%0 Conference Proceedings
%4 sid.inpe.br/mtc-m21d/2022/08.18.14.40
%2 sid.inpe.br/mtc-m21d/2022/08.18.14.40.35
%T Um estudo sobre a interferência das matrizes de covariâncias do Filtro de Kalman Estendido na estimação da atitude em quatérnions
%D 2022
%A Ribeiro, Geovani Augusto Xavier,
%A Kuga, Hélio Koiti,
%A Garcia, Roberta Veloso,
%@affiliation Universidade de São Paulo (USP)
%@affiliation Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%@affiliation Universidade de São Paulo (USP)
%@electronicmailaddress geovani.augusto@usp.br
%@electronicmailaddress helio.kuga@inpe.br
%@electronicmailaddress robertagarcia@usp.br
%E Ribeiro, Valéria Cristina dos Santos,
%E Paulicena, Edésio Hernane,
%E Almeida, Elton Kleiton Albuquerque de,
%E Correia, Emilia,
%E Souza, João Paulo Estevam de,
%E Hey, Heyder,
%E Escada, Paulo Augusto Sobral,
%E Savonov, Roman Ivanovitch,
%E Camayo Maita, Rosio del Pilar,
%B Seminário de Iniciação Científica e Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação (SICINPE)
%C on line
%8 22 a 26 – ago
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%J São José dos Campos
%P 2
%S Resumos
%1 Divisão de Fomento a Pesquisa e Desenvolvimento (DIFPD)
%K filtro de Kalman estendido, atitude, quatérnions, matrizes de covariância, extended Kalman filter, attitude, quaternions, covariance matrices.
%X A determinação da atitude de um satélite é de suma importância para a supervisão e controle do seu movimento rotacional. Nessa perspectiva, com a descrição das equações cinemáticas utilizando os quatérnions, é possível fazer uma descrição matemática da atitude sem singularidades e que não dependem de descrições geométricas para a sua definição, entretanto os quatérnions não possuam uma descrição física óbvia o que implica fazer conversões para ângulos de Euler. Neste trabalho, o objetivo foi realizar um estudo da interferência das matrizes de covariância do Filtro de Kalman Estendido (FKE) aplicado ao problema de estimação de atitude com os quatérnions. O cerne do FKE está na linearização analítica ou numérica do modelo do sistema dinâmico, sendo a solução mais usada nas últimas décadas no que tange os problemas de estimação de atitude e órbita de satélites artificiais. Portanto, a estimação de atitude com o FKE é realizada computacionalmente a partir de um vetor de estado, composto pelos quatérnions e pelo vetor de bias do giroscópio e um vetor de medidas, composto pelas equações de sensores que fornecem informações sobre a orientação do satélite com relação a um determinado sistema de referência. As matrizes de covariância estão associadas aos ruídos do processo (Q), da medida (R) e dos estados iniciais (P0), portanto a compreensão da variação das matrizes de covariância no FKE auxilia a entender a sua interferência nos resultados obtidos pelo filtro. Desse modo, a análise da interferência das matrizes foi importante para inferir como os os resíduos da estimação se comportam no sentido de convergência, tempo de convergência ou mesmo a divergência do filtro. Os resultados mostram que quando os valores da matriz Q são divididos por 100 ou também multiplicando por 100 os valores da matriz R os resíduos não tendem a zero, o que mostra uma característica de não convergência do filtro. Para os outros casos em que as matrizes Q e R foram multiplicadas ou divididas por 100, o FKE apresentou convergência nos resultados em que os erros da estimação relativos aos valores reais obtidos via simulador permaneceram próximos a zero. Para P0, nota-se que quando multiplica-se a matriz por 100 o FKE é totalmente impreciso, o que pode ser observado pelos erros referentes à estimação de atitude e bias dos giros. Sobre a estimação dos bias, observou-se uma dificuldade maior em apresentar a convergência dos resultados para o período e condições utilizadas neste trabalho.
%@language pt
%3 Resumo_Geovani_Augusto_Xavier_Ribeiro.pdf
%O Bolsa PIBIC/PIBITI/INPE/CNPq.