Fusão descentralizada com filtragem de Kalman estendida para estimação de atitude e deriva com rede de sensores inerciais e magnetômetro de baixo custo

Estimar atitude de forma acurada, usualmente emprega medidas de vertical local e norte magnético obtidas de, respectivamente, acelerômetros e magnetômetro, um modelo cinemático da rotação com parâmetros obtidos de girômetros, e um filtro capaz de fundir estas informações. Acelerômetros, entretanto,...

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Bibliographic Details
Main Author: Thiago Felippe Kurudez Cordeiro
Other Authors: Jacques Waldmann
Format: Others
Language:Portuguese
Published: Instituto Tecnológico de Aeronáutica 2012
Subjects:
Online Access:http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=2086
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spelling ndltd-IBICT-oai-agregador.ibict.br.BDTD_ITA-oai-ita.br-20862019-01-22T03:13:02Z Fusão descentralizada com filtragem de Kalman estendida para estimação de atitude e deriva com rede de sensores inerciais e magnetômetro de baixo custo Thiago Felippe Kurudez Cordeiro Jacques Waldmann Controle de atitude Estimação de sistemas Fusão de multisensor Filtros de Kalman Acelerômetros Manobras de aeronaves Engenharia aeronáutica Engenharia eletrônica Controle Estimar atitude de forma acurada, usualmente emprega medidas de vertical local e norte magnético obtidas de, respectivamente, acelerômetros e magnetômetro, um modelo cinemático da rotação com parâmetros obtidos de girômetros, e um filtro capaz de fundir estas informações. Acelerômetros, entretanto, medem não só a força específica referente à reação à gravidade, mas também componentes de força específica referentes a manobras. Isso afeta negativamente a estimação de atitude durante manobras intensas. Adicionalmente, o emprego de redundância de sensores e processadores permite obter estimativas mais acuradas, tolerância a falhas, escalabilidade e modularidade mediante o uso de algoritmos adequados. Este trabalho revisa abordagens distintas de estimadores de atitude baseados no filtro de Kalman estendido parametrizado por quatérnion. Então, estudam-se duas abordagens distintas para o problema das medidas de acelerômetro sob manobras. A primeira detecta e descarta as medidas corrompidas por manobras e a segunda computa e compensa componentes de força específica das medidas do acelerômetro. Propõe-se computar analiticamente a covariância do ruído da medida resultante da segunda abordagem, o que permite uma sintonia correta do filtro de Kalman. Também se propõe uma combinação das abordagens, gerando resultados iguais ou melhores. Testam-se, então, neste problema de estimação de atitude, diversos algoritmos de fusão de dados segundo as arquiteturas centralizada, hierárquica e distribuída. Os algoritmos de fusão se mostram promissores quando os estimadores locais estimam apenas atitude. Entretanto, quando os estimadores estimam atitude e deriva de girômetro, a estimativa de deriva resulta degradada. 2012-06-15 info:eu-repo/semantics/publishedVersion info:eu-repo/semantics/masterThesis http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=2086 por info:eu-repo/semantics/openAccess application/pdf Instituto Tecnológico de Aeronáutica reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do ITA instname:Instituto Tecnológico de Aeronáutica instacron:ITA
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Fusão de multisensor
Filtros de Kalman
Acelerômetros
Manobras de aeronaves
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Engenharia eletrônica
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Thiago Felippe Kurudez Cordeiro
Fusão descentralizada com filtragem de Kalman estendida para estimação de atitude e deriva com rede de sensores inerciais e magnetômetro de baixo custo
description Estimar atitude de forma acurada, usualmente emprega medidas de vertical local e norte magnético obtidas de, respectivamente, acelerômetros e magnetômetro, um modelo cinemático da rotação com parâmetros obtidos de girômetros, e um filtro capaz de fundir estas informações. Acelerômetros, entretanto, medem não só a força específica referente à reação à gravidade, mas também componentes de força específica referentes a manobras. Isso afeta negativamente a estimação de atitude durante manobras intensas. Adicionalmente, o emprego de redundância de sensores e processadores permite obter estimativas mais acuradas, tolerância a falhas, escalabilidade e modularidade mediante o uso de algoritmos adequados. Este trabalho revisa abordagens distintas de estimadores de atitude baseados no filtro de Kalman estendido parametrizado por quatérnion. Então, estudam-se duas abordagens distintas para o problema das medidas de acelerômetro sob manobras. A primeira detecta e descarta as medidas corrompidas por manobras e a segunda computa e compensa componentes de força específica das medidas do acelerômetro. Propõe-se computar analiticamente a covariância do ruído da medida resultante da segunda abordagem, o que permite uma sintonia correta do filtro de Kalman. Também se propõe uma combinação das abordagens, gerando resultados iguais ou melhores. Testam-se, então, neste problema de estimação de atitude, diversos algoritmos de fusão de dados segundo as arquiteturas centralizada, hierárquica e distribuída. Os algoritmos de fusão se mostram promissores quando os estimadores locais estimam apenas atitude. Entretanto, quando os estimadores estimam atitude e deriva de girômetro, a estimativa de deriva resulta degradada.
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