Análise comparativa de técnicas de fusão sensorial adaptativas aplicadas à navegação de um AUV.
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
Texto Completo: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-09082023-084139/ |
Resumo: | A navegação de Veículos Autônomos Submarinos (AUV Autonomous Underwater Vehicles) é desafiada por deficiências e limitações sensoriais que degradam a estimativa de localização do veículo, tais como a impossibilidade de utilização de sinais de alta frequência e à natureza instável do ambiente aquático. Tal complexidade dificulta a obtenção de uma estimativa de localização satisfatória. A partir deste cenário, este trabalho visa aperfeiçoar o desempenho atual de um AUV em suas missões em campo. Para tanto, são apresentadas as técnicas de navegação e o estado da arte das técnicas de fusão sensorial aplicadas à navegação de AUVs. Em particular, este trabalho apresenta uma análise comparativa de técnicas adaptativas de fusão sensorial aplicadas à estimativa de trajetória de um AUV. Tais técnicas incluem os filtros adaptativos e adaptativos-robustos por correspondência de covariância, adaptação via fator de atenuação e por múltiplos modelos. Os filtros adaptativos foram implementados e testados em ambiente de simulação e pós-processados com dados de ensaios em campo. Um tipo de manobra típica para missões de AUVs foi adotada em diferentes intervalos de tempo, e para diferentes características dos ruídos dos sensores utilizados na navegação do veículo. |
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Análise comparativa de técnicas de fusão sensorial adaptativas aplicadas à navegação de um AUV.Comparative analysis of adaptive sensor fusion methods applied to the navigation of an AUV.Adaptive filtersAUVFiltros de KalmanFusão sensorial adaptativasNavigation systemsSensor fusionSistemas de navegaçãoSubmersíveis não tripuladosA navegação de Veículos Autônomos Submarinos (AUV Autonomous Underwater Vehicles) é desafiada por deficiências e limitações sensoriais que degradam a estimativa de localização do veículo, tais como a impossibilidade de utilização de sinais de alta frequência e à natureza instável do ambiente aquático. Tal complexidade dificulta a obtenção de uma estimativa de localização satisfatória. A partir deste cenário, este trabalho visa aperfeiçoar o desempenho atual de um AUV em suas missões em campo. Para tanto, são apresentadas as técnicas de navegação e o estado da arte das técnicas de fusão sensorial aplicadas à navegação de AUVs. Em particular, este trabalho apresenta uma análise comparativa de técnicas adaptativas de fusão sensorial aplicadas à estimativa de trajetória de um AUV. Tais técnicas incluem os filtros adaptativos e adaptativos-robustos por correspondência de covariância, adaptação via fator de atenuação e por múltiplos modelos. Os filtros adaptativos foram implementados e testados em ambiente de simulação e pós-processados com dados de ensaios em campo. Um tipo de manobra típica para missões de AUVs foi adotada em diferentes intervalos de tempo, e para diferentes características dos ruídos dos sensores utilizados na navegação do veículo.The navigation of Autonomous Underwater Vehicles (AUVs) has a major difficulty in dealing with sensor limitations that degrade the vehicle\'s location estimation, such as the attenuation of the intensity of high-frequency signals and the unstable nature of the aquatic environment. Such limitations make it difficult to obtain a satisfactory location estimate. As exposed, this work aims to improve the current performance of an AUV in its field missions by initially performing a literature review of the main navigation techniques and the sensorial fusion approaches applied to AUV navigation. It is presented a comparative analysis of adaptive sensor-fusion techniques applied to the trajectory estimation of an AUV. The techniques include adaptive and adaptive-robust filters by variance correspondence, adaptation by attenuation factor, and multiple models. The adaptive filters were implemented and tested in a simulation environment, then analyzed offline with data obtained from experimental tests. A typical maneuver type for AUV missions was adopted at different time intervals, and for different characteristics of the sensor noises used in the vehicle navigation.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPBarros, Ettore Apolonio deSilva, Daniele Caroline Lima da2023-06-02info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-09082023-084139/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2023-08-10T14:26:53Zoai:teses.usp.br:tde-09082023-084139Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212023-08-10T14:26:53Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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