Desenvolvimento de um VeÃculo AÃ©reo NÃ£o-Tripulado - LARA ...

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x (north, m) y (east, m) z (down, m) 200 150 100 50 0 -50 2500 2000 1500 1000 500 0 -500 40 20 0 -20 -40 -60 -80 Posição (Simulação) CEKF Dec EKF Simulação 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 CEKF Dec EKF Simulação 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 CEKF Dec EKF Simulação 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 tempo (s) Figura 7.15: Estimação - Simulação - Posição Posicao 3D 2000 1500 z (up, m) [m] 60 40 20 -20 0 150 100 50 y (north, m) 0 0 500 1000 x (east, m) Figura 7.16: Estimação - Simulação - Posição 3D do Decoupled EKF, sistema ENU pois os modelos utilizados são os mesmos dos simulados, e esses problemas só apareceriam no modelo “caixa preta” do segundo simulador. Porém, os modelos utilizados são conhecidos na literatura [56, 61, 63], mas com uma implementação sugerida ligeiramente diferente. A qualidade da linearização pelo EKF (primeira ordem) pode ser também um dos culpados pelos problemas de convergência do filtro. Se esse for o caso, a substituição por um UKF ou outra 152
técnica não-linear de maior precisão [71] pode solucionar o problema. Uma última hipótese talvez seja a própria restrição imposta pelo norma unitária do quaternion. As soluções mais consagradas na literatura [70, 71, 77, 78] utilizam parametrizações dos quaternions no vetor de estados, acrescidos de um quaternion de erro, a fim de evitar os problemas de convergência e contornar a restrição. A maioria dos trabalhos não menciona a pseudo-medida como forma de normalizar o quaternion. 7.4.2 Dados Reais Mesmo com os problemas apontados de estimação apontados por simulação, os estimadores foram validados com dados reais de vôo. Os dados são referentes ao primeiro vôo de testes da aeronave, e estão mostrados nas Figuras 7.17, 7.18 e 7.19 para o CEKF e Decoupled EKF. Rolagem (graus) 200 100 0 -100 -200 Ângulos de Euler (Vôo Real) CEKF Dec EKF 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Guinada (graus) Arfagem (graus) 100 50 0 -50 -100 200 100 0 -100 -200 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 50 100 150 200 250 300 350 400 tempo (s) CEKF Dec EKF CEKF Dec EKF Figura 7.17: Estimação - Dados Reais - Ângulos de Euler É importante notar que o CEKF só foi executado com sucesso depois de se aplicarem técnicas de pré-processamento nas medidas (rejeição de outliers), como sugerido em [56]. Da Figura 7.17, percebe-se que o CEKF as vezes apresenta picos muito fora da realidade nos três eixos. Ao mesmo tempo, percebe-se que ele está centrado em torno de zero, como seria de se esperar de uma aeronave. O Decoupled EKF mostrou um comportamento mais suave, mas a estimativa de rolagem e arfagem pareceu divergir com o tempo. Porém, ambos os algoritmos mostraram bons resultados para o ângulo de guinada. As Figuras 7.18 e 7.19 mostram que os estimadores ficam muito próximos nas estimativas de velocidade e posição. Pode-se perceber um pequeno jitter na Figura 7.19, referente ao erro de 153
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FICHA CATALOGRÁFICA CAVALCANTI, FE
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Subscritos ω f (k) Referente à me
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Com isso em mente, a proposta desse
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Com base na experiência do LARA, o
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C = 330 nF (3.29) f c = 1 2πRC = 4
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Modem Digi XBee- PRO PC (HMM) Micro
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Tubo de Pitot Forma de Calibração
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