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@PhDThesis{Fialho:2017:ImStId,
               author = "Fialho, M{\'a}rcio Afonso Arimura",
                title = "Improved star identification algorithms and techniques for 
                         monochrome and color star trackers",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2017",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2017-08-17",
             keywords = "star trackers. star identification algorithms. image processing. 
                         photometric systems. fundamental limits, sensores de estrelas. 
                         algoritmos de identifica{\c{c}}{\~a}o de estrelas. processamento 
                         de imagens. sistemas fotom{\'e}tricos. limites fundamentais. 
                         simula{\c{c}}{\~o}es em computador.",
             abstract = "This work presents modeling, implementation, testing and 
                         simulation of a real-time attitude estimator using extended Kalman 
                         filter (FKE), applied to a three-axis air-bearing platform 
                         controlled by gas jet actuators. The goal of this work is to 
                         obtain an attitude determination algorithm that can replace the 
                         attitude estimate from the embedded inertial unit, currently in 
                         use by the platform electronics. Two models of estimators were 
                         implemented in MATLAB environment: in the first one, the state 
                         vector is composed only by the quaternions of the attitude, and in 
                         the second, the state vector is composed by quaternions and biases 
                         of the three gyroscopes. These estimators were tested using data 
                         from the sensors of the platforms inertial unit, and the results 
                         were compared with the attitude estimation sent by the internal 
                         attitude solution of the inertial unit. Finally, tests of the two 
                         FKE algorithms were performed in the simulation model of the 
                         air-bearing platform. Both Kalman filter-based estimators were 
                         successful in the attitude determination process, both in the 
                         tests using real data and in the simulation of control of the 
                         air-bearing platform. The proposed bias estimation functioned in a 
                         degraded way for the cases tested. We then hypothesized the 
                         reasons for this performance, and the convenience of estimating 
                         them in the proposed application. RESUMO: Sensores de estrelas de 
                         cabe{\c{c}}a-fixa modernos est{\~a}o entre os sensores de 
                         atitude mais precisos dispon{\'{\i}}veis para uso em 
                         ve{\'{\i}}culos espaciais. Seu princ{\'{\i}}pio b{\'a}sico de 
                         opera{\c{c}}{\~a}o consiste em adquirir imagens do c{\'e}u e 
                         identificar as estrelas presentes nestas imagens, usando as 
                         estrelas identificadas como refer{\^e}ncias de atitude. Este 
                         processo engloba tarefas como pr{\'e}-processamento de imagens, 
                         segmenta{\c{c}}{\~a}o de imagens, c{\'a}lculo de centroides, 
                         identifica{\c{c}}{\~a}o de estrelas e determina{\c{c}}{\~a}o 
                         de atitude a partir de versores observados. Na tarefa de 
                         identifica{\c{c}}{\~a}o de estrelas, este trabalho investiga 
                         como as informa{\c{c}}{\~o}es de brilho (magnitudes) e cor 
                         (quando dispon{\'{\i}}vel) podem ser aproveitadas para melhorar 
                         a confiabilidade e a velocidade do processo de 
                         identifica{\c{c}}{\~a}o de estrelas. Ao se incorporar 
                         verifica{\c{c}}{\~o}es de magnitude e cor em um algoritmo de 
                         identifica{\c{c}}{\~a}o de estrelas estado da arte, obteve-se 
                         uma redu{\c{c}}{\~a}o na taxa de identifica{\c{c}}{\~o}es 
                         incorretas maior que duas ordens de grandeza. V{\'a}rias outras 
                         melhorias foram propostas e implementadas neste algoritmo de 
                         identifica{\c{c}}{\~a}o de estrelas. Outras 
                         contribui{\c{c}}{\~o}es deste trabalho est{\~a}o no uso de 
                         {\'{\i}}ndices de cor (comum em astronomia, mas novo neste 
                         campo) na representa{\c{c}}{\~a}o de cor em sensores de 
                         estrelas, com vantagens em rela{\c{c}}{\~a}o {\`a} 
                         representa{\c{c}}{\~a}o anteriormente usada na literatura, e no 
                         desenvolvimento de uma metodologia para avaliar a 
                         adequa{\c{c}}{\~a}o de diferentes {\'{\i}}ndices de cor no 
                         processo de identifica{\c{c}}{\~a}o de estrelas. Uma 
                         investiga{\c{c}}{\~a}o sobre tecnologias para imageamento a 
                         cores voltada para sensores de estrelas {\'e} realizada, na qual 
                         se verificou que sensores de imagem baseados em pixels empilhados 
                         apresentam potencial para aplica{\c{c}}{\~o}es futuras. Este 
                         trabalho tamb{\'e}m apresenta um algoritmo de 
                         pr{\'e}-processamento de imagens simples para remo{\c{c}}{\~a}o 
                         da n{\~a}o uniformidade de coluna em sensores CMOS, desenvolvido 
                         para sensores de estrelas com pouca mem{\'o}ria e baixo poder 
                         computacional. Uma estimativa do limite te{\'o}rico para a 
                         precis{\~a}o de sensores de estrelas {\'e} apresentada. Este 
                         limite representa, de certa forma, um limite fundamental para a 
                         precis{\~a}o de sensores de estrelas que depende apenas da 
                         distribui{\c{c}}{\~a}o de estrelas na nossa vizinhan{\c{c}}a 
                         estelar, das dimens{\~o}es f{\'{\i}}sicas do sensor de estrelas 
                         e da dura{\c{c}}{\~a}o da janela de tempo usada para 
                         observa{\c{c}}{\~a}o das estrelas, sendo, portanto, 
                         completamente independente da tecnologia empregada. A utilidade 
                         desta estimativa {\'e} que ela prov{\^e} uma refer{\^e}ncia ao 
                         qual se podem comparar diferentes sensores de estrelas. Esta 
                         estimativa foi calculada usando dados dos cat{\'a}logos de 
                         estrelas Hipparcos, Tycho e 2MASS. At{\'e} onde o autor tenha 
                         conhecimento, o c{\'a}lculo desta estimativa {\'e} uma 
                         contribui{\c{c}}{\~a}o original para esta {\'a}rea de 
                         pesquisa.",
            committee = "Santos, Walter Abrah{\~a}o dos (presidente) and Perondi, Leonel 
                         Fernando (orientador) and Mortari, Daniele (orientadora) and 
                         Chagas, Ronan Arraes Jardim and Brum, Ant{\^o}nio Gil Vicente de 
                         and Arruda, Josiel Urbaninho de",
         englishtitle = "T{\'e}cnicas e algoritmos de identifica{\c{c}}{\~a}o de 
                         estrelas aprimorados para sensores de estrelas coloridos e 
                         monocrom{\'a}ticos",
             language = "en",
                pages = "258",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3PE49N5",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP3W34P/3PE49N5",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "04 dez. 2020"
}


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