Acompanhamento de múltiplos alvos em trajetórias tridimensionais

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Agner Júnior, Jair
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Laboratório Nacional de Computação Científica; Serviço de Análise e Apoio a Formação de Recursos Humanos; Brasil; LNCC; Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
• Palavras-chave em Português: Filtragem de Kalman; Acompanhamento de alvos; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAO::COMPUTABILIDADE E MODELOS DE COMPUTACAO
• Link de acesso: https://tede.lncc.br/handle/tede/238

Neste trabalho foi desenvolvido um algoritmo para acompanhamento de múltiplos alvos em trajetórias tridimensionais. Esse tipo de algoritmo é cada vez mais utilizado em sistemas de navegação e vigilância civis e militares, permitindo o rastreamento de ameaças ou de alvos em tempo real. Sabe-se também que os modelos bidimensionais, de aviões civis em sistemas de controle de tráfego aéreo, mostram-se insuficientes para o tratamento de manobras tridimensionais, devido as consideráveis variações de altitude, presentes no acompanhamento de alvos militares. Entretanto, acompanhar uma grande quantidade de alvos é um processo complexo, o qual exige algoritmos de associação capazes de lidar com um grande volume de dados, com o elevado custo computacional, bem como com o uso de técnicas de filtragem lineares e não-lineares. O trabalho abrange modelos de dinâmica de voo que descrevem a evolução do estado de um alvo em trajetórias tridimensionais, tratado como objeto pontual, abordando o problema da incerteza do seu movimento. Para a estimativa da posição do alvo foi utilizado um estimador de Múltiplos Modelos, formado por bancos de filtros de Kalman com o auxílio das medidas efetuadas por um sensor. Dessa forma, foram adotados como estimadores de estado o Filtro de Kalman padrão e o Filtro de Kalman Estendido com integração através do filtro de sistemas híbridos de Múltiplos Modelos Interagentes (IMM). Com o objetivo de avaliar as metodologias de acompanhamento, foi desenvolvido, utilizando o software MATLAB, um gerador artificial de trajetórias, o qual atuou como ferramenta de simulação, permitindo avaliar diferentes métricas de desempenho. O mesmo possibilitou a geração de diversas trajetórias para alvos de modo a cobrir diversos tipos de manobras que podem ocorrer na realidade. Para o tratamento dos múltiplos alvos foi realizada a implementação paralela e para aceleradores (GPU). Além disso, o modelo desenvolvido permite contornar as limitações dos modelos bidimensionais, fornecendo um modelo dinâmico com nível de detalhamento capaz de representar bem essas manobras. Apesar desse detalhamento, a sua complexidade ainda viabiliza a implementação do filtro em sistemas reais, cuja necessidade de solução em tempo real é imprescindível. Para isso também utilizou-se de GPUs como ferramenta para a obtenção dessa solução no tempo adequado.