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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/35969
Tipo: Dissertação
Título: Rastreamento de alvos móveis utilizando controle geométrico baseado em visão em veículos aéreos não tripulados
Autor(es): Nascimento, Ana Maria Pinto da Silva
Primeiro Orientador: Brito, Alisson Vasconcelos de
Primeiro Coorientador: Madruga, Sarah Pontes
Resumo: Esta trabalho apresenta o desenvolvimento e implementação de um sistema de rastreamento de alvos móveis utilizando controle geométrico baseado em visão em veículos aéreos não tripulados (VANTs). O objetivo principal foi projetar um controlador robusto que permitisse aos VANTs detectar e rastrear alvos em tempo real e autônoma, garantindo precisão e estabilidade mesmo em cenários dinâmicos. Para isso, foi utilizado o controle geométrico no espaço SE(3), associadas a métodos de otimização como o Particle Swarm Optimization (PSO), visando aprimorar a resposta do sistema em comparação a controladores convencionais. A pesquisa foi estruturada em quatro etapas principais. Primeiramente, foi realizada uma revisão da literatura sobre controle geométrico e visão computacional aplicados a UAVs, destacando desafios e lacunas existentes. Em seguida, foi desenvolvida uma modelagem matemática detalhada do quadrotor e do alvo, permitindo uma análise da dinâmica do sistema e fundamentando o projeto dos controladores. Posteriormente, foi implementado um sistema de rastreamento baseado em visão, que possibilitou a identificação e o acompanhamento de UAVs alvos, sendo validado por meio de experimentos simulados no ambiente GAZEBO e reais. Por fim, o controlador geométrico foi avaliado, demonstrando desempenho superior ao de abordagens tradicionais, com menor erro médio quadrático (RMSE) e maior estabilidade em manobras complexas no ambiente de simulação MATLAB. Os resultados experimentais confirmam a eficácia da abordagem proposta, evidenciando sua aplicabilidade em cenários reais.
Abstract: This work portrays the development and implementation of a moving target tracking system using vision-based geometric control in unmanned aerial vehicles (UAVs). The main objective was to design a robust controller that would allow UAVs to detect and track targets in real time and autonomous, ensuring precision and stability even in dynamic scenarios. For this, geometric control was used in the SE(3) space, associated with optimization methods such as Particle Swarm Optimization (PSO), aiming to improve the system’s response in comparison to conventional controllers. The research was structured into four main stages. Firstly, a literature review was carried out on geometric control and computer vision applied to UAVs, highlighting existing challenges and gaps. Next, a detailed mathematical modeling of the quadcopter and target was developed, allowing an analysis of the system dynamics and providing a basis for the design of the controllers. Subsequently, a vision-based tracking system was implemented, which enabled the identification and tracking of target UAVs, being validated through simulated experiments in the GAZEBO environment and real ones. Finally, the geometric controller was evaluated, demonstrating superior performance compared to traditional approaches, with lower root mean square error (RMSE) and greater stability in complex maneuvers in the MATLAB simulation environment. The experimental results confirm the effectiveness of the proposed approach, highlighting its applicability in real scenarios.
Palavras-chave: Controle geométrico
Veículos aéreos não tripulados (VANTs)
Rastreamento de alvos móveis
Geometric control
Unmanned aerial vehicles (UAVs)
Mobile target tracking
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Informática
Programa: Programa de Pós-Graduação em Informática
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/35969
Data do documento: 27-Fev-2025
Aparece nas coleções:Centro de Informática (CI) - Programa de Pós-Graduação em Informática

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