Comparativo entre EKF e UKF para Sistemas de Navegação GNSS/INS usando Grupos de Lie

• Processo: 25/01126-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica
• Pesquisador responsável: Marcos Rogério Fernandes
• Beneficiário: Antônio Duarte Pesqueira
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Sistemas de navegação global por satélite Grupos de Lie
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Filtro de Kalman Estendido | filtro de Kalman unscented | Gnss | Grupos de Lie | navegação inercial | Sistemas de navegação

Resumo

Essa proposta de iniciação científica tem como objetivo desenvolver um estudo comparativo entre os algoritmos de filtragem de Kalman Estendido (EKF) e o Filtro de Kalman Unscented (UKF) usando teoria de Grupos de Lie aplicada ao problema de navegação GNSS/INS. O filtro de Kalman é, usualmente, utilizado em navegação para combinar informações de sensores inerciais com medições de GNSS. No entanto, sabe-se que os modelos cinemáticos são não lineares, o que pode causar dificuldades para o processamento. Dessa forma, pode ser necessário adotar algoritmos mais sofisticados para gerar bons resultados de navegação. Recentemente, variações do Filtro de Kalman baseadas em Grupos de Lie foram desenvolvidas na literatura e demonstram ser mais adequadas para o problema de navegação, uma vez que permitem explorar características geométricas do problema de navegação. Neste trabalho, será feita uma análise do comportamento do EKF e do UKF implementados, tanto de forma convencional quanto também usando teoria de Grupos de Lie, para diferentes perfis de trajetórias. Espera-se que este trabalho forneça uma visão sistemática das vantagens e desvantagens de cada algoritmo de filtragem no contexto de navegação, contribuindo assim para a melhoria das tecnologias de navegação inercial. A navegação é um tema importante para o desenvolvimento de novas tecnologias, como veículos autônomos e também na área de aviação. Ademais, este trabalho permitirá ao candidato trabalhar com aplicações de técnicas de processamento de sinais, simulação de sistemas dinâmicos, noções de probabilidade e estatística e também desenvolver e aprimorar suas habilidades práticas de programação.