A Fully-Pipelined Parallel Architecture for Kalman Tracking Filter

Merhi,; Ghantous,; Elgamel,; Bayoumi,

doi:10.1109/camp.2007.4350359

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“…A ideia é projetar um sistema embarcado em FPGA e mostrar que o seu desempe-nho é superior às execuções em software. Esta melhora é alcançada, explorando o paralelismo a nível de hardware (LEE;SALCIC, 1997a;MERHI et al, 2006). A complexidade da execução do presente trabalho pode ser considerada alta, uma vez que envolve uma grande quantidade de operações aritméticas.…”

Section: Introductionunclassified

Projeto E Implementação De Filtro De Kalman Embarcado Em Fpga Para O Rastreio De Foguetes Balísticos

Machado¹,

Neto²,

Abreu³

2014

Cad. Pesq.

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Neste trabalho faz-se uma abordagem acerca do fiiltro de Kalman no que tange a sua concep-ção, modelamento matemático, algoritmo de fiiltragem e implementação em FPGA (Field Programmable Gate Arrays). Faz-se também um breve estudo sobre o dispositivo lógico programável (PLD) do tipo FPGA, sua arquitetura e suas aplicações. Após o estudo acerca do fiiltro de Kalman e sobre FPGA pas-sa-se para a etapa de embarcar o fiiltro em hardware do tipo FPGA explorando as suas características de processamento paralelo. A etapa fiinal é a validação do fiiltro executando o algoritmo de fiiltragem em FPGA usando dados reais de lançamento de foguetes balísticos. Os dados foram fornecidos pelo Centro de Lançamento de Alcântara (CLA). A principal contribuição deste trabalho é a implementação de uma arquitetura FPGA reconfigurável, garantindo uma plataforma rápida o suficiente para radares com alta precisão e boa capacidade de rastreamento de foguetes.Palavras-chave: Filtro de Kalman. FPGA. Lançamento de foguete. Filtragem.DESIGN AND IMPLEMENTATION OF KALMAN FILTER EMBEDDED IN FPGA FOR TRACKING OF BALLISTIC ROCKETABSTRACT: This work is an approach about the Kalman filter with respect to its design, mathematical modeling, filtering algorithm and implementation in FPGA (Field Programmable Gate Arrays). Also make a brief study on the programmable logic device (PLD) type FPGA, its architecture and its applications. After the study of the Kalman filter on FPGA and passes to the step of embedded on the filter in FPGA type hardware exploring its features parallel processing. The final step is to validate the filter running filtering algorithm in FPGA using real data from launching ballistic rockets. The data were provided by the Alcan-tara Launch Center (CLA). The main contribution of this work is the implementation of a reconfigurable FPGA architecture, ensuring fast enough to radar platform with high accuracy and good tracking capability rockets.KEYWORDS: Kalman filter. FPGA. Rocket launching. Filtering.DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE FILTRO KALMAN EMBARCARON EN FPGA PARA DETECCIÓN DE ROCKET BALLISTICRESUMEN: Este trabajo es un enfoque sobre el filtro de Kalman con respecto a su diseño, el modelado matemático y la implementación algoritmo de filtrado en FPGA (Field Programmable Gate Arrays). Tambi-én hace un breve estudio sobre el dispositivo lógico programable (PLD) tipo FPGA, su arquitectura y sus aplicaciones. Tras el estudio del filtro de Kalman en FPGA pasa a la etapa de embarcarse en la FPGA hardware tipo de filtro explorar sus características de procesamiento paralelo. El último paso es validar el filtro funcionando algoritmo de filtrado en FPGA utilizando datos reales de lanzamiento de cohetes balísti-cos. Los datos fueron proporcionados por el Centro de Lanzamiento de Alcántara (CLA). La principal con-tribución de este trabajo es la implementación de una arquitectura FPGA reconfigurable, asegurando la suficiente rapidez a la plataforma de radar con alta precisión y buenos cohetes capacidad de seguimiento.PALABRAS CLAVE: Filtro de Kalman. FPGA. Cohete de lanzamiento. El filtrado.

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Section: Introductionunclassified

Projeto E Implementação De Filtro De Kalman Embarcado Em Fpga Para O Rastreio De Foguetes Balísticos

Machado¹,

Neto²,

Abreu³

2014

Cad. Pesq.

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“…Esse tipo de técnica utiliza um conjunto de equações conhecido com dinâmica para modelar o movimento dos objetos de interesse. Alguns trabalhos utilizam técnicas baseadas no filtro de Kalman para modelar a dinâmica dos objetos como, por exemplo, os trabalhos de Ababsa e Mallem [1] e Merhi et al [36]. O filtro de Kalman [23,62] consiste em um conjunto de equações matemáticas que fornecem uma maneira computacional para estimar os estados de um processo, minimizando a média dos erros quadrados [36].…”

Section: Rastreamento De Jogadoresunclassified

“…Alguns trabalhos utilizam técnicas baseadas no filtro de Kalman para modelar a dinâmica dos objetos como, por exemplo, os trabalhos de Ababsa e Mallem [1] e Merhi et al [36]. O filtro de Kalman [23,62] consiste em um conjunto de equações matemáticas que fornecem uma maneira computacional para estimar os estados de um processo, minimizando a média dos erros quadrados [36]. Esse é um filtro poderoso com características interessantes como a capacidade de estimar estados passados e futuros.…”

Section: Rastreamento De Jogadoresunclassified

Rastreamento de jogadores de futebol de salão usando filtro de partículas e coordenadas no plano da quadra

Morais¹,

Goldenstein²

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Nowadays, it is common to have news of athletes that go beyond their physical limits. Meanwhile, their technical teams watch and analyze the causes and results of their performance in order to find somewhere that can be improved. The observation and analysis of the events involved in a game of futsal can identify failure and with this, design improvements. In the sport case, the improvements appear as overcoming limits, tactics xi detectar os jogadores nas imagens resultantes e em seguida fundimos as detecções em um plano virtual que corresponde ao plano da quadra. Usando um modelo de aparência acoplado a um filtro de partículas calculamos boas aproximações das posições dos jogadores e consequentemente rastreamos usando coordenadas reais. Em nosso trabalho encontramos bons resultados com pouca intervenção humana e um treinamento relativamente simples. xii AgradecimentosFoi muito difícil chegar ao final do doutorado. Mas não foi impossível graças a uma força maior que não posso explicar de onde vem nem como atua, mas tenho minha história como testemunho.Vim de uma cidade pequena e provinciana. A aprovação para o doutorado foi providencial para o momento em que vivíamos. Então, vim para Campinas com um objetivo bem estabelecido e deixei minha família para trás. Vicente Amorim, amigo e ex-aluno, me recebeu em sua casa onde pude fazer bons amigos como César, André, Pedro, Guilherme, Thomas, Leonardo, Rodrigo e Arnaldo que entendiam minhas necessidades, respeitaram minhas dificuldades e me ensinaram novas soluções.Na UNICAMP, tive o privilégio de me tornar aluno de um professor que, um dia em sua sala, me disse: "Você aqui é minha responsabilidade" me ajudando a resolver problemas pessoais. Lídia tinha razão quando me disse que as pessoas certas aparecem em minha vida, no momento certo. Siome foi o professor certo no momento certo, de decisões e indicações acertadas. Assim como Anderson, que era um colega de laboratório e "irmão" de orientação, se tornou meu co-orientador dedicado e exigente. A participação de vocês no meu processo de doutoramento foi da mais alta importância. Aprendi muito com os dois e vou continuar aprendendo, seja em minhas lembranças, seja em nossas parcerias daqui por diante. É bom saber que tenho onde me espelhar.Sou grato também ao professor Ricardo Barros que nos recebeu no LIB-FEF, de onde vieram as oportunidades de pesquisa, as ideias, as discussões com os orientadores, os dados para o trabalho e como consequência de tudo isso, minha tese. Lá, também pude conhecer pessoas importantes que exerceram influência direta em minha pesquisa como Milton Misuta e Fernando Moura, que tiveram muita paciência em me mostrar como era seu ambiente de trabalho e, assim, permitiram o surgimento de minhas próprias ideias.Cada disciplina foi um desafio a parte. Cada desafio, vivido ao lado de figuras marcantes que vou sempre lembrar, cada um por suas características próprias. Não vou esquecer de acordar cedo para as aulas de Arquitetura e seguir o caminho junto com Carlos Armindo, estudar durante os finais de ...

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Kalman Filter Embedded in FPGA to Improve Tracking Performance in Ballistic Rockets

Fonseca

Oliveira

Abreu

et al. 2013

2013 UKSim 15th International Conference on Computer Modelling and Simulation

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A Fully-Pipelined Parallel Architecture for Kalman Tracking Filter

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Projeto E Implementação De Filtro De Kalman Embarcado Em Fpga Para O Rastreio De Foguetes Balísticos

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Rastreamento de jogadores de futebol de salão usando filtro de partículas e coordenadas no plano da quadra

Kalman Filter Embedded in FPGA to Improve Tracking Performance in Ballistic Rockets

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