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Tipo do documento: Dissertação
Título: Metodologia para modelagem computacional de Kalman Fuzzy baseada em triangulação de fontes de informação para rastreamento e previsão de comportamento em sistemas suborbitais
Título(s) alternativo(s): Methodology for computational Kalman Fuzzy modeling based on triangulation of information sources for tracking and behavior prediction in suborbital systems
Autor: MACÊDO, Arthur Medeiros 
Primeiro orientador: SERRA, Ginalber Luiz de Oliveira
Primeiro membro da banca: SERRA, Ginalber Luiz de Oliveira
Segundo membro da banca: SOUZA, Francisco das Chagas de
Terceiro membro da banca: CORTES, Omar Andres Carmona
Resumo: Foguetes suborbitais são lançados transportando carga úteis para o ambiente de microgra- vidade. Além das aplicações da atividade aeroespacial e o acesso ao espaço, a atividade de lançamento de foguete promove o desenvolvimento científico e tecnológico cujos ganhos atingem diversos setores. Os dados de rastreio do veículo são monitorados pela Segurança de Voo, utilizados principalmente para determinar se o voo está dentro do limite de segurança previsto, ou se há necessidade de terminar o voo através da destruição do veículo. Atualmente, o Centro de Lançamento de Alcântara (CLA) realiza o rastreio de veículos aeroespaciais através de sistemas com radares de rastreio. Com o objetivo de elevar o nível de disponibilidade dos dados de localização do veículo, este trabalho propõe uma abordagem de determinação da posição do foguete baseado em triangulação de antenas. Calcula-se portanto a estimação da posição do foguete com base apenas nos dados de ângulos de azimute e elevação de antenas que apontam para sua direção. O resultado das triangulações são sinais de entrada para um filtro dinâmico que tem como objetivo entregar uma precisão próxima à do sinal radar. Este filtro dinâmico deverá considerar não linearidades inerentes à dinâmica da trajetória. Para tratar tais não linearidades, uma técnica de agrupamento nebuloso foi usada para particionar a trajetória e então utilizar filtros lineares para cada partição e um sistema nebuloso para tratar tais agrupamentos. Técnicas de identificação de sistemas foram aplicadas para converter o sinal de triangulação para um sinal semelhante ao do radar de rastreio e redução de erros e ruídos no sinal. Foram realizadas simulações para demonstrar o desempenho do método proposto utilizando dados reais de voo de um veículo suborbital. A implementação demostra que o método estima a posição do veículo baseado apenas em dados de azimute e elevação de antenas que apontam para o veículo. Também, que o projeto de filtro dinâmico permitiu a redução dos erros e ruídos na estimação da posição do foguete.
Abstract: Suborbital rockets are launched carrying a payload to the microgravity environment. In addition to the applications of aerospace activity and access to space, the rocket launch activity promotes scientific and technological development. Vehicle tracking data is monitored by Flight Security, primarily used to determine whether the flight is within the prescribed safety limit or whether there is a need to terminate the flight by destroying the vehicle. Currently, the Alcantara Launch Center (CLA) performs the tracking of aerospace vehicles through systems with tracking radars. In order to increase the level of availability of vehicle location data, this work proposes an approach for determining the position of the rocket-based on antenna triangulation. Therefore, the rocket’s position is estimated based only on the azimuth and elevation data of the antennas pointing in its direction. The result of triangulations is input signals for a dynamic filter that aims to achieve accuracy close to the radar signal. This dynamic filter must consider inherent nonlinearities to the trajectory dynamics. To handle such nonlinearities, a fuzzy clustering technique was used to partition the trajectory and then use linear filters for each partition and a fuzzy system to manage such clusters. System identification techniques have been applied to convert a signal from the triangulation step into a radar-like signal and reduce errors and noise. Simulations were carried out to demonstrate the performance of the proposed method using historical actual flight data from a suborbital vehicle. The implementation demonstrates that the technique estimates the vehicle position based only on azimuth and elevation data from antennas pointing to the vehicle. Also, the dynamic filter design reduces errors and noise in rocket estimation.
Palavras-chave: projeto por excitação de entrada;
estimação e filtragem;
agrupamento nebuloso;
identificação por observador de filtro de Kalman;
rastreamento de posição.
modeling by input excitement;
estimation and filtering;
fuzzy clustering;
the observer Kalman filter identification;
Position tracking.
Área(s) do CNPq: Trajetorias e Orbitas
Sistemas Aeroespaciais
Foguetes
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DA ELETRICIDADE/CCET
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE/CCET
Citação: MACÊDO, Arthur Medeiros. Metodologia para modelagem computacional de Kalman Fuzzy baseada em triangulação de fontes de informação para rastreamento e previsão de comportamento em sistemas suborbitais. 2022. 92 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Eletricidade/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/3528
Data de defesa: 18-Mar-2022
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE

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