This paper deals with the application of SLAM algorithms on experimental four wheel vehicle Car4. The first part shows the basic functioning of SLAM including a description of the extended Kalman filter, which is one of its main components. Then there is a brief list of software tools available to solve this problem in the environment of MATLAB and an overview of sensors used in this work. The second part presents methodology and results of the testing of individual sensors and their combinations to calculate odometry and scan the surrounding space. It also shows the process of applying SLAM algorithms on Car4 vehicle using the selected sensors and the results of testing of the entire system in practice.

The effective application of mobile robotics requires that robots be able to perform tasks with an extended degree of autonomy. Simultaneous localisation and mapping (SLAM) aids automation by providing a robot with the means of exploring an unknown environment while being able to position itself within this environment. Vision-based SLAM benefits from the large amounts of data produced by cameras but requires intensive processing of these data to obtain useful information. In this dissertation it is proposed that, as the saliency content of an image distils a large amount of the information present, it can be used to benefit vision-based SLAM implementations. The proposal is investigated by developing a new landmark for use in SLAM. Image keypoints are grouped together according to the saliency content of an image to form the new landmark. A SLAM system utilising this new landmark is implemented in order to demonstrate the viability of using the landmark. The landmark extraction, data filtering and data association routines necessary to make use of the landmark are discussed in detail. A Microsoft Kinect is used to obtain video images as well as 3D information of a viewed scene. The system is evaluated using computer simulations and real-world datasets from indoor structured environments. The datasets used are both newly generated and freely available benchmarking ones. / Dissertation (MEng)--University of Pretoria, 2013. / gm2014 / Electrical, Electronic and Computer Engineering / unrestricted

Radar map generation using binary Bayes filter or what is commonly known as Inverse Sensor Model; which translates the sensor measurements into grid cells occupancy estimation, is a classical problem in different fields. In this work, the focus will be on development of Inverse Sensor Model for parking space using 77 GHz FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) automotive radar, that can handle different environment geometrical complexity in a parking space. There are two main types of Inverse Sensor Models, where each has its own assumption about the sensor noise. One that is fixed and is similar to a lookup table, and constructed based on combination of sensor-specific characteristics, experimental data and empirically-determined parameters. The other one is learned by using ground truth labeling of the grid map cell, to capture the desired Inverse Sensor Model. In this work a new Inverse Sensor Model is proposed, that make use of the computational advantage of using fixed Inverse Sensor Model and capturing desired occupancy estimation based on ground truth labeling. A derivation of the occupancy grid mapping problem using binary Bayes filtering would be performed from the well known SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) problem, followed by presenting the Adaptive Inverse Sensor Model, that uses fixed occupancy estimation but with adaptive occupancy shape estimation based on statistical analysis of the radar measurements distribution across the acquisition environment. A prestudy of the noise nature of the radar used in this work is performed, to have a common Inverse Sensor Model as a benchmark. Then the drawbacks of such Inverse Sensor Model would be addressed as sub steps of Adaptive Inverse Sensor Model, to be able to haven an optimal grid map occupancy estimator. Finally a comparison between the generated maps using the benchmark and the adaptive Inverse Sensor Model will take place, to show that under the fulfillment of the assumptions of the Adaptive Inverse Sensor Model, the Adaptive Inverse Sensor Model can offer a better visual appealing map to that of the benchmark.

In der heutigen Zeit werden autonome Roboter in sehr vielen Bereichen eingesetzt. Wichtige Voraussetzungen für viele dieser Einsatzbereiche sind die Kartierung einer Umgebung sowie die autonome Navigation und Orientierung innerhalb dieser Karte. Dafür kann SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) eingesetzt werden. Der Google Cartographer ist eine Software, die solche Funktionen bereitstellt. Diese Arbeit gibt zu Beginn einen grundlegenden Überblick über die vielseitigen Anwendungsgebiete und unterschiedlichen Funktionsweisen von SLAM. Im Weiteren wurden einzelne Algorithmen des Google Cartographers analysiert, sowie die Ergebnisse und deren Genauigkeit mit einem anderen SLAM Algorithmus verglichen. Weiterhin zeigt die Arbeit eine mögliche Anbindung des in C++ entwickelten Google Cartographers an Java über JNI (Java Native Interface). Abschließend wurden die Ergebnisse der Arbeit und der Nutzen der aus der Arbeit entstandenen Erkenntnisse und des entwickelten JNI ausgewertet. / In today's world, autonomous robots are used in many areas. Important requirements for many of these fields of application are the mapping of an environment as well as autonomous navigation and orientation within this map. SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) can be used for this purpose. The Google Cartographer is a software that provides such functions. At the beginning, this thesis gives a basic overview of the versatile application areas and different functionalities of SLAM. Furthermore, individual algorithms of the Google Cartographer were analyzed and results and accuracy were compared with another SLAM algorithm. Furthermore the thesis shows a possible connection of the Google Cartographers developed in C++ to Java over JNI (Java Native Interface). Finally, the results and the benefits of the knowledge, gained from the thesis and the developed JNI, were evaluated.

Vid skogsavverkning tas en del av de näringsämnen som trädet använt under sin tillväxttid bort från marken och förs inte tillbaka. Detta kan leda till näringsfattigare mark och lägre pH vilket leder till sämre tillväxt för träden. Skogsstyrelsen rekommenderar olika åtgärder för att motverka detta och en av åtgärderna är återföring av aska till skogen. Det finns vissa riktlinjer för vad koncentrationen av grundämnen bör vara för att detta ska anses positivt för skogen. Det har bedrivits forskning sedan 2018 för att återföra slam och aska från pappersbruk till skogen genom att föra in det i plantor som ska utsättas i skogen. Detta i form av härdade produkter som pellets eller pulver.   Fokus i denna studie är att undersöka olika askor, slam och härdade produkter som biokol för att jämföra med riktvärdena för askåterföring som Skogsstyrelsen har bestämt. Därutöver benämns några skadliga ämnen som kan ha förekommit i för höga koncentrationer. Prover förbereds genom torkning och malning av hydrokol, pyrokol, torvmark, pyrolyserad träflis, bioaska, blandslam och bioslam. Dessa pulveriserade prover analyseras sedan i en XRF-analys för att få ut koncentrationer av olika grundämnen för provernas torrsubstans.  Slam från pappersbruk visade sig innehålla lägre koncentrationer av de makronäringsämnen och spårämnen än askan, och ur näringssynpunkt vore ren askåterföring bättre. Men med ren askåterföring råder en större risk att få en högre koncentration av giftiga ämnen som vanadin och nickel vilket förekom i högre grad i askan. Andra höga halter av spårämnen var krom i ett hydrokolprov och kobolt och svavel vilket uppkom i askproverna. En blandning av aska med en andel slam bör skapa bra förutsättningar för ökad näring med liten risk för skadliga grundämnen. Denna rapport kom fram till att en blandning av ca 55 % slam och 45 % aska bör vara lämpligt för att undvika förgiftning av nickel och vanadin och samtidigt innehålla de nödvändiga näringsämnena. Genom att processa slam från pappersindustrin har det gjorts biokol prover som denna studie fått ta del av. Det visade sig att biokolet från Heinola, Finland visar på bra resultat som ger ökad tillväxt genom sitt höga fosforvärde. Att använda samma process som Heinola proverna för tilltänkta biokol bör vara att föredra / During deforestation, some of the nutrients used by the trees during the growth period are removed from the soil and not returned. This can lead to poorer content of nutrients in the soil and lower Ph, which leads to poorer growth for the trees.   The Swedish Forest Agency recommends various measures to counteract this and one of the measures is ash recycling, which there are certain guidelines for, what the concentration of elements should be for this to be considered positive for the forest.   A research project has been conducted since 2018 to return sludge and ash from paper mills to the forest by introducing it into plants to be planted in the forest. This in the form of hardened products such as pellets or powders.  This report mainly focuses on checking different ashes, sludge and hardened products such as biochar to compare with the guideline values for ash recycling that the Swedish Forest Agency has set.   In addition, this report highlights some harmful substances that may have been present in too high concentrations.  This is done by drying and grinding samples from hydrochar, pyrochar, peat soil, pyrolyzed wood chips, bioashes, mixed sludge and biosludge. These powdered samples are then run in an XRF analysis to obtain concentrations of different elements for the samples for a maximum dry content.  The sludge was found to contain lower concentrations of the useful and dangerous substances than the ashes, and from a nutritional point of view, pure ash recycling would be better. But with pure ash recycling, there is a greater risk of getting a higher concentration of toxic substances such as vanadium and nickel.  The results show hazardous elements such as nickel, chromium, cobalt, sulfur and vanadium measured in excessive doses. These occur mainly in the ash samples. A mixture of ash with a proportion of sludge should create good conditions for increased nutrition with little risk of harmful elements. As a suggestion, this report shows that a mixture of about 55% sludge and 45% ash should be suitable to avoid poisoning of especially nickel and vanadium. It turned out that the biochar from Heinola, Finland shows good results that increase growth through its high phosphorus value. Using the same process as the Heinola samples for proposed biochar should be preferred.

No description available.

No description available.

A sewage treatment plant is going to get a station in their plant reconstructed. It is the station where the water is separated from the sludge and then transported out of the plant. This new station is the main area for this project. The project holds two parts, one where the flow losses are examined and the second is where the system curve and pump configurations are explored. The flow losses can be divided into two parts, major and minor losses. Both will be examined in this project and further the distribution between major and minor losses will be studied. Furthermore, to study the station and the pump configuration, a system curve and a pump curve will be established. Depending on the percentage of dry matter in the sludge (3%, 4% and 5%) the viscosity of the sludge will vary. Therefore, different system curves will be obtained depending on the dry matter. At a given pressure increase, the pump curve will tell what power output is needed depending on the flow rate. The result shows that the flow losses will be the highest for the lowest dry matter rate, 3%. The lower the dry matter rate is, higher velocity on the flow can be used in the station. Due to the higher velocity the losses will increase. The system curves for 3% and 4% are similar. But the curve for 5% differs in where the transition from laminar flow to turbulent flow occurs at a higher flow rate.

The Localization and Map building module is a core building block for designing an autonomous vehicle. It describes the vehicle ability to create an accurate model of its surroundings and maintain its position in the environment at the same time. In this thesis work, we contribute to the autonomous driving research area by providing a proof-of-concept of integrating SLAM solutions into commercial vehicles; improving the robustness of the Localization and Map building module. The proposed system applies Bayesian inference theory within the occupancy grid mapping framework and utilizes Rao-Blackwellized Particle Filter for estimating the vehicle trajectory. The work has been done at Scania CV where a heavy duty vehicle equipped with multiple-Lidar sensory architecture was used. Low level sensor fusion of the different Lidars was performed and a parallelized implementation of the algorithm was achieved using a GPU. When tested on the frequently used datasets in the community, the implemented algorithm outperformed the scan-matching technique and showed acceptable performance in comparison to another state-of-art RBPF implementation that adapts some improvements on the algorithm. The performance of the complete system was evaluated under a designed set of real scenarios. The proposed system showed a significant improvement in terms of the estimated trajectory and provided accurate occupancy representations of the vehicle surroundings. The fusion module was found to build more informative occupancy grids than the grids obtained form individual sensors. / Modulen som har hand om både lokalisering och byggandet av karta är en av huvudorganen i ett system för autonom körning. Den beskriver bilens förmåga att skapa en modell av omgivningen och att hålla en position i förhållande till omgivningen. I detta examensarbete bidrar vi till forskningen inom autonom bilkörning med ett valideringskoncept genom att integrera SLAM-lösningar i kommersiella fordon, vilket förbättrar robustheten hos lokaliserings-kartbyggarmodulen. Det föreslagna systemet använder sig utav Bayesiansk statistik applicerat i ett ramverk som har hand om att skapa en karta, som består av ett rutnät som används för att beskriva ockuperingsgraden. För att estimera den bana som fordonet kommer att färdas använder ramverket RBPF(Rao-Blackwellized particle filter). Examensarbetet har genomförts hos Scania CV, där ett tungt fordon utrustat med flera lidarsensorer har använts. En lägre nivå av sensor fusion applicerades för de olika lidarsensorerna och en parallelliserad implementation av algoritmen implementerades på GPU. När algoritmen kördes mot data som ofta används av ”allmänheten” kan vi konstatera att den implementerade algoritmen ger ett väldigt mycket bättre resultat än ”scan-matchnings”-tekniken och visar på ett acceptabelt resultat i jämförelse med en annan högpresterande RBPFimplementation, vilken tillför några förbättringar på algoritmen. Prestandan av hela systemet utvärderas med ett antal egendesignade realistiska scenarion. Det föreslagna systemet visar på en tydlig förbättring av uppskattningen av körbanan och bidrar även med en exakt representation av omgivningen. Sensor Fusionen visar på en bättre och mer informativ representation än när man endast utgår från de individuella lidarsensorerna.

Avloppsreningsverk är en viktig del av vattnets kretslopp och skyddar mottagande miljö från föroreningar i avloppsvattnet. Det finns olika tekniker att rena avloppsvattnet på och denna studie jämför den potentiella miljöpåverkan från MBR och aktivslammetoden ur ett livscykelperspektiv. Utformningen av reningsverken baserar sig på ett inledande designförslag i ett tidigt skede för en framtida utbyggnad av ett avloppsreningsverk på Öland. Reningsverken är designade för biologisk kväve- och fosforrening i kombination med kemisk fosforfällning. Livscykelfaserna som inkluderas är driften samt material för konstruktion och utrustningar. Inventeringsdata har baserats på information från designförslaget, beräkningar, leverantörsinformation, miljövarudeklarationer, erfarenhetsuppskattningar samt litteraturvärden. Resultatet visade att emissioner av lustgas och metan från reningsverkens driftsfas potentiellt är avgörande för jämförelsen av miljöpåverkan. I studien har emissionsfaktorer från IPCC (2019) använts för emissionerna av metan och lustgas. Påverkan från emissioner av dessa växthusgaser utgjorde cirka 80% av påverkan på global uppvärmning samt cirka 99% av påverkan på ozonförlust. Ett viktat värde togs fram för den potentiella miljöpåverkan som visade att emissioner av metan och lustgas från driftsfasen utgör över 50% av påverkan på det viktade singelresultatet, där huvuddelen av påverkan kom från lustgasen. Även små skillnader av dessa utsläpp kan därför påverka jämförelsen. När emissionerna av metan och lustgas antas vara samma för bägge systemen visar resultatet att MBR har högre potentiell påverkan i 15 av 18 miljökategorier till följd av en högre elanvändning vid driften samt användning av kemikalier för membranrengöring. Skillnaden var dock låg för många miljökategorier och det viktade slutpunktsresultatet visade att singelpoängen var relativt lika för bägge systemen. Resultatet var därför känsligt för antaganden och modelleringsval och modellering med membranrengöringskemikalien citronsyra tillverkat i Europa i stället för ett globalt medelvärde för tillverkningsorter, resulterade i att MBR fick lägre potentiell miljöpåverkan i ytterligare 5 kategorier, bland annat global uppvärmning. En användning av kompaktare membran eller inköp av citronsyra från Europa ledde även till att MBR i stället fick ett lägre viktat singelpoäng än aktivslammetoden och därmed en lägre potentiell miljöpåverkan. Bidrager från konstruktionsfasen var relativt hög i de flesta miljökategorier och bidrog med mellan 10–15 % i det viktade singelresultatet. Påverkan från grundläggning och eventuella utomhusbyggnader var inte med i analysen vilket gör att inkludering av dessa kan öka bidraget från konstruktionen ytterligare. Vidare så var inte eventuella reningsskillnader av substanser så som kväve, organiska ämnen, metaller och mikroföroreningar med i analysen. Eventuella reningsskillnader kan leda till ändrade resultat i den jämförande miljöbedömningen. En mer tillförlitlig jämförelse för miljöpåverkan mellan avloppsreningsverk kräver därför närmare information gällande skillnader i reningsgrad av avloppsvattnet samt skillnader för emissioner av lustgas och metan från reningsverken för att i högre grad kunna fånga avvägningar mellan skapad kontra undviken miljöpåverkan och hur det påverkar jämförelsen mellan de studerade systemen. / Wastewater treatment plants are an essential part of the water cycle and protect the receiving environment from pollution in wastewater. There are different techniques to purify wastewater, and this study compares the potential environmental impact of the MBR and the activated sludge method from a life cycle perspective. The study bases the treatment plants' designs on an initial design proposal at an early stage for a future expansion of a sewage treatment plant on Öland. The treatment plants include biological nitrogen and phosphorus purification and chemical phosphorus precipitation. The study includes the operational phase and materials for construction and equipment. Inventory data comes from information from the design proposal, calculations, supplier information, environmental product declarations, experience estimates, and literature values. The result showed that emissions of nitrous oxide and methane from the operational phase of the treatment plants are potentially decisive for comparing environmental impact. This study uses emission factors from the IPCC (2019) for methane and nitrous oxide emissions. The impact from these greenhouse gas emissions accounted for approximately 80% of the impact of global warming and about 99% of the impact on stratospheric ozone depletion. A weighted value was produced for the potential environmental impact, which showed that methane and nitrous oxide emissions from the operational phase constitute over 50% of the impact on the weighted single score result, with the majority of the impact coming from the nitrous oxide. Even minor differences in these emissions can therefore affect the comparison. When methane and nitrous oxide emissions are assumed to be the same for both systems, the result shows that the MBR has a higher potential impact in 15 out of 18 environmental categories due to higher electricity consumption during operation and the use of chemicals for membrane cleaning. However, the difference was low for many environmental categories, and the weighted endpoint result showed that the single score values were relatively similar for both systems. The result was, therefore, sensitive to assumptions and modeling choices, and modeling with the membrane cleaning chemical citric acid manufactured in Europe instead of a global average for manufacturing locations resulted in MBR having a lower potential environmental impact in five additional categories, including global warming. Using more compact membranes or purchasing citric acid from Europe also led to MBR receiving a lower weighted single score than the activated sludge method and, thus, a lower potential environmental impact. Contributors from the construction phase were relatively high in most environmental categories, contributing 10–15% of the weighted single score result. The impact of foundation laying and any outdoor buildings was not included in the analysis, which means that including these can increase the contribution from the construction phase even further. Furthermore, the study did not include possible purification differences of substances such as nitrogen, organic substances, metals, and micropollutants. Differences in the degree of purification can lead to changed results in the comparative environmental assessment. A more reliable comparison of the environmental impact between wastewater treatment plants, therefore, requires more detailed information regarding differences in the degree of purification of the wastewater and differences in emissions of nitrous oxide and methane from the operation of the plants to be able to better capture trade-offs between created versus avoided environmental impact and how it affects the comparison between the studied systems.