@PhDThesis{Garcia:2011:FiNăLi,
author = "Garcia, Roberta Veloso",
title = "Filtro n{\~a}o linear de Kalman sigma-ponto com algoritmo
unscented aplicado a estimativa din{\^a}mica da atitude de
sat{\'e}lites artificiais",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais",
year = "2011",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2011-10-31",
keywords = "estima{\c{c}}{\~a}o de atitude, sistemas n{\~a}o lineares,
filtro de Kalman unscented, filtro de Kalman estendido, dados
reais, attitude estimation, non-linear systems, unscented Kalman
filter, extended Kalman filter, real data.",
abstract = "Estimadores de estados t{\^e}m sido empregados em diversas
{\'a}reas, em particular em engenharia aeroespacial envolvendo
problemas de estima{\c{c}}{\~a}o de atitude e {\'o}rbita. Estes
estimadores s{\~a}o aplicados de modo a inferir vari{\'a}veis
n{\~a}o-observadas (estados) de um sistema din{\^a}mico a partir
de duas fontes incertas de informa{\c{c}}{\~o}es: as
medi{\c{c}}{\~o}es e um modelo matem{\'a}tico. Sob a premissa
de modelo linear e ru{\'{\i}}do Gaussiano, o filtro de Kalman
{\'e} a solu{\c{c}}{\~a}o {\'o}tima recursiva mais conhecida
para o problema de estima{\c{c}}{\~a}o de estados, ao passo que
o filtro de Kalman Estendido e, mais recentemente, o filtro de
Kalman Sigma-Ponto s{\~a}o as solu{\c{c}}{\~o}es aproximadas
mais comumente empregadas para o caso n{\~a}o-linear. Neste
trabalho, a proposta principal {\'e} utilizar o filtro de Kalman
Sigma-Ponto para estimar a atitude, com caracter{\'{\i}}sticas
de tempo real, de um sat{\'e}lite artificial utilizando medidas
reais fornecidas por sensores que est{\~a}o a bordo do
sat{\'e}lite. Para validar a abordagem proposta de modo a
realizar uma an{\'a}lise mais completa do problema, apontando as
principais vantagens e desvantagens do m{\'e}todo, os resultados
s{\~a}o comparados das seguintes maneiras:
compara{\c{c}}{\~o}es entre os estimadores aplicados a problemas
n{\~a}o-lineares (filtro de Kalman Estendido e filtro de Kalman
Sigma-Ponto) e entre diferentes parametriza{\c{c}}{\~o}es da
atitude do sat{\'e}lite ({\^a}ngulos de Euler e quaternions de
atitude). Os resultados mostram que o algoritmo do Filtro de
Kalman Sigma Ponto, mesmo sob condi{\c{c}}{\~o}es iniciais
imprecisas, {\'e} capaz de convergir e fornecer estimativas de
atitude com precis{\~a}o superior aos demais algoritmos. Estes
resultados poder{\~a}o ser {\'u}teis no processamento de imagens
dos sat{\'e}lites, visando {\`a} melhoria na qualidade das
mesmas, e poupando tempo de processamento adicional dos
especialistas de processamento de imagens. ABSTRACT: State
estimators have been applied to different areas, particularly in
aerospace engineering involving attitude and orbit estimation
problem. These estimators are applied in order to infer unobserved
variables (state) of a dynamic system providing two uncertain
sources of information, namely, the measurements and a
mathematical model. Under linear model and Gaussian noise
assumptions, the Kalman Filter is the well-known optimal recursive
solution for the state-estimation problem, whereas the Extended
Kalman Filter and, more recently, the Sigma-Point Kalman Filter
are the most commonly employed approximate solutions for the
nonlinear case. In this work, the main proposal is to use the
Sigma-Point Kalman Filter to estimate the attitude of an
artificial satellite, in real time, using real data provided by
sensors that are onboard the satellite. To validate the proposed
approach in order to achieve a more complete analysis of the
problem, pointing out the main advantages and disadvantages of the
method, the results will be compared in the following ways:
comparing the estimators applied to nonlinear problems (Extended
Kalman Filter and Sigma-Point Kalman Filter) and between different
parameterizations of the satellite attitude (Euler angles and
quaternions). The results show that the algorithm of Sigma Point
Kalman filter, even under inaccurate initial conditions, is able
to converge and provide estimates of attitude with superior
accuracy when compared to the other algorithms. This results may
be useful in processing satellite images, aimed at improving the
quality of them, and saving additional processing time of image
processing by the experts.",
committee = "Prado, Antonio Fernando Bertachini de Almeida (presidente) and
Zanardi, Maria Cec{\'{\i}}lia Fran{\c{c}}a de Paula Santos
(orientador) and Kuga, H{\'e}lio Koiti (orientador) and Fenilli,
Andr{\'e} and Baroni, Leandro",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Sigma point nonlinear Kalman filter with unscented algorithm
applied to attitude dynamics estimation of artificial satellites",
language = "pt",
pages = "189",
ibi = "8JMKD3MGP7W/3AKGTCP",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP7W/3AKGTCP",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "16 jun. 2024"
}