dc.contributor.author | Campos, Leandro José Evilásio | |
dc.date.accessioned | 2023-06-14T16:23:43Z | |
dc.date.available | 2023-06-14T16:23:43Z | |
dc.date.issued | 2023-02-28 | |
dc.identifier.citation | CAMPOS, Leandro José Evilásio. Arquitetura systolic array baseada em FPGA para o filtro de Kalman robusto aplicado a um sistema aéreo. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18144. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18144 | |
dc.description.abstract | This dissertation presents a proposed implementation of a hardware accelerator, with parallel architecture based on systolic array, for building the navigation system in an aerial vehicle. The estimate of the attitude, position, and speed of the drone is established by a robust Kalman filter due to possible uncertainties in the parameters of the sensors. The structure is assisted by data from an inertial measurement unit, attitude, and position information from a monocular visual SLAM solution, and position and velocity references obtained via GPS. Furthermore, the operating modes of the navigation system are defined according to the availability and reliability of the sensors. Thus, the flexibility of the air vehicle operation in different environments will depend on the multiplicity and quality of the information sources to estimate the states of the air navigation system. The main contribution of this study is the possibility of building a state estimation system with accurate and real-time results, which is a fundamental need in aerial robotics. For this, the Robust Kalman Filter solution is performed in an FPGA. The calculation strategy is based on matrix factorization using Givens rotation and, in sequence, using the reverse substitution algorithm. Thus, the analysis of configurations in a heterogeneous software/hardware approach can provide possible improvements in the computational performance of the air navigation system. | eng |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Robótica aérea | por |
dc.subject | Rotação de Givens | por |
dc.subject | Computação paralela | por |
dc.subject | Estimativa robusta de estados | por |
dc.title | Arquitetura systolic array baseada em FPGA para o filtro de Kalman robusto aplicado a um sistema aéreo | por |
dc.title.alternative | FPGA-based systolic array architecture for the robust Kalman filter applied to an aerial system | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.contributor.advisor1 | Inoue, Roberto Santos | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6221209121565990 | por |
dc.description.resumo | Esta dissertação apresenta a proposta de implementação de um acelerador de hardware, com arquitetura paralela baseada em systolic array, para construção do sistema de navegação em um veículo aéreo. A estimativa de atitude, posição e velocidade do drone é estabelecida por um filtro de Kalman robusto, devido às possíveis incertezas nos parâmetros dos sensores. A estrutura é assistida por dados de uma unidade de medição inercial, informações de atitude e posição de uma solução SLAM visual monocular e referências de posição e velocidade obtidas via GPS. Além disso, os modos de operação do sistema de navegação são definidos de acordo com a disponibilidade e confiabilidade dos sensores. Assim, a flexibilização da operação do veículo aéreo em ambientes distintos dependerá da multiplicidade e qualidade das fontes de informação para estimar os estados do sistema de navegação aérea. A principal contribuição deste estudo é a possibilidade da construção de um sistema de estimativa de estados com resultados precisos e em tempo real, necessidades fundamentais em robótica aérea. Para isso, a solução do Filtro de Kalman Robusto é realizada em um FPGA. A estratégia para o cálculo é baseada na fatoração matricial utilizando rotação de Givens e, em sequência, empregando o algoritmo de substituição reversa. Assim, a análise das configurações em uma abordagem heterogênea de software/hardware pode fornecer possíveis melhorias no desempenho computacional do sistema de navegação aérea. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica - PPGEE | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/6674401889269549 | por |
dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0009-0008-5389-1181 | por |
dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0003-2813-9330 | por |