[pt] O Instituto de Pesquisas da Marinha-IPqM vem desenvolvendo desde fins de 1971, através do seu Grupo de Eletrônica, uma equipamento receptor de baixo custo para navegação por satélites artificiais. O projeto, que conta com o apoio financeiro do Banco Nacional do desenvolvimento Econômico-BNDE, apresenta como principal característica inovadora a utilização de um computador de programa fixo para a execução de tarefas aritméticas e de controle indispensáveis para o fim a que se destina o equipamento: a navegação marítima. Este computador, configurado com base no microprocessador programável MCS-4 produzido pela Intel Corporation, é o assunto de que trata a presente tese. São aqui descritos o projeto do processador e de seus periféricos, juntamente com os critérios que orientaram as decisões de projeto de que resultou sua configuração final, tendo em vista a aplicação específica para a qual será implementado. / [en] The Eletronics Group of the Instituto de Pesquisas da Marinha-IPqM has been developing since 1971 a low-cost artificial satélite navigation receiver. This project, which has the economic support of thw Banco Nacional do Desenvolvimento Econômico-BNDE, introduces the utilization of a fixed program computer for the execution of arthmetic and control functions essential to the purpose of this equipment: maritime navigation. This computer, whose cofiguration is based on Intel Corporations’s MCS-4 programmable microprocessor, is the subject of the present thesis. The project of the processor and its peripherals is described, together with the criteria which oriented the project decisions from which resulted its final configuration, taking into account the specific application mentioned above.

[pt] Há muitas aplicações de realidade virtual que requerem navegação em ambientes 3D. Em geral, esta facilidade é oferecida permitindo que o usuário controle todos os seis graus de liberdade da câmera virtual. No entanto, dessa forma é difícil, mesmo para usuários experientes, chegar a áreas de interesse com movimentos suaves e livres de colisão. Torna-se necessário prover uma navegação assistida, onde o usuário guia a câmera mais facilmente, sem restringir sua exploração do ambiente. Além disso, é interessante prover uma navegação totalmente automática, onde o usuário seleciona um alvo e o sistema calcula um caminho suave e livre de colisões através do ambiente. Este trabalho propõe uma solução específica para navegação em modelos usados para simulação numérica de reservatórios naturais de petróleo, baseada em grafos de guia probabilísticos. Utilizados comumente em aplicações de robótica, grafos de guia probabilísticos visam capturar, através de uma amostragem aleatória, a conectividade das áreas livres da cena, sendo construídos em pré-processamento e consultados em tempo de execução. Este trabalho propõe um algoritmo de construção de grafo de guia específico para reservatórios e duas técnicas para utilizar o grafo obtido como base para prover navegação automática e navegação assistida. / [en] There are many virtual reality applications that require navigation on 3D environments. Usually, this feature is offered by allowing the user to control all the six degrees of freedom of the virtual camera. However, it is difficult in this way, even for experienced users, to reach areas of interest with smooth and collision-free paths. It becomes necessary to provide an assisted navigation, in which the user guides the camera more easily, without restricting the environment exploration. Moreover, it is interesting to provide a fully automatic navigation, in which the user selects a target and the system computes a smooth, collision-free path throughout the environment. This work proposes a specific solution for navigation on models used in numerical simulations of black oil reservoirs, based on probabilistic roadmaps. Commonly used in robotics applications, probabilistic roadmaps tend to capture, by random sampling, the conectivity of the free space of the scene, being constructed in a pre-processing stage and queried in execution time. This work proposes a roadmap construction algorithm specific to reservoirs and two techniques to use the obtained roadmap as the basis to provide assisted and automatic navigation.

[pt] Esta pesquisa tem como finalidade avaliar a usabilidade da navegação estrutural, também conhecida como Breadcrumb Trail, nome em inglês mais difundido. Este elemento representa o caminho percorrido pelos usuários até determinada página, provendo links que possibilitam voltar a páginas anteriormente visitadas. Existem diferentes tipos de utilização dos Breadcrumbs e sua eficiência será debatida durante o trabalho. A hipótese da pesquisa afirmava que a utilização da navegação estrutural auxilia a execução das tarefas de forma mais rápida, além de localizar melhor os usuários dentro da arquitetura da informação do website. Para que esta afirmação fosse verificada, foi adotada uma metodologia de pesquisa que envolveu questionários on-line e testes de usabilidade realizados em laboratório. No entanto, de forma a desenvolver um trabalho mais completo, as primeiras etapas do trabalho contaram com conceitos para embasar a pesquisa, abordando temas relacionados à  Interação Humano- Computador e à  Usabilidade. Após este levantamento, foi feita uma pesquisa de campo para que os Breadcrumbs fossem avaliados em termos de função e apresentação visual. Para a realização dos testes de usabilidade, foram desenvolvidos simuladores a partir do site do Banco Central do Brasil. Os testes contaram com a participação de 67 usuários, selecionados por um questionário online que contou com 450 respostas. Os resultados obtidos foram suficientemente esclarecedores. Os Breadcrumbs se mostraram eficientes em determinadas situações, e ineficientes em outras. Os resultados foram então generalizados com a criação de 6 guidelines de utilização do elemento. / [en] The goal of the research is to evaluate the usability of the structural navigation, also known as Breadcrumb Trail. This tool shows the path back to the pages previously visited by users, allowing them to link back to major categories of information. There are several different types of Breadcrumbs and efficiencies will be evaluated. The hypothesis affirmed that the structural navigation helps users browse and execute tasks faster, also providing some information such as where the users are located within the site. For that hypothesis to be verified, a research methodology has been adopted involving on-line questionnaires and usability tests. However, for developing a more complete work, in order to contribute for the improvement of Internet projects in Brazil, the first chapters were dedicated to subjects related to the Human-Computer Interaction and Usability issues. After this survey, a field research has been made so that the Breadcrumbs could be evaluated in terms of function and visual presentation. For the accomplishment of the usability tests, a prototype has been developed based on the Brazilian Central Bank`s website. The tests, wich counted with 67 volunteers, had been created in the Globo.com Usability Lab. The volunteers were chosen by the use of an on-line form. The results were acceptable, even though the Breadcrumb navigation was efficient in some situations and inefficient in others. The results has been generalized by the creation of six guidelines for using the element.

[pt] Nessa dissertação propomos uma ferramenta destinada à exploração dos dados na Web Semântica. Nosso objetivo foi desenvolver um modelo de exploração que permitisse o usuário explorar uma base de dados RDF sem deter qualquer conhecimento prévio de seu domínio. Para tanto, apresentamos um modelo de operações que suportadas por uma interface baseada no paradigma de manipulação direta e query-by-example, nos permite explorar uma base de dados RDF semi-estruturada para ganhar conhecimento e responder questões específicas sobre o domínio, através de navegação, busca e outros mecanismos de exploração. Também desenvolvemos um modelo de especificação e geração automática de facetas que pode ser utilizado na construção de mecanismos de navegação facetada sobre dados RDF. O produto final desse trabalho é a ferramenta Explorator, que propomos como um ambiente para Exploração dos dados na Web Semântica. / [en] In this dissertation we propose a tool for Semantic Data exploration. We developed an exploration model that allows users without any a prior knowledge about the data domain to explore an RDF database. So that, we presented an operation model, that supported by an interface based on the direct manipulation and query-by-example paradigm, allows users to explore an RDF base to both gain knowledge and answer questions about a domain, through navigation, search and others exploration mechanisms. Also, we developed a facet specification model and a mechanism for automatic facet extraction that can be used in the development of facet navigation systems over RDF. The final product of this work is a tool called Explorator that we are proposing as an environment for Semantic Web data exploration.

[pt] Nas últimas décadas o avanço tecnológico tem atingido altos níveis de desenvolvimento, sendo as técnicas de inteligência computacional um dos principais campos em expansão devido à sua aplicabilidade nas diferentes áreas industriais. Uma das principais técnicas com aplicabilidade no setor da robótica é a Lógica Fuzzy, que permite aumentar as características de autonomia dos robôs. Atualmente a indústria brasileira vem desenvolvendo novos métodos robotizados para as tarefas de monitoramento e inspeção de gasodutos. No caso particular do gasoduto Coari-Manaus, foi desenvolvido o Robô Ambiental Híbrido Médio (RAHM), o qual possui um Sistema Primário de Navegação (SPN), mas não um Sistema Auxiliar de Navegação (SAN) para uso em caso de falha. Este trabalho tem como principal objetivo desenvolver um Sistema de Navegação Auxiliar controlado através da Lógica Fuzzy, de forma a auxiliar a navegação autônoma do robô em case de falha do SPN. O trabalho envolveu o projeto da eletrônica e de um sistema de inferência fuzzy para oferecer um controle adequado na navegação do robô em casos de emergência. O SAN é avaliado através de um estudo de caso comparativo, confirmando os benefícios que a Lógica Fuzzy oferece para o Sistema Auxiliar de Navegação. / [en] Technological progress has reached high levels of development in the last decades and computational intelligence techniques have been one of the main expanding fields due to their applicability in different industrial areas. One of those techniques that can be used in the field of robotics is Fuzzy Logic, which contributes to an increase in the autonomy of robots. Brazilian industry has been developing new robotics methods for monitoring and inspection tasks of pipelines. In the particular case of Coari-Manaus pipeline the Environmental Hybrid Medium Robot (RAHM) has been developed. This robot has a primary navigation system (PNS), but lacks an Auxiliary Navigation System (ANS) to be used in the case of failure. This dissertation has as its main objective developing an Auxiliary Navigation System controlled through Fuzzy Logic to help autonomous navigation in the case of the PNS failure. The work has involoved the electronic project and the design of a fuzzy inference system for an adequate control of the robot navigation of Robot in an emergency. The ANS is evaluated through a comparative case study and results confirm the benefits from using Fuzzy Logic in the design of the Auxiliary Navigation System.

[pt] Com a evolução da agricultura inteligente, robôs autônomos agrícolas têm sido pesquisados de forma extensiva nos últimos anos, ao passo que podem resultar em uma grande melhoria na eficiência do campo. No entanto, navegar em um campo de cultivo aberto ainda é um grande desafio. O RTKGNSS é uma excelente ferramenta para rastrear a posição do robô, mas precisa de mapeamento e planejamento precisos, além de ser caro e dependente de qualidade do sinal. Como tal, sistemas on-board que podem detectar o campo diretamente para guiar o robô são uma boa alternativa. Esses sistemas detectam as linhas com técnicas de processamento de imagem e estimam a posição aplicando algoritmos à máscara obtida, como a transformada de Hough ou regressão linear. Neste trabalho, uma abordagem direta é apresentada treinando um modelo de rede neural para obter a posição das linhas de corte diretamente de uma imagem RGB. Enquanto a câmera nesses sistemas está, geralmente, voltada para o campo, uma câmera próxima ao solo é proposta para aproveitar túneis ou paredes de plantas formadas entre as fileiras. Um ambiente de simulação para avaliar o desempenho do modelo e o posicionamento da câmera foi desenvolvido e disponibilizado no Github. Também são propostos quatro conjuntos de dados para treinar os modelos, sendo dois para as simulações e dois para os testes do mundo real. Os resultados da simulação são mostrados em diferentes resoluções e estágios de crescimento da planta, indicando as capacidades e limitações do sistema e algumas das melhores configurações são verificadas em dois tipos de ambientes agrícolas. / [en] Autonomous robots for agricultural tasks have been researched to great extent in the past years as they could result in a great improvement of field efficiency. Navigating an open crop field still is a great challenge. RTKGNSS is a excellent tool to track the robot’s position, but it needs precise mapping and planning while also being expensive and signal dependent. As such, onboard systems that can sense the field directly to guide the robot are a good alternative. Those systems detect the rows with adequate image processing techniques and estimate the position by applying algorithms to the obtained mask, such as the Hough transform or linear regression. In this work, a direct approach is presented by training a neural network model to obtain the position of crop lines directly from an RGB image. While, usually, the camera in these kinds of systems is looking down to the field, a camera near the ground is proposed to take advantage of tunnels or walls of plants formed between rows. A simulation environment for evaluating both the model’s performance and camera placement was developed and made available on Github, also four datasets to train the models are proposed, being two for the simulations and two for the real world tests. The results from the simulation are shown across different resolutions and stages of plant growth, indicating the system’s capabilities and limitations. Some of the best configurations are then verified in two types of agricultural environments.

[pt] Nos últimos anos, temos assistido um enorme crescimento de dados multimídia na Web. Novas tecnologias de menor custo e maior largura de banda têm permitido que a Web evolua para um formato multimídia. No entanto, a falta de ferramentas que podem tornar o formato multimídia disponível na Web nos levou a um conjunto de dados não-pesquisável e não indexável da Web, também conhecido como Deep Web. Desta forma, esta dissertação aborda o problema de como publicar conteúdo de áudio e vídeo na Web. Apresentamos uma ferramenta e uma nova abordagem que facilita a indexação e recuperação dos objetos com a ajuda das maquinas de busca tradicionais. A ferramenta gera automaticamente páginas Web estáticas que descrevem o conteúdo dos objetos e organizar esse conteúdo para facilitar a localização de segmentos do áudio ou vídeo que correspondem às descrições. As páginas Web estáticas podem ser traduzidos para outras línguas para atingir outras populações de usuários. Um processo de anotação também é realizado para incorporar dados legíveis pelas máquinas nas páginas Web. A dissertação também apresenta um experimento completo, publicando objetos de aprendizagem baseados em áudio e vídeo para avaliar a eficácia da abordagem. / [en] In recent years, we witnessed a huge growth of multimedia data on the Web. New lower-cost technologies and greater bandwidth allowed the Web to evolve into a multimedia format. However, the lack of tools that can make multimedia format easily accessible on the Web led us to a non-searchable and non-indexable data of the Web, also known as Deep Web. In line with these observations, this dissertation addresses the problem of how to publish audio and video content on the Web. We present a tool and a novel approach that facilitates the indexing and retrieval of the objects with the help of traditional search engines. The tool automatically generates static Web pages that describe the content of the objects and organize this content to facilitate locating segments of the audio or video which correspond to the descriptions. The static Web pages can be translated to others languages to reach other user populations. An annotation process is also performed to embed machine-readable data into the Web pages. The dissertation also presents an in-depth experiment, publishing learning objects based on audio and video, to assess the efficacy of the technique.

[pt] O acesso à tecnologia computacional vem ocorrendo em ambientes residenciais e escolares com objetivos não só lúdicos, mas também educacionais. Uma parcela desse processo tem sido a utilização de sites infantis educacionais por crianças em suas residências e nas escolas. Contudo, em muitas ocasiões, os usuários ficam desorientados na navegação do sistema devido a problemas de incompreensão dos elementos gráficos que sinalizam a navegação: as áreas clicáveis. Tais dificuldades podem comprometer o alcance dos objetivos pedagógicos. Dessa forma, percebe-se a importância de conhecer aspectos dos modelos mentais de usuários infantis, entendendo os processos cognitivos perante as interfaces de um site educacional e as ações geradas, ou seja, o comportamento externo do usuário durante a navegação. Esta pesquisa apresenta um trabalho de campo, no qual foram coletados dados quantitativos e qualitativos relacionados à estruturação do modelo mental do usuário durante a navegação. Realizou-se um estudo de caso no site Kiagito, parte do portal EduKbr. Posteriormente, foram comparados os modelos dos usuários aos modelos de usabilidade do sistema abordado. A pesquisa dividiu-se em duas fases: exploratória e participativa. A fase exploratória foi composta por três partes: 1) direcionada a especialistas em educação, por meio de entrevistas sobre o uso de sistemas de hipermídia na escola; 2) direcionada a professores, por meio da aplicação do método Pedactice; 3) direcionada a designers, por meio da aplicação do método Ticese. Na fase participativa, foi utilizado o método Co-descoberta com um grupo de crianças, conforme seu entendimento e seu comportamento na navegação de determinadas áreas do site Kiagito. Os dados da pesquisa levam à conclusão: reitera o valor dos processos cognitivos decorrentes do design das interfaces de sites infantis educacionais, tendo como pano de fundo o entrelace do design, da ergonomia e da interação humano-computador com a educação. Considera-se que todos esses fatores possuem uma relevância crucial para o êxito entre a tecnologia computacional e a educação. / [en] The access to computer technology has occurred in residential and school environments - not only for entertainment, but also for educational goals. Part of this process has been the use of educational sites by children in their homes and schools. However, on many occasions, users become disoriented in the system navigation due to misunderstanding problems of the graphics that indicate the navigation: the clickable areas. These difficulties may hind the achievement of educational goals. Then, it points out the importance of knowing the infantile users mental models, understanding the cognitive processes before an educational site interface and its actions are generated, in other words, the user external behavior during navigation. This research presents a field survey, where were collected quantitative and qualitative data related to the mental model structuring of the user while the navigation. A case study - in the Kiagito site, EduKbr portal part was chosen. Later, it were compared the users models with the system addressed usability model. The research was divided into two phases: exploratory and participatory. The exploratory phase was composed of three parts: 1) directed at education specialists, through interviews about hypermedia systems used in school; 2) directed at teachers, by applying Pedactice method; 3) directed at designers, by applying Ticese method. In the participatory phase, Co-discovery method was used with a children group according to their understanding and their behavior while navigating certain Kiagito website areas. The research data leads to the conclusion: reiterates the importance of cognitive processes from the interfaces’ design of the educational sites for children, having as a background the design, ergonomics and human-computer interaction interlace with education. It is considered that all these factors have crucial importance for the success between computer technology and education.

[pt] A presente pesquisa de mestrado busca entender a Arquitetura da Informação de sistemas hipertextuais - onde o atual processo de desenvolvimento considera equivocadamente os usuários - usando como estudo de caso websites de universidades cariocas. Objetiva-se com a pesquisa melhorar a usabilidade de websites, facilitando a navegação e localização de informações por parte das pessoas que interagem com o sistema hipertextual, apontando implicações para a Arquitetura da Informação. Alguns métodos e técnicas foram usados, em quatro etapas: 1. Através de Pesquisa Exploratória, buscou-se perceber o que pensam os desenvolvedores sobre a construção de um website universitário e, de outro lado, a experiência vivida pelos usuários em sites desta natureza; 2. Através da Ergonomia Participativa, buscou-se conceber a Arquitetura da Informação de um website universitário: 2.2 Eliciando o Modelo Mental dos usuários com relação à organização e agrupamento da informação; 2.3 Conhecendo a tarefa de navegação e mapeando seus fluxos; 3. Através da Análise Ergonômica da Tarefa, buscou-se avaliar a Arquitetura da Informação dos sites selecionados no estudo de caso; 4. Com a Avaliação de Especialistas, comparou-se os resultados dos métodos da Etapa 2 com a Arquitetura da Informação encontrada nos websites universitários selecionados como estudo de caso. Confirma-se a hipótese da pesquisa, atestando que as soluções de Arquitetura da Informação propostas pelos desenvolvedores não facilitam o uso do sistema, onde o usuário não consegue executar facilmente a tarefa desejada. / [en] This research for master degree seeks to understand the Information Architecture of hypertextual systems - in which the users are neglected by today s process of development - having the study of case based on the websites of some of Rio de Janeiro universities. It is intended, with the research, to improve the websites usability, making the navigation and localization of information easier for the people who interact with the hypertextual system, pointing out the implications to the Information Architecture. A few methods and techniques were used, in four steps: 1. Through exploratory research, it was sought to perceive what the developers think about the construction of a university website and, on the other side, what the users experience when they navigate on such sites; 2. Through Participatory Ergonomics, it was sought to conceive the Information Architecture of a university website: 2.2 By eliciting the users Mental Model with regard to the information organization and assemblage; 2.3 By knowing the navigation task and making the flow chart; 3. Through the Ergonomics Analysis of the Task, it was sought to assess the Information Architecture of the sites selected in the study of case; 4. With the Assessment of Specialists, the results of Step 2 methods were compared with the Information Architecture found in the universities websites selected as the study of case. The theory of the research has been confirmed, attesting that the Information Architecture solutions proposed by the developers do not facilitate the use of the system, where the user is not able to easily accomplish the desired task.

[pt] Esta tese apresenta um estudo dos efeitos ionosféricos em um Sistema de Aumento Baseado no Solo (GBAS) em regiões equatorial e de baixas latitudes. A ionosfera afeta a propagação dos sinais de GPS e pode reduzir a precisão do posicionamento nas regiões equatorial e de baixas latitudes. Sistemas auxiliares foram desenvolvidos para atender aos requisitos de segurança da aviação. Nesse contexto, o GBAS fornece maior precisão para correções diferenciais. Para avaliar o desempenho de um GBAS, um modelo de simulação do sinal-no-espaço GPS L1 foi desenvolvido, considerando o retardo ionosférico baseado nas distribuições estatísticas dos resíduos de Conteúdo Eletrônico Total vertical obtido do modelo IRI e estimativas da Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo, em combinação com representação para a cintilação ionosférica de amplitude, simulada com base em distribuições de probabilidade (Alfa) - (Mi), bem como a cintilação de fase, gerada de acordo com as relações empíricas entre os índices (s)4 and (Sigma)(Fi). O modelo de sinal do GPS L1 também considera erros de relógios e aleatórios, retardos troposféricos, ambigüidade de ciclo e efeitos de multipercurso, para uma descrição completa. Os resultados de sinal-no-espaço são injetados em um modelo de simulação da instalação terrestre do GBAS, implementado para detectar uma variedade de possíveis anomalias ou falhas no sinal-no-espaço e para gerar correções diferenciais baseadas em algoritmos de monitoramento. O GBAS gera correções e seu desempenho é avaliado para aproximações de aeronaves em diferentes condições ionosféricas nos aeroportos do Rio de Janeiro e Fortaleza, enfatizando a Categoria de aproximação I. Os erros horizontais e verticais são estimados usando correções de GBAS para avaliar a precisão. A integridade do GBAS também é analisada calculando os níveis de proteção horizontal e vertical. / [en] This research presents a study on ionospheric effects on a Ground Based Augmentation System (GBAS) in equatorial and low latitude regions. The ionosphere affects the propagation of GPS signals and can reduce the positioning accuracy in the equatorial and low-latitude regions. Auxiliary systems have been developed to meet the safety requirements of aviation. In this context, GBAS provide higher accuracy for differential corrections. To evaluate the performance of a GBAS, a simulation model of the GPS L1 signal-in-space has been developed, considering ionospheric delay based on statistical distributions of vertical Total Electron Content residuals obtained from IRI model and Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo estimates, in combination with amplitude ionospheric scintillation simulated based on (Alfa) - (Mi) probability distributions, as well as phase scintillation, generated according to empirical relationships between the indices (S)4 and (Sigma)(Fi). The GPS L1 signal model also considers clock and random errors, tropospheric delays, ambiguity, and multipath, for a complete description. The signal in space results are injected into a GBAS ground facility simulation model, implemented to detect a varied array of possible anomalies or failures in the signal in space and to generate differential corrections based on monitoring algorithms. The GBAS generates corrections and its performance is evaluated for aircraft approaches under different ionospheric conditions at the Rio de Janeiro and Fortaleza Airports, emphasizing Approach Category I. The horizontal and vertical errors are estimated using GBAS corrections to evaluate the accuracy. The GBAS integrity is also analyzed by computing the horizontal and vertical protection levels.