@MastersThesis{Campesato:2017:TéEsAt,
author = "Campesato, Wilian Lu{\'{\i}}s",
title = "T{\'e}cnicas de estima{\c{c}}{\~a}o de atitude por filtro de
Kalman baseado em sensores inerciais de baixo custo, com
aplica{\c{c}}{\~a}o a uma plataforma de mancal aerost{\'a}tico
controlada por jatos de g{\'a}s",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2017",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2017-08-16",
keywords = "determina{\c{c}}{\~a}o de atitude, filtro de Kalman,
estima{\c{c}}{\~a}o de estados, unidade inercial, plataforma
aerost{\'a}tica, attitude determination, Kalman filter, state
estimation, inertial unit, aerostatic platform.",
abstract = "Este trabalho apresenta a modelagem, implementa{\c{c}}{\~a}o,
testes e simula{\c{c}}{\~a}o de um estimador de atitude em tempo
real baseado em filtro de Kalman estendido (FKE), aplicado a uma
plataforma de mancal aerost{\'a}tica de tr{\^e}s eixos
controlada por atuadores de jatos de g{\'a}s. O objetivo deste
trabalho {\'e} obter um algoritmo de determina{\c{c}}{\~a}o de
atitude que possa substituir a estimativa proveniente da unidade
inercial embarcada, atualmente em uso pela eletr{\^o}nica da
plataforma. Foram implantados dois modelos de estimadores em
ambiente MATLAB: o primeiro foi montado com o vetor de estados
composto apenas pelos quat{\'e}rnios da atitude, e o segundo com
vetor de estados composto pelos quat{\'e}rnios e pelo vetor de
vieses dos tr{\^e}s gir{\^o}metros. Estes estimadores foram
testados usando dados provenientes dos sensores da unidade
inercial da plataforma, sendo que os resultados obtidos foram
comparados com a estimativa de atitude enviada pela
solu{\c{c}}{\~a}o de atitude interna {\`a} unidade inercial.
Por fim, foram realizados testes dos algoritmos do FKE no modelo
de simula{\c{c}}{\~a}o da mesa de mancal a ar. Ambos os
estimadores baseados em filtro de Kalman estendido obtiveram
{\^e}xito no processo de determina{\c{c}}{\~a}o de atitude,
tanto nos testes utilizando dados reais quanto na
simula{\c{c}}{\~a}o de controle da mesa de mancal a ar. A
estima{\c{c}}{\~a}o de vieses proposta funcionou de maneira
degradada para os casos testados. Foram, ent{\~a}o, levantadas
hip{\'o}teses dos motivos deste desempenho, e a conveni{\^e}ncia
de estim{\'a}-los na aplica{\c{c}}{\~a}o proposta. 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.",
committee = "Ricci, Mario Cesar (presidente) and Carrara, Valdemir (orientador)
and Kuga, Helio Koiti (orientador) and Pardal, Paula Cristine
Pinto Mesquita",
englishtitle = "Attitude estimation techniques by Kalman filter based on low cost
inertial sensors, applied to a gas jet controlled air bearing
platform",
language = "pt",
pages = "128",
ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3PDTP4H",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3PDTP4H",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "27 abr. 2024"
}