Estudos sobre a implementação online de uma técnica de estimação de energia no calorímetro hadrônico do atlas em cenários de alta luminosidade

• Main Author: Teixeira, Marcos Vinícius
• Other Authors: Cerqueira, Augusto Santiago
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) 2017
• Subjects: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; Estimação de energia; Melhor estimador linear imparcial; Filtragem ótima; Empilhamento de sinais; Métodos iterativos; Energy estimation; Best linear unbiased estimator; Optimal filter; Signal PileUp; Iterative optimization
• Online Access: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/4169

Submitted by Renata Lopes ([e-mail]) on 2017-04-25T13:40:30Z No. of bitstreams: 1 marcosviniciusteixeira.pdf: 5877294 bytes, checksum: 8fe056549285d49782c2d9ec8e16f786 (MD5) === Approved for entry into archive by Adriana Oliveira ([e-mail]) on 2017-04-25T15:26:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marcosviniciusteixeira.pdf: 5877294 bytes, checksum: 8fe056549285d49782c2d9ec8e16f786 (MD5) === Made available in DSpace on 2017-04-25T15:26:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcosviniciusteixeira.pdf: 5877294 bytes, checksum: 8fe056549285d49782c2d9ec8e16f786 (MD5) Previous issue date: 2015-08-21 === CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior === Este trabalho tem como objetivo o estudo de técnicas para a estimação da amplitude de sinais no calorímetro de telhas (TileCal) do ATLAS no LHC em cenários de alta luminosidade. Em alta luminosidade, sinais provenientes de colisões adjacentes são observados, ocasionando o efeito de empilhamento de sinais. Neste ambiente, o método COF (do inglês, Constrained Optimal Filter), apresenta desempenho superior ao algoritmo atualmente implementado no sistema. Entretanto, o COF requer a inversão de matrizes para o cálculo da pseudo-inversa de uma matriz de convolução, dificultando sua implementação online. Para evitar a inversão de matrizes, este trabalho apresenta métodos interativos, para a daptação do COF, que resultam em operações matemáticas simples. Baseados no Gradiente Descendente, os resultados demonstraram que os algoritmos são capazes de estimar a amplitude de sinais empilhados, além do sinal de interesse com eficiência similar ao COF. Visando a implementação online, este trabalho apresenta estudos sobre a complexidade dos métodos iterativos e propõe uma arquitetura de processamento em FPGA. Baseado em uma estrutura sequencial e utilizando lógica aritmética em ponto fixo, os resultados demonstraram que a arquitetura desenvolvida é capaz executar o método iterativo, atendendo os requisitos de tempo de processamento exigidos no TileCal. === This work aims at the study of techniques for online energy estimation in the ATLAS hadronic Calorimeter (TileCal) on the LHC collider. During further periods of the LHC operation, signals coming from adjacent collisions will be observed within the same window, producing a signal superposition. In this environment, the energy reconstruction method COF (Constrained Optimal Filter) outperforms the algorithm currently implemented in the system. However , the COF method requires an inversion of matrices and its online implementation is not feasible. To avoid such inversion of matrices, this work presents iteractive methods to implement the COF, resulting in simple mathematical operations. Based on the Gradient Descent, the results demonstrate that the algorithms are capable of estimating the amplitude of the superimposed signals with efficiency similar to COF. In addition, a processing architecture for FPGA implementation is proposed. The analysis has shown that the algorithms can be implemented in the new TilaCal electronics, reaching the processing time requirements.