Dissertação

{en_GB=Range-Based Underwater Target Localization and Tracking} {} EVALUATED

{pt= Esta dissertação aborda o tema de localização e seguimento de múltiplos alvos subaquáticos usando medidas acústicas de distância num cenário marinho. A localização de alvos subaquáticos com recurso a medidas de distância consiste na estimação da posição de um ou mais alvos com medidas de distância a partir de um conjunto de Veículos Autónomos de Superfície (VAS), referidos como seguidores. Neste cenário os veículos seguidores deverão planear os seus movimentos de forma a maximizar a quantidade de informação presente nas medidas de distância acerca das posições dos alvos. O objectivo deste trabalho é desenvolver uma estratégia para calcular trajectórias óptimas para os veículos seguidores de forma a maximizar a informação disponível acerca das posições dos alvos. Usando uma abordagem baseada na Teoria de Estimação, é utilizada a Matriz de Informação de Fisher (MIF) como métrica da quantidade de informação acerca da posição dos alvos nas medidas de distância. Primeiro, considerando não existirem restrições no modelo dinâmico dos veículos seguidores e que as posições dos alvos são conhecidas, são calculadas trajectórias óptimas para os seguidores que maximizam o determinante da MIF. De seguida, uma estratégia Controlo Preditivo é proposta para simultaneamente estimar a posição dos alvos enquanto trajectórias óptimas para os seguidores são calculadas respeitando as restrições impostas pelos respectivos modelos dinâmicos. A performance da estratégia de Controlo Preditivo é depois avaliada em simulações que consideram cenários com múltiplos alvos e múltiplos seguidores. , en= This work addresses the problem of multiple underwater target localization and tracking using acoustic range measurements in a marine scenario. Underwater range-based target localization consists in estimating the position of a single or multiple targets with range measurements from a set of Autonomous Surface Vehicles (ASV's), referred as trackers. In this scenario the trackers should plan their movements to maximize the range related information on the position of the targets. The goal of this work is to develop a strategy to compute optimal trajectories for the trackers that maximize the range information available. Resorting to an Estimation theoretical setting, a suitable Fisher Information Matrix (FIM) is derived as a metric of the quantity of information about the position of the targets in the range measurements. First, assuming no restrictions on the trackers motion models and that the positions of the targets are known, optimal trajectories for the surface trackers which maximize the determinant of the (FIM) are discussed. Then, a Model Predictive Control (MPC) strategy is proposed to simultaneously estimate the position of the targets while finding optimal trajectories for the trackers restricted to their motion models. The performance of the proposed MPC strategy is assessed in simulations where multiple targets and trackers were considered. }
{pt=Seguimento de Alvos, Medidas de Distância, Teoria da Estimação, Optimização de Trajectórias, Controlo Preditivo, en=Range Based Target Tracking, Estimation Theory, Trajectory Optimization, Model Predictive Control}

Fevereiro 9, 2021, 10:0

Orientação

ORIENTADOR

António Manuel dos Santos Pascoal

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Aposentado

ORIENTADOR

Tor Johansen

NTNU, Trondheim, Noruega

Professor Catedratico