Sintonia do filtro alfa-beta-gama em rastreio de foguetes para extração da informação do fim de fase propulsada

Abstract

Os filtros de rastreamento desempenham um papel muito importante na estimativa precisa da posição e velocidade de um alvo móvel aéreo. Especificamente, os centros de lançamento de foguetes contam com sistemas de radar, sendo possível medir a posição de alvos lançados. Tal medição é recebida com indesejável ruído, a qual necessita ser filtrada de modo que a estimativa seja precisa. Velocidade e aceleração não são observadas diretamente, mas ao invés disso, são estimadas a partir das coordenadas de posição alcançadas pelo alvo. A precisão da estimativa de posição, velocidade e aceleração depende da capacidade do filtro de rastreamento em reduzir o ruído de medição e manter uma resposta rápida e estável, especialmente na fase transiente de filtragem, que é a parte do voo entre a saída do foguete da rampa de lançamento e o fim da propulsão de seus motores. O filtro alfa-beta-gama (Filtro 𝛼𝛽𝛾) é um tipo de filtro que tem a capacidade de suavizar as medidas de posição pela atenuação do ruído inerente ao processo de medição e tem a propriedade de predizer os próximos valores de posição, velocidade e aceleração. Descreve-se um procedimento generalizado para o cálculo dos ganhos fixos, nomeados pelas letras gregas que identificam o filtro, baseado no Índice de Rastreamento Γ e propõe-se uma estratégia para detectar, em tempo real, o instante do fim da fase propulsada do foguete a partir das estimativas de velocidade fornecidas pelo filtro 𝛼𝛽𝛾. Esta estratégia pode orientar decisões da segurança de voo, uma vez que a partir deste momento a evolução em tempo real do ponto de impacto se torna estável e sua localização é tomada com maior precisão. Para validação da metodologia proposta neste trabalho, um algoritmo é desenvolvido e implementado em Matlab usando dados reais da posição de um voo de um foguete, as saídas obtidas são comparadas com as saídas do filtro profissional utilizado no Centro de Lançamento de Alcântara