax le  an d   t h e  x - a x is ,   = (   1 2 3 )   ar e  ze r o - m ea n   u n co r r elate d   Gau s s ia n   n o is e s   an d   = ( 1 2 )   ar e  t h e  an g u lar   v elo citie s   o f   w h ee ls ,   =   . ( 1 + 2 + 3 ) / 3   i s    th e  m a s s   o f   th e  r o b o t  in   w h e els .   =   . ( 1 + 2 ) / 2   is   th e  lin ea r   v elo cit y   o f   th e  r o b o t,  = + 1 −   is     th e  s a m p l in g   p er io d   an d   ∆ = . ( 2 − 1 )   . /   2   is   th e  r o tatio n   w it h in   [ , + 1 ] .     is   th e  r ad iu s   o f     th e  w h ee ls   a n d   L   is   t h e  len g t h   o f   th e  a x es.   T h e  o m n id ir ec tio n a l   m o b ile   r o b o t   is   eq u ip p ed   w ith   s e n s o r s   to   m ea s u r e  i ts   p o s it i o n   an d   i ts     o r ien tatio n   l ik e  s h o w n   i n   Fi g u r e   2 .   T h e  f i g u r e  a ls o   d ef i n e s   th e  e n v ir o n m en t  o f   th e  r o b o t,  ass u m ed   p er f ec tl y   k n o w n   [ 7 ,  10 ,   1 3 ] .   I n   o u r   w o r k   w e  p r o p o s e  th e  tr aj ec to r y   T   o n   w h ich   w e  ap p l y   t h e  tec h n ic al  o f   Kal m a n   f ilter s   C R U KF a n d   UK F to   esti m ate  th is   tr aj ec to r y .           Fig u r e  1 .   O m n id ir ec tio n al  m o b ile  r o b o t       Fig u r e  2 .   O m n id ir ec tio n al  m o b ile  r o b o t t r aj ec t o r y   T       2 . 1 .   T he  equa t io ns   o f   t ra j ec t o ry   T   T h e  tr aj ec to r y   o f   t h e  r o b o t  is   d e f in ed   b y   t h e  eq u at io n   + 1 = ( + 1 )   w h er e   = 1 = 1 ;   = 2 = 1 ;   = 3 = 1 ;   = 1 ;   1 = 2 = 0 , 02   m/ s ;   1 = 0 , 2 ;  2 = 0 , 1 ;   ∆ = / 2 ;   1 = 0 , 3   g ;   2 = 0 , 3   g ;   3 = 0 , 3   g ;   = 0 , 5 . 1 0 − 2   m   = 0 , 18   m   an d   =   . ( 1 + 2 + 3 ) / 3   L ;  th en   = 0 , 0083   g .     W e  h av e  o u r   m o d el :     { A k + 1 = A k + v 1 m k t   u 1 c os ( θ k + 1 ) + w 1                   B k + 1 = B k + v 2 m k t   u 2 s in ( θ k + 1 ) + w 2                     θ k + 1 = θ k + ∆ θ + w 3                                                                               t h en       { A k + 1 − A k − w 1 = v 1 m k t   u 1 c os ( θ k + 1 ) B k + 1 − B k − w 2 = v 2 m k t   u 2 s in ( θ k + 1 )     t h en     ( + 1 − − 1 ) 1   1 =    ( + 1 )     ( 2 )   X   Y   T   R o b o t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Th e  cu b ic  r o o t u n s ce n ted   K a l ma n   filt er to   esti ma te  th e  p o s itio n   a n d   o r ien ta tio n ... ( Oma r   B a ya s li )   5245   ( + 1 − − 2 ) 2   2 =  ( + 1 )   ( 3 )     a n d   w e  m a k e   s q u ar e:      ( + 1 − − 1 ) 2 ( 1   1 ) 2 =    2 ( + 1 )   ( 4 )     ( + 1 − − 2 ) 2 ( 2   2 ) 2 =  2 ( + 1 )   ( 5 )     ( 4 ) + ( 5 ) ⟹ ( A k + 1 − A k − w 1 ) 2 ( v 1 m k t   u 1 ) 2 + ( B k + 1 − B k − w 2 ) 2 ( v 2   m k t   u 2 ) 2 = c os 2 ( θ k + 1 )   + s in 2 ( θ k + 1 )     t h en     ( A k + 1 − A k − w 1 ) 2 ( v 1 m k t   u 1 ) 2 + ( B k + 1 − B k − w 2 ) 2 ( v 2 m k t   u 2 ) 2 = 1     ⟹ ( B k + 1 − B k − w 2 ) 2 ( v 2 m k t   u 2 ) 2 = 1 − ( A k + 1 − A k − w 1 ) 2 ( v 1 m k t   u 1 ) 2     ⟹ ( B k + 1 − B k − w 2 ) 2 = ( v 2 m k t   u 2 ) 2 ( 1 − ( B k + 1 − B k − w 1 ) 2 ( v 1 m k t   u 1 ) 2 )     ⟹ B k + 1 − B k − w 2 = √ ( v 2 m k t   u 2 ) 2 ( 1 − ( A k + 1 − A k − w 1 ) 2 ( v 1 m k t   u 1 ) 2 )       t h en     B k + 1 = B k + w 2 + v 2 m k t   u 2 √ ( 1 − ( A k + 1 − A k − w 1 ) 2 ( v 1 m k   t   u 1 ) 2 )       Fo r   th e  tr aj ec to r y   T   w e  ta k e:   1 = 0 ,  2 = 0   an d   3 = 0     B k + 1 = 1 + 0 + 0 , 02 . 1 . 0 , 0083 . 0 , 1 . √ ( 1 − ( A k + 1 − 1 − 0 ) 2 ( 0 , 02 . 10 , 0083 . . 0 , 2 ) 2 )         T h en   th e  f in al  eq u atio n   o f   T   is :     B k + 1 = 1 + 0 , 016 . 10 − 3 √ ( 1 − ( A k + 1 − 1 ) 2 0 , 256 . 10 − 6   )         2 . 2 .   T he  a ng le   o f   ro bo t   +     W e  h av e       {         ( A k + 1 − A k − w 1 ) v 1 m k t   u 1 =   c os ( θ k + 1 )   ( B k + 1 − B k − w 2 ) v 2 m k t   u 2 = s in ( θ k + 1 )     ( 2 ) ⟹ + 1 =  ( + 1 − − 1 1   1 )   i s   th e  a n g le  o f   r o b o t w ith   a x is ,   o r   ca n   w e  f i n d   th i s   an g le  b y   ( 3 ) :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   5 ,  Octo b e r   2 0 2 0   :    5 2 4 3   -   5250   5246   ( 3 ) ⟹ ( B k + 1 − B k − w 2 ) v 2 m k t   u 2 = s in ( θ k + 1 ) ⟹ θ k + 1 = a s in ( B k + 1 − B k − w 2 v 2 m k t   u 2 )     =  (   ( + 1 )   ( + 1 )   )   is   th e  a n g le  o f   r o b o t w ith   w h e els ax i s         3.   UNSCE NT E D  K AL M AN  F I L T E R  AND  H E R  AL G O R I T H M   T h e  UKF  h as   b ee n   d e v elo p ed   in   r ec e n t  y ea r s   to   o v er co m e  t w o   m ai n   p r o b le m s   o f   th e   E KF   ( ex te n d ed   Kal m a n   f ilter ) ,   t h e  p o o r   ap p r o x i m at io n   p r o p er ties   o f   th e   f i r s t  o r d er   ap p r o x im at io n   a n d   t h e  r eq u ir e m en t  f o r     th e  n o is e s   to   b e  Gau s s ian .   T h e  b asic  id ea   b eh in d   th e  UK F  is   th at  o f   f i n d i n g   a  tr an s f o r m atio n   t h at  allo w s   ap p r o x im a tin g   t h e  m ea n   a n d   th e  co v ar ia n ce   o f   a  r a n d o m   v ec to r   o f   len g t h     w h en   it  i s   tr an s f o r m ed   b y     a  n o n l in ea r   m ap .   T h is   i s   d o n e  b y   co m p u ti n g   a  s et   o f   2 + 1   p o in ts ,   ca l led   s i g m a  p o in t s ,   o n   t h e  b asi s   o f     th e  m ea n   a n d   v ar ian ce   o f   t h e  o r ig in al  v ec to r ,   tr an s f o r m i n g   t h ese  p o in ts   b y   t h e  n o n li n ea r   m ap   an d   th e n  ap p r o x im a tin g   t h e  m ea n   an d   v ar ian ce   o f   t h e  tr a n s f o r m ed   v ec to r   f r o m   t h e  tr an s f o r m ed   s i g m a  p o in ts .   W e  r ef er   to   [ 2 - 5 ,   1 4 - 1 7 ]   f o r   th e  th eo r etica l a s p ec ts .   As  f o r   ap p r o x i m at in g   p r o p er ties   o f   t h e  f ilter ,   it  h as  b ee n   s h o w n   t h at,   w h ile  t h e  E KF  e s ti m ate  o f     th e  s tate  is   ac c u r ate  to   th e   f ir s t  o r d er ,   th e  UK F  es ti m ate  i s   a cc u r ate  to   t h e  th ir d   o r d er   in   th e  ca s e  o f   Ga u s s ia n   n o is es.  T h e  co v ar ia n ce   esti m ate  also   is   ac c u r ate  to   th e  f ir s t  o r d er   f o r   th e  E KF,  an d   to   t h e  s ec o n d   o r d er   f o r     th e  UKF  a n d   h er   alg o r it h m   is :     UKF Al gorithm   •  Initialization:           ̂ 0   =   [ 0 ] ,       0   =   [ ( 0   −   ̂ 0 ) ( 0   − ̂ 0 ) ]            ̂ 0 = [ ̂ 0 ] = [ ̂ 0             ̅ 0         ̅ 0     ]             0 = [ ( 0 − ̂ 0 ) ( 0 − ̂ 0 ) ] = [ 0 0 0 0 0 0 0 ]   For  k   =   1 , . . . , ∞   :   1. Set       =     −   1       ( for unscented Kalman filter)     2. Calculate sigma - points:          = [ ̂                 ̂ + √                 ̂ − √   ]     3. Time - update equations:         | = ( , , )           ̂ = ∑   2 = 0 , |           = ∑ ( , | − ̂ ) 2 = 0 ( , | − ̂ )      4. Measurement - update equations:     | = ℎ ( | , )      ̂ = ∑   2 = 0 , |     ̅ = ∑ ( , | − ̂ ) 2 = 0 ( , | − ̂ )     = ∑ ( , | − ̂ ) 2 = 0 ( , | − ̂ )      = − 1     ̂ = ̂ + ( − ̂ )     = −           4.   T H E   CUB I C  RO O T   UK F   ( CRUK F )   P RO P O SI T I O N   I n   o u r   p ap er   w e  p r o p o s e  th e   cu b ic  r o o t  C R UK F  al g o r ith m   w h ic h   i s   b ased   o n   s q u ar e   r o o t  UKF   alg o r ith m   [1 8 ,  1 9 ] .   So   w e   u s e   in   o u r   al g o r ith m   a   p r o p o s itio n   o f   n e w   f u n ctio n    ( )   an d   UK F  a lg o r ith m   [ 4 ] .   W e  s tu d y   t h e  co ef f icien ts   o f   co v ar ian ce   m a tr ix   to   in tr o d u c e  th e  cu b ic  r o o t.  I n   th is   tech n iq u e,   w e  b ased   o n     th e  s a m e  p r in cip als o f   th e  UK F a lg o r ith m .     4 . 1 .   T he  f un ct io n q q(x )   pro po s it i o n   T h e  n e w   f u n ctio n    ( )   is   th e  q u ad r atu r e  q u ad r atu r e  o r   o r th o g o n al  o r th o g o n al  f u n ctio n   f o r   f i n d     an d   ca lcu late s   t w o   m atr i x es q u ad r atu r e  o r   o r th o g o n al  an d   it s   eq u atio n   i s :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Th e  cu b ic  r o o t u n s ce n ted   K a l ma n   filt er to   esti ma te  th e  p o s itio n   a n d   o r ien ta tio n ... ( Oma r   B a ya s li )   5247    = 1 − 2 1 1 ‖ 1 ‖   . 2 − 2 2 2 ‖ 2 ‖     1   an d   2   ar e  id en tit y   m atr i x   1   an d   2   ar e  v ec to r s   ;   1   an d   2   ar e   v ec to r s   tr an s p o s es     ‖ 1 ‖   an d   ‖ 2 ‖   v ec to r s   m o d u le s         4 . 2 .     T he  CRUK F   a lg o rit h m   CRUKF  Algorithm   •  Initialization:     ̂ 0   =   [ 0 ] ,           0   =   √ [ ( 0   −   ̂ 0 ) ( 0   − ̂ 0 ) ] 3 , = √ 3         = √ 3   ̂ 0 = [ ] = [ ̂ 0                 ]      0   =   √ [ ( 0   −   ̂ 0 ) ( 0   −   ̂ 0 ) ] 3 , ℎ          0   = [ 0 0 0 0 0 0 0 ]   For     =   1 , . . . , ∞   :   1. Set       =     − 1    ; (for the cubic root unscented Kalman filter)     2. Calculate sigma - points for time - update:   = [ ̂                         ̂ +                         ̂ − ]     3. Time - update equations:   | = ( , , )     ̂ = ∑   2 = 0 , |     =  { [ √ 1 3 ( 1 : 2 , | − ̂ ) ] }    ;  (quadrature quadrature function)   =   { ,   0 , | − ̂ , 0 ( ) }   ; time update   | = ℎ ( , | , )     ̂ = ∑   2 = 0 , |     4. Measurement - update equations:     =  { [ √ 1 3 ( 1 : 2 , | − ̂ ) ] }     =   { , 0 , | − ̂ , 0 ( ) }       = ∑ ( , | − ̂ ) ( , | − ̂   ) 2 = 0     = ( / ) /     ̂   = ̂ + ( − ̂ )     =     =   { , , − 1 }       W e  h av e  t w o   f ilter s   UKF  an d   C R UK F  w h er e:  = √ + ,  = √ + 3 ,  0 = ( + ) ⁄ ,   0 = 0 + ( 1 + 2 + ) ,   = = 1 2 ( + ) ⁄ ,   f o r   = 1   . . . 2 ,   an d   = 2 ( + )   is   a  co m p o u n d   s ca lin g   p ar a m e ter .     is   t h e  d i m en s io n   o f   t h e  a u g m e n ted   s tate - v ec to r   0 < < 1   is   t h e  p r i m ar y   s ca lin g     f ac to r   d eter m i n i n g   t h e  e x te n t   o f   th e   s p r ea d   o f   th e   s i g m a - p o in ts   ar o u n d   t h e  p r io r   m ea n .   T y p ical  r a n g e   f o r       is   1 − 3 < < 1 .    is   a  s ec o n d ar y   s ca li n g   f ac to r   u s ed   to   e m p h a s ize   th e  w ei g h tin g   o n   t h e  ze r o s     s ig m a - p o in t  f o r   th e   p o s ter io r   co v ar ian ce   ca lc u latio n .     ca n   b e  u s ed   to   m in i m ize  ce r tain   h ig h er - o r d er   er r o r   ter m s   b ased   o n   k n o w n   m o m e n ts   o f   th e  p r io r   .   Fo r   Gau s s ia n   p r io r s ,   = 2   is   o p ti m al.     is   a  ter tiar y   s ca li n g   f ac to r   an d   is   u s u all y   s et  eq u al  to   0 .   I n   g en er al,   th e  o p tim al  v alu es  o f   th e s e  s ca li n g   p ar a m eter s   w ill  b e    a  s p ec if ic  p r o b le m   [ 2 ,   1 8 ,   1 9 ,   2 0 - 25] .   -   Gen er al  n o tes :   T h e  au g m e n ted   s tate  v ec t o r   an d   s ig m a - p o in t  v ec to r   is   g iv e n   b y :  x a = [ x T       v T       n T   ] T ,     = [ ( )     ( )         ( )   ]   w h er e    an d     ar e  th e  p r o ce s s - n o is e  an d   o b s er v atio n - n o is e  co v ar ian ce   m atr ices.   -   L i n ea r - al g eb r a  o p er ato r s :   √ . 3   :   m atr ix   c u b ic - r o o t u s in g   lo wer   tr ian g u lar .      ( ) :  lo w er - o r th o g o n al  p ar t  o f     m atr i x   r es u lti n g   f r o m   f u n ct io n    ℎ ( )   d ec o m p o s i tio n   o f   d ata - m a t r ix   .      { , , − +   } :    co n s ec u tiv e   r an k - 1   u p d ates  o f   t h e  lo w er - o r t h o g o n al  f ac t o r     b y   t h e    co lu m n s   o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   5 ,  Octo b e r   2 0 2 0   :    5 2 4 3   -   5250   5248   √ : .  /  :  E f f icie n t  lea s t - s q u ar es  p s eu d o   in v er s e  i m p le m e n ted   u s i n g   o r th o g o n al     d ec o m p o s itio n   w i t h   p iv o tin g   f in al l y   t h is   p ar a m e ter s   f o r   t w o   f ilter s   C R UKF  a n d   UKF.         5.   SI M UL AT I O N  R E S UL T S   W e  co m p ar e  th e  p er f o r m a n c e  o f   C R UKF  a n d   UKF  i n   o u r   p ap er ,   w e  s tar te  f r o m   th e   p o in t  o f   tr aj ec to r y   T   : ( 0 , 0 ) = ( 1 , 1 )   w ith   0 = 0 .   I n   th e  ch o s en   s a m p le  ti m e  = 1 s   an d   ea ch   tr ajec to r y   h a s   b ee n   co m p leted   i n   = 400   ,   i m p o s i n g   a  p r o f ile  to   t h e  a n g u lar   v elo cities   o f   t h e  w h ee ls .   T h e  p ar a m e t er s   an d   w ei g h ts   u s ed   in   t h e   C R UK F   an d   UKF  ar e:    =   1 0 − 4   ;     =   5   ;    = ( 8   –   ) / 2   ;    =   2 (   +   )   –   .     =   3   m in i m izes t h e  er r o r   o f   th e  a  p o s ter io r i c o v ar ian ce   w h e n   th e  r an d o m   v ec to r   is   Ga u s s ian .   -   =  { 0 . 123 0 . 124 0 . 121   } ,   w h ic h   co r r esp o n d s   to   a  s ta n d ar d   d ev iatio n   les s   t h an   o n e  c en ti m eter   o n     an d     an d   less   t h a n   o n e  d eg r ee   o n   ;   -     =   { 0 . 110 0 . 100 0 . 111   } ,   a  s tan d ar d   d ev iatio n   les s   th at   0 . 1   ce n ti m eter   f o r   ea ch   s e n s o r ;    -   ̂ 0 / 0 = [ 1 . 5000         1 . 9821         2 . 4123 ] ′ ,   th e  in it ial  esti m ate  s tate  o f   r o b o t   -   0 = [ 1         1         0 ] ′ ,   th e  in it ial  s tate  o f   r o b o t   -   0 / 0 = [ 0 . 5010         0 . 5021         0 . 5023 ] ′ ,   a  s tan d ar d   d ev iatio n   o f   w id th   an d   len g t h   o n   th e  p o s itio n   an d   s tan d ar d   o r ien tatio n .   W e  co m p ar e  th e  p er f o r m a n ce   o f   th e  t w o   f ilter s   w e  h av e  co m p u ted   -   T h e  av er ag e   er r o r   p o s itio n   in d ex :   = 1 + 1 ∑ ‖ [ − ̂ / , − ̂ / ] ′ ‖   = 0   -   T h e  av er ag e   o r ien tatio n   p o s iti o n   in d ex :  = 1 + 1 ∑ | + 1 − ̂ + 1 / | = 0     -   T h e  esti m atio n   er r o r   co v ar ian ce   av er a g ed   alo n g   t h e   w h o le  tr aj ec to r y   h a s   b ee n   co m p u ted :   = 1 + 1 ∑  ( ∑ / )   = 0     T h e  co m p ar is o n   b et w ee n   C R UKF  a n d   UKF  at  o u r   ca s e  a s   f o llo w s :   w e   s tar t  w i th   ti m e,   we  tak e  t h r ee   v a lu e s   f o r   k   to   ea ch   al g o r ith m .   T ab l e  1   s h o w   t h e  co m p ar is o n   a n d   th e  s i m u latio n   r es u lts   s h o w   i n   d if f er en t  f ig u r es:   F ig u r e s  3 - 6.     5 . 1 .   E s t i m a t io n o f   po s it io n by   CRUK F   a nd   UK F   Fig u r es  3   a n d   4   s h o w   th e  s i m u latio n   r e s u l ts   u s i n g   t h e  U KF  an d   C R UKF  ap p lied   to   t h e  tr aj ec to r y   esti m atio n   a n d   er r o r s .   Fig u r e  3   s h o w s   t h e  r o b o t  tr a j e cto r y   w it h   its   es ti m ate  u s in g   UKF   ( r ed )   co m p ar ed   to     th e  C R UK F  ( b leu ) ,   t h e  p o u r s u it  w a s   w ell  d o n e.   Fig u r e  4   p r esen ts   th e  e s ti m atio n   er r o r   b et w ee n   t h e  o r ig i n a l   tr aj ec to r y   an d   b o th   o f   th e  t wo   f ilter s   also   t h e  MSE   ( m ea n   s q u ar e  er r o r )   o f   th e  al g o r ith e m s ,   it  ca n   b e  s ee n     th e  C R UK F  w as b etter   th e n   t h e  UKF.       T ab le  1 .   C o m p ar is o n   b et w ee n   C R U KF a n d   UK F   A l g o r i t h m   x ( m)   θ ( r a d )     C R U K F   0 . 0 1 5 6   0 . 0 2 5 8   0 . 0 0 7 7   0 . 3 5 5 0   0 . 4 4 0 5   0 . 1 8 1 5   0 . 0 2 6 3   0 . 0 1 1 6   0 . 0 1 0 4   UKF   0 . 0 0 8 2   0 . 0 0 5 0   0 . 0 0 7 4   0 . 1 5 6 3   0 . 0 7 1 6   0 . 0 4 9 3   0 . 0 0 1 5   0 . 0 0 1 0   0 . 0 0 0 3           Fig u r e  3 .   E s ti m ate  r e f er en ce   tr aj ec to r y   T     b y   C R UKF  a n d   UKF       Fig u r e  4 .   E s ti m ate  er r o r   er 1 ,   e r 2   an d   h er   esti m at io n     b y   C R UKF  a n d   UKF  an d   MS E   1 2 3 4 5 6 7 8 0 . 9 6 0 . 9 8 1 1 . 0 2 1 . 0 4 1 . 0 6 1 . 0 8 1 . 1 1 . 1 2 1 . 1 4 t ( s ) p o s i t i o n   ( c m )     r e f e r e n c e ( T ) C R U K F U K F R o b o t 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 - 0 . 2 0 0 . 2 t ( s ) e r 1     e r 1 C R U K F U K F 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 - 0 . 2 0 0 . 2 t ( s ) e r 2     e r 2 C R U K F U K F 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 0 . 0 1 0 . 0 2 t ( s ) M S E ( % )     C R U K F U K F Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Th e  cu b ic  r o o t u n s ce n ted   K a l ma n   filt er to   esti ma te  th e  p o s itio n   a n d   o r ien ta tio n ... ( Oma r   B a ya s li )   5249   5 . 2 .   E s t i m a t io n o f   a ng le  by   CRUK F   a nd   UK F   F ig u r e   5  s h o w s   t h e  a n g le  e s ti m ate  o f   t h e  r o b o t  u s i n g   t h e  t w o   f ilter s .   Fi g u r e  6   ex h ib it s   esti m atio n   er r o r s   o f   th ese  f i lter s   w h er e  th e  UKF  w as h er e  b etter   th a n   t h e  C R UK F.           Fig u r e  5 .   T h e  esti m ate  an g le  o f   tr aj ec to r y   T   w it h   ax i s   b y   C R UKF  a n d   UKF       Fig u r e  6 .   E s ti m ate  er r o r   er 1 , er 2   o f   an g le  a n d   h er   esti m atio n   b y   C R UKF  a n d   UKF   an d   MSE       6.   CO NCLU SI O N    T h e  an al y s i s   o f   t h e  r es u lts   i n   T a b le  1   is   th at  th e  t w o   f ilter s   p er f o r m   co m p ar ab l y   t h e  p o s itio n   a n d   o r ien tatio n   o f   t h e  r o b o t,  w e  s ee   th at  th e  est i m a tio n   er r o r   o f   UKF  is   w ea k   t h an   t h o s e  t h e  esti m atio n   er r o r   o f   C R U KF  in   a n g le  e s ti m atio n   c o n tr ar y   in   t h e  p o s itio n   w h er e  t h e  C R UKF  w as  b etter   b ec au s e  th e  ap p r o x im a tin g   p r o p er ties   o f   ea ch   f ilter .   T h es e  t w o   f ilter s ,   al w a y s   g i v i n g   a  v alu e  o f   th e  er r o r   co v ar ian ce   π  o f   in d ex   w h ic h   is   b etter   th an   t h o s e  g i v en   b y   a n y   s e n s o r ,   an d   co m p lete l y   clo s e  to   th at  o b tain ed   w h e n   all  t h e  s en s o r s   ar e  u s ed .   R es u lts   s h o w s   th e  es ti m ate  r ef er en ce   tr aj ec to r y   T   an d   esti m ate  er r o r   b y   C R UK F  an d   U KF  to o   MSE   o f   th is   ca s e  an d   th e  esti m ate  o f   t h e  r o b o t  an g le  an d   its   esti m ate  er r o r   b y   C R UK F  an d   UKF  to o   MSE   o f   th is   ca s e,   w e  s ee   th a t  th e  e s ti m atio n s   wer e  o p tim al.   I n   t h e  n ea r   f u tu r e   th is   tech n iq u e  o f   w o r k   ca n   b e  d o n e  an d   d ev elo p   o n   o th er   t y p es  o f   r o b o ts   an d   o th er   ap p licatio n s   w it h   le s s   s e n s o r   b u t  w it h   a  g r ea t  m ea s u r i n g   ac c u r ac y   i n   r ea l - ti m e  b u t i ts   b etter   to   m a k e  o n e   f ilter   co m p lete  t h e  o th er .       RE F E R E NC E S   [1 ]   L .   D’ A l f o n so ,   e t  a l .,  “ M o b il e   ro b o t  lo c a li z a ti o n   v ia E KF  a n d   UK F :  A   c o m p a riso n   b a se d   o n   re a l  d a ta, ”   Ro b o ti c s a n d   Au to n o m o u s  S y ste ms ,   v o l.   7 4 ,   p a r t  A ,   p p .   1 2 2 - 2 7 ,   2 0 1 5 .   [2 ]   L .   D' A l f o n so ,   e t  a l .,  “ F il ters   f o r  m o b il e   ro b o ts:  EKF ,   UK F   a n d   se n so r  sw it c h in g   -   e x p e ri m e n tal  re s u lt s, ”   2 0 1 1   9 t h   IEE E  In ter n a ti o n a l  C o n fer e n c e   o n   Co n tro l   a n d   Au t o ma ti o n   ( ICCA) ,   S a n ti a g o ,   p p .   9 2 5 - 9 3 0 ,   2 0 1 1 .   [3 ]   E .   A .   Wan   a n d   R.   V a n   De r  M e rwe ,   “ T h e   u n sc e n ted   Ka lm a n   fil ter  f o r  n o n l in e a r  e stim a ti o n , ”   Pro c e e d in g s  o f   t h e   IEE E  2 0 0 0   Ad a p ti v e   S y ste ms   fo r  S ig n a l  Pro c e ss in g ,   Co mm u n ica ti o n s,  a n d   Co n tro l  S y mp o siu m  ( Ca t .   No . 0 0 EX 3 7 3 ) ,   L a k e   L o u ise ,   A lb e rta,  Ca n a d a ,   p p .   1 5 3 - 1 5 8 ,   2 0 0 0 .    [4 ]   S .   J.  Ju li e r  a n d   J.  K.  Uh lm a n n ,   “ Un sc e n ted   f il terin g   a n d   n o n li n e a r   e sti m a ti o n , ”   in   Pro c e e d i n g s  o f  th e   IEE E ,   v o l.   9 2 ,   n o .   3 ,   p p .   4 0 1 - 4 2 2 ,   M a r.   2 0 0 4 .   [5 ]   M .   S t - P ierre   a n d   D.  G in g ra s,  “ Co m p a riso n   b e tw e e n   th e   u n sc e n ted   Ka l m a n   f il ter  a n d   th e   e x ten d e d   K a lma n   f il ter  f o r  th e   p o si ti o n   e stim a ti o n   m o d u le  o f   a n   in teg ra ted   n a v ig a ti o n   in f o rm a ti o n   sy ste m , ”   IEE E  In tel l ig e n t  Ve h icle s   S y mp o si u m,  2 0 0 4 ,   P a rm a ,   Italy ,   p p .   8 3 1 - 8 3 5 ,   2 0 0 4 .   [6 ]   H .  Ha rian to ,  M .   Riv a i,   D.  P u rw a n to ,   “ Im p le m e n tatio n   o f   El e c tro n ic No se   in   Om n i - d irec ti o n a l  R o b o t , ”   In ter n a ti o n a l   J o u rn a l  o f  El e c trica l  a n d   C o mp u t e r E n g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   3 ,   n o .   3 ,  p p .   3 9 9 - 4 0 6 ,   2 0 1 3 .   [7 ]   M.  Ha m issi   a n d   K.  F a e z ,  “ Re a l - T i m e   Ha n d   G e stu re   Re c o g n it io n   Ba se d   o n   th e   De p th   M a p   f o r  Hu m a n   Ro b o t   In tera c ti o n , ”   I n ter n a ti o n a l   J o u r n a l  o f  El e c trica l  a n d   Co m p u ter   E n g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   3 ,   n o .   6 ,   p p .   7 7 0 - 7 7 8 ,  2 0 1 3 .   [8 ]   O.  Ba c h ir   a n d   A. - F.  Zo u b ir ,  “ A d a p ti v e   N e u ro - f u z z y   In f e r e n c e   S y ste m   Ba se d   Co n tro l  o f   p u m a   6 0 0   Ro b o t   M a n ip u lato r , ”   In ter n a ti o n a l  J o u r n a l  o f  El e c trica l  a n d   Co m p u ter   En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   2 ,   n o .   1 ,   p p .   90 - 97 ,   2 0 1 1 .   [9 ]   B.   J.  S tep h e n s  a n d   C.   G .   A tk e so n ,   “ P u sh   Re c o v e r y   b y   ste p p in g   f o r  h u m a n o id   ro b o ts  w it h   fo rc e   c o n tro ll e d   jo in ts , ”   2 0 1 0   1 0 th   IEE E - R AS   I n te rn a ti o n a l  Co n fer e n c e   o n   Hu ma n o id   R o b o ts ,   Na sh v il le,  T N,  p p .   5 2 - 59 ,   2 0 1 0 .   0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 2 t ( s )   A n g l e ( r a d )     A n g l e   o f   r e f r e n c e   T C R U K F U K F 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 - 0 . 5 0 0 . 5 t ( s ) e r 1     e r 1 C R U K F U K F 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 - 0 . 5 0 0 . 5 t ( s ) e r 2     e r 2 C R U K F U K F 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 0 . 1 0 . 2 t   ( s ) M S E ( % )     C R U K F U K F Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   5 ,  Octo b e r   2 0 2 0   :    5 2 4 3   -   5250   5250   [1 0 ]   A .   Re z a e e   a n d   R.   Af sh a r ,  “ Dig it a l  En c o d e r  De sig n in g   f o r  M o b il e   Ro b o t   Co n tro l , ”   In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f   El e c trica l  a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   4 ,  n o .   5 ,  p p .   6 4 8 - 6 5 7 ,   2 0 1 4 .   [1 1 ]   J.  S a h u ,   B.   B.   C h o u d h u ry ,   a n d   M.   R.   P a tra,  “ A n   Eff e c ti v e   D e v e lo p m e n t  a n d   A n a l y sis  o f   a   M o b i le  Ro b o t , ”   In ter n a t io n a l  J o u rn a l  o f  E lec trica l  a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   6 ,   n o .   2 ,   p p .   6 5 4 - 6 6 5 ,   2 0 1 6 .   [1 2 ]   S.  Nu rm a in i   a n d   B.   T u tu k o ,  “ I n telli g e n t  Ro b o ti c s  Na v ig a ti o n   S y st e m :  P ro b lem s,  M e th o d s,  a n d   A lg o rit h m , ”   In ter n a t io n a l  J o u rn a l  o f  E lec trica l  a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l .   7 ,   n o .   6 ,   pp .  3 7 1 1 - 3 7 2 6 ,   2 0 1 7 .   [1 3 ]   S.   M .   M a lag o n - S o ld a ra ,   M .   T o led a n o - A y a la,  G .   S o to - Zara z u a ,   R.   V .   Ca rril l o - S e rra n o ,   E .   A .   Riv a s - A ra i z a ,  “ M o b il e   Ro b o t  L o c a li z a ti o n :  A   Re v ie w   o f   P ro b a b il isti c   M a p - Ba se d   T e c h n iq u e s ,”   IAE S   I n ter n a t io n a l  J o u r n a l  o f  R o b o ti c s   a n d   Au to ma ti o n   ( IJ RA ) ,   v o l.   4 ,   n o .   1 ,   p p.   73 - 81 ,   2 0 1 5 .   [1 4 ]   S .   J.  Ju li e r  a n d   J.  K.  U h lm a n n ,   “ Re d u c e d   sig m a   p o in t  f il ters   f o r  th e   p ro p a g a ti o n   o f   m e a n s  a n d   c o v a rian c e s  th ro u g h   n o n li n e a r  tran sf o rm a ti o n s, ”   Pro c e e d in g s  o f  t h e   2 0 0 2   Ame ric a n   Co n tro l  Co n fer e n c e   ( IEE E  Ca t.   No . CH3 7 3 0 1 ) ,  A n c h o ra g e ,   A K,  USA ,   v o l.   2 ,   p p .   8 8 7 - 8 9 2 ,   2 0 0 2 .   [1 5 ]   A .   Ch a h m i,   M .   Be n d je b b a r,   B .   Ra iso n ,   a n d   M .   Be n b o u z id ,   “ A n   Ex ten d e r  Ka l m a n   F il ter - b a se d   In d u c ti o n     M a c h in e s  F a u lt s  De tec ti o n ,”   I n ter n a ti o n a l  J o u r n a l  o f  El e c trica l  a n d   Co m p u ter   En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   6 ,   n o .   2 ,   p p .   5 3 5 - 548 ,  2 0 1 6 .   [1 6 ]   L .   F .   De   M e lo   a n d   J.  F .   M .   Ju n io r,   “ T ra jec to r y   P lan n i n g   f o r  No n h o lo n o m ic  M o b il e   R o b o t  Us in g   E x ten d e d   Ka lm a n   F il ter, ”   M a th e ma ti c a l  Pro b lem s in   En g i n e e rin g ,   v o l.   2 0 1 0 ,   p p .   1 - 2 2 ,   2 0 1 0 .   [1 7 ]   J.  Ch a n d ra se k a r,   A .   J.  Rid le y   a n d   D.  S .   Be rn ste in ,   “ A   Co m p a riso n   o f   th e   Ex ten d e d   a n d   U n sc e n ted   Ka l m a n   F il ters   f o r  Disc re te - T i m e   S y ste m s  w it h   No n d if fe re n ti a b le  Dy n a m i c s, ”   2 0 0 7   Ame ric a n   C o n tr o l  Co n fer e n c e ,   Ne w   Yo rk ,   NY ,   p p .   4 4 3 1 - 4 4 3 6 ,  2 0 0 7 .   [1 8 ]   R.   V a n   d e r  M e rw e   a n d   E.   A.  W a n ,   “ T h e   sq u a re - ro o t  u n sc e n ted   Ka l m a n   f il ter  f o r  sta te   a n d   p a ra m e t e r - e sti m a ti o n , ”   2 0 0 1   IEE E   In ter n a ti o n a l  Co n fer e n c e   o n   Ac o u stics ,   S p e e c h ,   a n d   S ig n a l   Pro c e ss in g .   Pr o c e e d in g s  ( Ca t.   No . 0 1 CH3 7 2 2 1 ) ,   S a lt   L a k e   Cit y ,   UT ,   US A ,   v o l.   6 ,   p p .   3 4 6 1 - 3 4 6 4 ,   2 0 0 1 .   [1 9 ]   Z .   L iu ,   e t  a l . ,  “ A n   im p ro v e d   sq u a re   ro o t   u n sc e n ted   Ka lm a n   f il ter  f o r  p ro jec ti le' s  a tt it u d e   d e term in a ti o n , ”   2 0 1 0   5 t h   IEE E  Co n fer e n c e   o n   In d u stri a l  El e c tro n ics   a n d   A p p l ica ti o n s ,   T a ich u n g ,   p p .   1 7 4 7 - 1 7 5 1 ,  2 0 1 0 .   [2 0 ]   E .  A .   W a n ,   R .   v a n   d e r  M e rwe ,  a n d   A .   T .   Ne lso n ,   “ Du a l  Esti m a t io n   a n d   t h e   Un sc e n ted   T ra n sf o rm a ti o n , ”   Ne u ra l   In fo rm a t io n   Pro c e ss in g   S y ste ms ,   p p .   6 6 6 - 672 ,   2 0 0 0 .   [2 1 ]   J.  A n d ra d e - Ce tt o ,   T .   V i d a l - Ca ll e ja  a n d   A .   S a n f e li u ,   “ Un s c e n ted   T ra n sf o r m a ti o n   o f   V e h icle   S tate s  i n   S LA M , ”   Pro c e e d in g s  o f  th e   2 0 0 5   IEE E   In ter n a ti o n a l  C o n fer e n c e   o n   Ro b o ti c s  a n d   Au t o ma t io n ,   B a rc e lo n a ,   S p a i n ,   p p .   3 2 3 - 328 ,   2 0 0 5 .     [2 2 ]   S .   S a d h u ,   e t  a l .,  “ Be a rin g   o n ly   t ra c k in g   u sin g   sq u a re   ro o t  sig m a   p o in t  Ka lma n   f il ter, ”   Pro c e e d in g s  o f  th e   IEE E   INDICO N  2 0 0 4 .   Fi rs t  In d ia   An n u a l  Co n fer e n c e ,   Kh a ra g p u r,   I n d ia,  p p .   6 6 - 69 ,   2 0 0 4 .    [2 3 ]   R.   Ka n d e p u ,   B.   F o ss ,   a n d   L .   I m sla n d ,   “ A p p l y in g   th e   u n sc e n ted   Ka lm a n   f il ter  f o r  n o n li n e a r  sta te   e sti m a ti o n , ”   J o u r n a l   o f   Pro c e ss   Co n tro l ,   v o l .   1 8 ,   iss u e   7 - 8 ,   p p .   7 5 3 - 7 6 8 ,   2 0 0 8 .   [2 4 ]   M .   Rh u d y ,   e t  a l .,  “ Ev a lu a ti o n   o f   M a tri x   S q u a re   Ro o t  Op e ra ti o n s  fo r  UK F   w it h in   a   U A V   G P S /INS   S e n so r  F u si o n   A p p li c a ti o n , ”   I n ter n a t io n a l   J o u r n a l  o f  Na v i g a ti o n   a n d   O b se rv a ti o n ,   v o l.   2 0 1 1 ,   p p .   1 - 1 1 ,   2 0 1 1 .   [2 5 ]   M .   Rh u d y ,   e t  a l .,  “ S e n siti v it y   a n d   Ro b u stn e ss   A n a l y sis   o f   EKF   a n d   UK F   De sig n   P a ra m e ter s  f o r  G P S /INS   S e n so r   F u sio n , ”   AIA A  J o u r n a l   o f   Aer o sp a c e   In fo rm a ti o n   S y ste ms ,   v o l.   1 0 ,   n o .   3 ,   p p .   1 3 1 - 1 4 3 ,   2 0 1 3 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.