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Type: Tese
Title: Deteção online embarcada de sinais raros com baixa relação sinal-ruído em ambientes com alta taxa eventos
Author: Gonçalves, Dayane Oliveira
First Advisor: Cerqueira, Augusto Santiago
Co-Advisor: Andrade Filho, Luciano Manhães de
Referee Member: Seixas, José Manoel de
Referee Member: Martins, Allan de Medeiros
Referee Member: Nóbrega, Rafael Antunes
Referee Member: Silva, Leandro Rodrigues Manso
Resumo: O ATLAS é um dos principais experimentos do mais potente acelerador de partículas da atualidade, o LHC. Desde a sua concepção, este experimento fornece um grande potencial para o estudo de um vasto programa de física e já foi protagonista de notáveis descobertas na área, dignas de prêmio nobel, como a observação do bóson de Higgs. Atualmente, o LHC passa por um programa de atualização que tem como intuito prepará-lo para operar com uma quantidade maior de energia. Esta tese foi desenvolvida no contexto do programa de atualização do experimento ATLAS e apresenta propostas para aprimorar um dos grandes desafios do experimento: a detecção de sinais que, além de corrompidos por ruído, estão imersos em informação ordinária. Para obter alta eficiência na detecção de sinais de interesse, o experimento utiliza um sistema de filtragem online. Estudos que consideraram as atualizações do LHC demonstraram que a banda passante, disponível para o sistema de filtragem, seria excedida devido ao aumento do ruído de fundo. Como umas das alternativas para contornar este problema, incorporou-se a filtragem online do ATLAS um sistema, que baseia-se na fusão da informação da calorimetria e do detector de múons do experimento, a fim de aprimorar a rejeição de informações que não são de interesse para a física do LHC. Atualmente, este sistema utiliza um algoritmo baseado em uma aproximação da filtragem casada para detectar o sinal de interesse, imerso em ruído, proveniente da calorimetria do ATLAS. Embora este algoritmo opere de forma satisfatória, estudos demonstraram o resultado obtido não é ótimo. Dessa forma, este trabalho explora o estudo de algoritmos para aprimorar a eficiência da detecção do sinal de interesse, através do sistema de calorimetria do ATLAS. Como resultado, observa-se que é possível reduzir em até 20% o falso alarme obtido pelo algoritmo atualmente implementado, enquanto retêm-se 98% das classificações corretas do sistema de filtragem.
Abstract: The ATLAS is one of the main experiments of the powerful particle accelerator ever built, the LHC. Since its conception, this experiment provides great potential for the study of a vast physics program and has already been protagonist of notable discoveries, worthy of a Nobel Prize, such as the observation of the Higgs boson. Currently, the LHC is undergoing an upgrade program that aims at preparing it to operate with a greater amount of energy. This thesis was developed in the ATLAS experiment update program context and presents proposals to improve one of the main challenges found in ATLAS: the detection of signals that, in addition to being corrupted by noise, are immersed in ordinary information. To achieve high eficiency in detecting signals of interest, the experiment employs an online filtering system. Studies hat consider the LHC updates have shown that the available bandwidth, for the filtering system, would be exceeded due to an increase in the background noise. For the purpose of get around this problem, a system based on the information fusion from the ATLAS calorimetry system and the ATLAS muon detector was incorporated in the ATLAS online filtering system, in order to improve the rejection of information that is not of interest to LHC physics. This system uses an algorithm based on a matched filtering approach to detect the signal of interest immersed in noise. Although this algorithm provides good results, studies have shown that it can be improved. Thus, this work aims at studying algorithms to improve the system efficiency. As a result, it was achieved a reduction of 20% in the false alarm rate provided by the algorithm currently implemented in the system, while keeping 98% of the correct classification for the filtering system.
Keywords: Fusão de informação
Processamento digital de sinais
Calorimetria
Filtragem online
Física de partículas
Data fusion
Digital signal processing
Calorimetry
Online filtering
Particle physics
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: Faculdade de Engenharia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
DOI: https://doi.org/10.34019/ufjf/te/2021/00080
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/13672
Issue Date: 13-Oct-2021
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Elétrica (Teses)



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