%0 Report
%4 sid.inpe.br/mtc-m21d/2022/09.08.14.49
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%T Um estudo sobre a interferência das matrizes de covariâncias do Filtro de Kalman Estendido na estimação da atitude em quatérnions
%D 2022
%9 RPQ
%P 70
%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
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
%C São José dos Campos
%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 é fazer 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 e quando os valores da matriz R são multiplicadas por 100, os resíduos não tendem à zero, o que mostra uma possível divergência do filtro. Para o caso em que Q é multiplicado por 100 e R é dividido 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 Relatorio_Final_PIBIC_2021_2022_Geovani_Augusto_Xavier_Ribeiro.pdf
%O Bolsa PIBIC/PIBITI/INPE/CNPq.