Acerto de contas mortas

Etimologia

O termo "cálculo morto" não foi originalmente usado para abreviar "deduzido deduzido", nem é um erro de ortografia do termo "dedução de dedução". O uso de "Ded" ou "Deduce Reckoning" não é conhecido por aparecer antes de 1931, muito mais tarde na história do que "Dead Reckoning" aparecendo já em 1613 no Dicionário de Oxford English. A intenção original de "Dead" no termo não é clara no entanto. Seja usado para transmitir "absoluto" como em "morto adiante", calculando o uso de outros objetos que estão "mortos na água" ou usando o acerto de contas corretamente "você está morto se não achar certo", não é conhecido .

Por analogia com seu uso de navegação, as palavras de acerto de contas mortas também são usadas para significar o processo de estimativa do valor de qualquer quantidade variável usando um valor anterior e adicionando quaisquer alterações que ocorram nesse meio tempo. Muitas vezes, esse uso implica que as mudanças não são conhecidas com precisão. O valor anterior e as alterações podem ser medidas ou quantidades calculadas.

Erros

Embora o acerto de contas morto possa fornecer as melhores informações disponíveis sobre a atual posição com pouca matemática ou análise, ela está sujeita a erros significativos de aproximação. Para informações posicionais precisas, a velocidade e a direção devem ser conhecidas com precisão o tempo todo durante a viagem. Mais notavelmente, o acerto de contas não explica a deriva direcional durante a viagem através de um meio de fluido. Esses erros tendem a se compor a distâncias maiores, fazendo com que os mortos acertem um método difícil de navegação para viagens mais longas.

Por exemplo, se o deslocamento for medido pelo número de rotações de uma roda, qualquer discrepância entre a distância percorrida real e assumida por rotação, talvez devido a desvios ou irregularidades da superfície, será uma fonte de erro. Como cada estimativa da posição é relativa à anterior, os erros são cumulativos ou compostos ao longo do tempo.

A precisão do acerto de contas mortos pode ser aumentado significativamente usando outros métodos mais confiáveis ​​para obter uma nova correção em meio caminho durante a jornada. Por exemplo, se alguém estava navegando em terras em baixa visibilidade, o acerto de contas mortas poderia ser usado para se aproximar o suficiente da posição conhecida de um marco para poder vê -lo, antes de caminhar para o próprio marco - dando um ponto de partida precisamente conhecido - e depois partindo novamente.

Localização de nós de sensores móveis

Localizar um nó de sensor estático não é uma tarefa difícil, porque a conexão de um dispositivo GPS basta a necessidade de localização. Mas é difícil localizar um nó de sensor móvel, que altera continuamente sua localização geográfica com tempo. Principalmente os nós de sensores móveis em algum domínio específico para coleta de dados podem ser usados, ou seja, o nó do sensor anexado a um animal dentro de um campo de pastagem ou anexado a um soldado em um campo de batalha. Dentro desses cenários, um dispositivo GPS para cada nó do sensor não pode ser concedido. Algumas das razões para isso incluem custo, tamanho e drenagem da bateria dos nós de sensores restritos. Para superar esse problema, é empregado um número limitado de nós de referência (com GPS) dentro de um campo. Esses nós transmitem continuamente seus locais e outros nós próximos recebem esses locais e calculam sua posição usando alguma técnica matemática, como o trilateamento. Para localização, pelo menos três locais de referência conhecidos são necessários para localizar. Vários algoritmos de localização baseados no método sequencial de Monte Carlo (SMC) foram propostos em literaturas. Às vezes, um nó em alguns lugares recebe apenas dois locais conhecidos e, portanto, torna -se impossível localizar. Para superar esse problema, é usada a técnica de acerto de contas mortas. Com esta técnica, um nó sensor usa seu local calculado anterior para localização em intervalos posteriores. Por exemplo, no tempo instantâneo 1, se o nó A calcula sua posição como LOCA_1 com a ajuda de três locais de referência conhecidos; Em seguida, no tempo instantâneo 2, ele usa LOCA_1, juntamente com outros dois locais de referência recebidos de outros dois nós de referência. Isso não apenas localiza um nó em menos tempo, mas também localiza em posições em que é difícil obter três locais de referência.

Navegação animal

Nos estudos de navegação animal, o acerto de contas morta é mais comum (embora não exclusivamente) conhecido como integração de caminho. Os animais o usam para estimar sua localização atual com base em seus movimentos de seu último local conhecido. Animais como formigas, roedores e gansos demonstraram rastrear seus locais continuamente em relação a um ponto de partida e retornar a ele, uma habilidade importante para forrageadores com uma casa fixa.

Navegação marinha

Na navegação marítima, um constítulo de acerto de contas "morto" geralmente não leva em consideração o efeito das correntes ou do vento. A bordo do envio de um acerto de contas morto é considerado importante na avaliação de informações de posição e no planejamento do movimento da embarcação.

O acerto de contas começa com uma posição conhecida, ou correção, que é então avançada, matematicamente ou diretamente no gráfico, por meio de título, velocidade e tempo registrados. A velocidade pode ser determinada por muitos métodos. Antes da instrumentação moderna, foi determinado a bordo do navio usando um log de chip. Os métodos mais modernos incluem a velocidade do motor referenciando o motor (por exemplo, em RPM) contra uma tabela de deslocamento total (para navios) ou referência à velocidade de ar indicada alimentada pela pressão de um tubo Pitot. Essa medição é convertida em uma velocidade de ar equivalente com base em condições atmosféricas conhecidas e erros medidos no sistema de velocidade do ar indicada. Um vaso naval usa um dispositivo chamado espada de poço (heter de haste), que usa dois sensores em uma haste de metal para medir a variação eletromagnética causada pelo navio que se move através da água. Essa alteração é então convertida na velocidade do navio. A distância é determinada multiplicando a velocidade e o tempo. Essa posição inicial pode ser ajustada, resultando em uma posição estimada, levando em consideração o atual (conhecido como conjunto e deriva na navegação marítima). Se não houver informações posicionais disponíveis, um novo enredo de cálculo morto poderá começar a partir de uma posição estimada. Nesse caso, posições subsequentes de acerto de contas mortas terão em consideração o conjunto e o desvio estimados.

As posições de acerto de contas mortas são calculadas em intervalos predeterminadas e são mantidas entre as correções. A duração do intervalo varia. Fatores, incluindo a velocidade de alguém, tornaram -se boa e a natureza do cabeçalho e outras mudanças no curso, e o julgamento do navegador determina quando as posições de acerto de contas mortas são calculadas.

Antes do desenvolvimento do século XVIII do cronômetro marinho de John Harrison e do método de distância lunar, o acerto de contas era o principal método de determinar a longitude disponível para marinheiros como Christopher Columbus e John Cabot em suas viagens transatlânticas. Ferramentas como o Traverse Board foram desenvolvidas para permitir que até os membros da tripulação analfabetos coletassem os dados necessários para o acerto de contas mortas. A navegação polinésia, no entanto, usa diferentes técnicas de identificação.

Navegação aérea

Em 21 de maio de 1927, Charles Lindbergh desembarcou em Paris, na França, após um voo bem-sucedido sem parar dos Estados Unidos no espírito único de St. Louis. Como a aeronave estava equipada com instrumentos muito básicos, Lindbergh usou o Dead Reckoning para navegar.

O acerto de contas no ar é semelhante ao acerto de contas no mar, mas um pouco mais complicado. A densidade do ar que a aeronave move afeta seu desempenho, bem como ventos, peso e configurações de energia.

A fórmula básica para dr é distância = velocidade x tempo. Uma aeronave voando a 250 nós por 2 horas voou 500 milhas náuticas pelo ar. O triângulo do vento é usado para calcular os efeitos do vento no cabeçalho e da velocidade do ar para obter um rumo magnético para dirigir e a velocidade sobre o solo (velocidade no solo). Tabelas impressas, fórmulas ou um computador de vôo E6B são usadas para calcular os efeitos da densidade do ar na taxa de subida da aeronave, taxa de queima de combustível e velocidade do ar.

Uma linha de curso é desenhada no gráfico aeronáutico, juntamente com posições estimadas em intervalos fixos (digamos a cada meia hora). Observações visuais dos recursos do solo são usadas para obter correções. Ao comparar a correção e as correções de posição estimadas, são feitas com a cabeçada e a velocidade do solo da aeronave.

O acerto de contas está no currículo para VFR (Regras Visuais de Vôo - ou Nível Básico) pilotos em todo o mundo. É ensinado, independentemente de a aeronave ter AIDS de navegação, como GPS, ADF e VOR e ser um requisito da ICAO. Muitas escolas de treinamento em vôo impedirão que um aluno use auxílios eletrônicos até que eles tenham dominado o acerto de contas.

Os sistemas de navegação inercial (INSEs), que são quase universais em aeronaves mais avançadas, usam contas mortas internamente. O INS fornece capacidade de navegação confiável em praticamente quaisquer condições, sem a necessidade de referências de navegação externas, embora ainda seja propenso a pequenos erros.

Navegação automotiva

Hoje, o acerto de contas é implementado em alguns sistemas de navegação automotiva de ponta, a fim de superar as limitações da tecnologia GPS/GNSS isoladamente. Os sinais de microondas por satélite não estão disponíveis em garagens e túneis de estacionamento e, muitas vezes, severamente degradados em desfiladeiros urbanos e perto de árvores devido a linhas de visão bloqueadas para os satélites ou propagação de múltiplos. Em um sistema de navegação de renda morta, o carro está equipado com sensores que conhecem a circunferência da roda e as rotações da roda e a direção da direção. Esses sensores geralmente já estão presentes em carros para outros fins (sistema de frenagem antibloqueio, controle de estabilidade eletrônica) e podem ser lidos pelo sistema de navegação a partir do barramento de rede da área do controlador. O sistema de navegação usa um filtro Kalman para integrar os dados de sensores sempre disponíveis com as informações de posição precisas, mas ocasionalmente indisponíveis, dos dados de satélite em uma correção de posição combinada.

Navegação autônoma em robótica

O acerto de contas é utilizado em algumas aplicações robóticas. Geralmente é usado para reduzir a necessidade de detecção da tecnologia, como sensores ultrassônicos, GPS ou colocação de alguns codificadores lineares e rotativos, em um robô autônomo, reduzindo bastante o custo e a complexidade às custas de desempenho e repetibilidade. A utilização adequada do acerto de contas mortas, nesse sentido, seria fornecer uma porcentagem conhecida de energia elétrica ou pressão hidráulica aos motores de acionamento do robô por um determinado período de tempo do ponto de partida geral. O acerto de contas não é totalmente preciso, o que pode levar a erros em estimativas de distância que variam de alguns milímetros (na usinagem do CNC) a quilômetros (em UAVs), com base na duração da corrida, na velocidade do robô, o comprimento do correr e vários outros fatores. [Citação necessária]

Pedestrian Dead Reckoning (PDR)

Com o aumento da oferta de sensores em smartphones, os acelerômetros embutidos podem ser usados ​​como pedômetro e magnetômetro embutido como provedor de título de bússola. O Reckoning de Pedestrian Dead (PDR) pode ser usado para complementar outros métodos de navegação de maneira semelhante à navegação automotiva ou para estender a navegação em áreas onde outros sistemas de navegação não estão disponíveis.

Em uma implementação simples, o usuário segura o telefone na frente deles e cada etapa faz com que a posição avançem uma distância fixa na direção medida pela bússola. A precisão é limitada pela precisão do sensor, distúrbios magnéticos dentro de estruturas e variáveis ​​desconhecidas, como posição de transporte e comprimento da passada. Outro desafio é a diferenciação de caminhar da corrida e reconhecer movimentos como ciclismo, subir escadas ou andar de elevador.

Antes de existir sistemas baseados em telefone, muitos sistemas PDR personalizados existiam. Enquanto um pedômetro só pode ser usado para medir a distância linear percorrida, os sistemas PDR possuem um magnetômetro incorporado para a medição do cabeçalho. Os sistemas PDR personalizados podem assumir muitas formas, incluindo botas, cintos e relógios especiais, onde a variabilidade da posição de transporte foi minimizada para utilizar melhor o título do magnetômetro. A verdadeira conta morta é bastante complicada, pois não é apenas importante minimizar a deriva básica, mas também lidar com diferentes cenários e movimentos de transporte, bem como diferenças de hardware nos modelos de telefone.

Recorrente direcional morto

A carruagem de apontar para o sul era um antigo dispositivo chinês que consistia em um veículo puxado a cavalo de duas rodas que carregava um ponteiro que sempre se destinava a buscar o sul, não importa como a carruagem se voltou. A carruagem pré-datou o uso de navegação da bússola magnética e não conseguiu detectar a direção que era sul. Em vez disso, usou um tipo de acerto de contas direcionais: No início de uma jornada, o ponteiro foi apontado para o sul à mão, usando conhecimento local ou observações astronômicas, por exemplo da estrela do pólo. Então, ao viajar, um mecanismo que contém engrenagens diferenciais usava as diferentes velocidades de rotação das duas rodas para girar o ponteiro em relação ao corpo da carruagem pelo ângulo de turnos (sujeito à precisão mecânica disponível), mantendo o ponteiro apontando em sua direção original, ao sul. Os erros, como sempre com o acerto de contas mortos, se acumulariam à medida que a distância percorrida aumentava.

Para jogos em rede

Os jogos em rede e as ferramentas de simulação usam rotineiramente o acerto de contas mortas para prever onde um ator deve estar agora, usando seu último estado cinemático conhecido (posição, velocidade, aceleração, orientação e velocidade angular). Isso é necessário principalmente porque é impraticável enviar atualizações de rede à taxa em que a maioria dos jogos é executada, 60 Hz. A solução básica começa projetando -se no futuro usando a física linear:

Esta fórmula é usada para mover o objeto até que uma nova atualização seja recebida pela rede. Nesse ponto, o problema é que agora existem dois estados cinemáticos: a posição atualmente estimada e a posição recém -recebida e real. Resolver esses dois estados de maneira crível pode ser bastante complexa. Uma abordagem é criar uma curva (por exemplo, splines bézier cúbicas, splines centrípetas de catmull -ar e curvas hermitas) entre os dois estados enquanto ainda se projetam no futuro. Outra técnica é usar a mistura de velocidade projetiva, que é a mistura de duas projeções (último conhecido e atual), onde a projeção atual usa uma mistura entre a última velocidade conhecida e a corrente ao longo de um tempo definido.

V b = V 0 + ( V ´ 0 − V 0 ) T ^ {\displaystyle V_{b}=V_{0}+\left({\acute {V}}_{0}-V_{0}\right){\hat {T}}} P t = P 0 + V b T t + 1 2 A ´ 0 T t 2 {\displaystyle P_{t}=P_{0}+V_{b}T_{t}+{\frac {1}{2}}{\acute {A}}_{0}T_{t}^{2}} P ´ t = P ´ 0 + V ´ 0 T t + 1 2 A ´ 0 T t 2 {\displaystyle {\acute {P}}_{t}={\acute {P}}_{0}+{\acute {V}}_{0}T_{t}+{\frac {1}{2}}{\acute {A}}_{0}T_{t}^{2}} P o s = P t + ( P ´ t − P t ) T ^ {\displaystyle Pos=P_{t}+\left({\acute {P}}_{t}-P_{t}\right){\hat {T}}}

A primeira equação calcula uma velocidade combinada v b {\ displaystyle v_ {b}} dada a velocidade do lado do cliente no momento da última atualização do servidor v 0 {\ displayStyle v_ {0}} e a última velocidade do lado do servidor conhecido v ´ 0 {\ DisplayStyle {\ ACUTE {V}} _ {0}}. Isso se mistura essencialmente da velocidade do lado do cliente em direção à velocidade do lado do servidor para uma transição suave. Observe que t ^ {\ displayStyle {\ hat {t}}} deve ir de zero (no momento da atualização do servidor) para um (no momento em que a próxima atualização deve chegar). Uma atualização tardia do servidor não é problemática enquanto t ^ {\ displayStyle {\ hat {t}}} permanecer em um.

Em seguida, duas posições são calculadas: em primeiro lugar, a velocidade combinada v b {\ displaystyle v_ {b}} e a última aceleração do lado do servidor conhecida a ´ 0 {\ displayStyle {\ acute {a}} _ {0}} são usados Para calcular p t {\ displayStyle p_ {t}}. Esta é uma posição projetada na posição inicial do lado do cliente p 0 {\ displayStyle p_ {0}} com base em t {\ displayStyle t_ {t}}, o tempo que passou desde a última atualização do servidor. Em segundo lugar, a mesma equação é usada com os últimos parâmetros conhecidos do lado do servidor para calcular a posição projetada a partir da última posição conhecida no lado do servidor P ´ 0 {\ displayStyle {\ ACUTE {P}} _ {0}} e velocidade v ´ 0 {\ DisplayStyle {\ ACUTE {V}} _ {0}}, resultando em P ´ T {\ displayStyle {\ ACUTE {P}} _ {T}}.

Finalmente, a nova posição a ser exibida no cliente P O S {\ DisplayStyle POS} é o resultado de interpolar da posição projetada com base nas informações do cliente P t {\ displayStyle p_ {t}} em direção à posição projetada com base no último servidor conhecido Informações P ´ T {\ DisplayStyle {\ ACUTE {P}} _ {T}}. O movimento resultante resolve suavemente a discrepância entre as informações do lado do cliente e do servidor, mesmo que essas informações do lado do servidor cheguem com pouca frequência ou inconsistência. Também está livre de oscilações das quais a interpolação baseada em spline pode sofrer.

Ciência da Computação

Na ciência da computação, o dead-rekoning refere-se a navegar em uma estrutura de dados da matriz usando índices. Como cada elemento da matriz tem o mesmo tamanho, é possível acessar diretamente um elemento de matriz conhecendo qualquer posição na matriz.

Dada a seguinte matriz:

ABCDE

Conhecendo o endereço de memória onde a matriz é iniciada, é fácil calcular o endereço de memória de D:

Da mesma forma, conhecendo o endereço de memória de D, é fácil calcular o endereço de memória de B:

Essa propriedade é particularmente importante para o desempenho quando usada em conjunto com matrizes de estruturas, porque os dados podem ser acessados ​​diretamente, sem passar por uma desreferência do ponteiro.

Veja também

Portal de transporte