Real-Time Optimization (RTO) is a family of techniques that pursue to improve the performance of chemical processes. As general scheme, the method reevaluates the process conditions in a frequent basis and tries to adjust some selected variables, taking into account the plant state, actual operational constraints and optimization objectives. Several RTO approaches have born from the academy research and industrial practices, at the same time that more applications have been implemented in real facilities. Between the main motivations to apply RTO are the dynamic of markets, the seek for quality in the process results and environmental sustainability. That is why the interest on deeply understand the phases and steps involved in an RTO application has increased in recent years. Nevertheless, the fact that most of the existing RTO systems have been developed by commercial organizations makes it difficult to meet that understanding. This work studies the nature of RTO systems from a software point of view. Software requirements for a generic system are identied. Based on that, a software architecture is proposed that could be adapted for specfic cases. Benefits of the designed architecture are listed. At the same time, the work proposes a new approach to implement that architecture as a Multi-Agent System (MAS). Two RTO system prototypes were developed then, one for a well-know academic case study and the other oriented to be used in a real unit. The benefits of the MAS approach and the architecture, for researching on the RTO field and implementation on real plants, are analyzed in the text. A sub-product of the development, a software framework covering main concepts from the RTO ontology, is proposed as well. As the framework was designed to be generic, it can be used in new applications development and extended to very specific scenarios. / Otimização em Tempo Real (OTR) é uma família de técnicas que buscam melhorar o desempenho dos processos químicos. Como esquema geral, o método reavalia frequentemente as condições do processo e tenta ajustar algumas variáveis selecionadas, levando em considera ção o estado da planta, restrições operacionais e os objetivos da otimização. Várias abordagens para OTR t^em surgido da pesquisa acadêmica e das práticas industriais, ao mesmo tempo em que mais aplicações têm sido implementadas em plantas reais. As principais motivações para aplicar OTR são: a dinâmica dos mercados, a busca de qualidade nos resultados dos processos e a sustentabilidade ambiental. É por isso que o interesse em entender as fases e etapas envolvidas em uma aplicação OTR cresceu nos últimos anos. No entanto, o fato de que a maioria dos sistemas OTR em operação foram desenvolvidos por organizações comerciais dificulta o caminho para chegar nesse entendimento. Este trabalho analisa a natureza dos sistemas OTR desde o ponto de vista do software. Os requerimentos para um sistema genérico são levantados. Baseado nisso, é proposta uma arquitetura de software que pode ser adaptada para casos específicos. Os benefícios da arquitetura projetada foram listados. Ao mesmo tempo, o trabalho propõe uma nova abordagem para implementar essa arquitetura: Sistema Multi-Agentes (SMA). Dois protótipos de sistema OTR foram desenvolvidos. O primeiro aplicado num estudo de caso bem conhecido na literatura acadêmica. O segundo voltado para ser usado em uma unidade industrial. Os benefícios da abordagem SMA e da arquitetura, tanto na pesquisa relacionada com OTR, quanto na implementação em plantas reais, são analisados no texto. Um arcabouço de software que abrange os principais conceitos da ontologia OTR é proposto como resultado derivado do desenvolvimento. O arcabouço foi projetado para ser genérico, possibilitando seu uso no desenvolvimento de novas aplicações OTR e sua extensão a cenários muito específicos.

Esta tese propõe uma arquitetura de software neuro-reativa para sistemas de automação do ambiente construído. O objetivo é facilitar o desenvolvimento, a manutenção e a expansão desses sistemas, através de três requisitos norteadores: modularidade, flexibilidade e capacidade de integração das partes. Um modelo baseado em unidades chamadas de \"neurônios\" e de \"glândulas\" é proposto. Esses elementos fundamentais têm características reativas e podem ser combinados formando diferentes sistemas de automação. Uma versão da arquitetura proposta é programada na linguagem Java utilizando tecnologias como CORBA e MySQL. Por fim, uma casa fictícia é utilizada como exemplo para demonstrar a aplicação da arquitetura proposta. / This thesis presents a neuro-reactive software architecture applied to building automation systems. The objective is to make development, maintenance and ex-pansion of these systems easier through three main requirements: modularity, flex-ibility and parts integration capability. A model with units called neurons and glands is proposed. These fundamental elements have reactive characteristics and are combined to constitute automation systems. A version of proposed architecture is programmed in Java language using technologies like CORBA and MySQL. In the end, a fictitious home automation system is used as example.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:33:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao de Ramon Rosa Maia Vieira Junior.pdf: 2544063 bytes, checksum: f925e0eeb5af8e1fe009589eeaebeeed (MD5) Previous issue date: 2011-08-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As lacunas tecnológicas no apoio às atividades colaborativas possibilitam a criação de novas propostas para atender a demanda por suporte tecnológico nas atividades a distância. Este trabalho apresenta uma arquitetura de software, baseado da proposta do MOrFEu, que favorece a criação e a organização flexível de espaços virtuais colaborativos. Entre as principais características desta arquitetura destacam-se a flexibilidade do apoio a colaboração pelas formas diferenciadas de coordenar as interações e organizar as produções, individuais e coletivas, tendo como referência espaços de autoria reorganizáveis e flexíveis. Por fim, foi realizado um estudo de caso, utilizando um protótipo de software, na avaliação do suporte tecnológico no atendimento aos requisitos das atividades de comunicação, cooperação e principalmente de coordenação da Arquitetura Pedagógica Debate de Teses

Dispositivos móveis como smartphones e tablets são, atualmente, equipados com componentes de hardware que podem ser utilizados para a criação de soluções que auxiliam diversas atividades de pessoas com deficiência. Por exemplo, os sensores de um celular na mão de um usuário com deficiência motora podem ser utilizados para identificar movimentos da mão desse usuário e movimentar uma cadeira de rodas elétrica. Apesar de o uso de dispositivos móveis para fins de criação de soluções de acessibilidade ser explorado e documentado por muitos pesquisadores, verifica-se carência de infraestruturas que facilitem a criação de soluções para usuários com deficiência com base no uso dos recursos computacionais dos dispositivos móveis. Este trabalho apresenta um framework nativo para sistema operacional Android que provê bibliotecas para uso e integração dos diversos recursos desses dispositivos, como sensores, microfone e câmera, para auxiliar usuários com deficiência motora. O framework foi proposto com base em requisitos levantados por profissionais da área da saúde que trabalham no Centro Integrado de Reabilitação (CIR) pertencente ao Hospital Estadual de Ribeirão Preto (SP), e que reabilitam usuários com hemiparesia decorrente de Acidente Vascular Encefálico (AVE). Aplicações usando a infraestrutura proposta foram implementadas como provas de conceito que evidenciam a possibilidade de criação de soluções que usam e integram os principais componentes dos dispositivos móveis para auxiliar os usuários reabilitados. Apesar de o escopo de requisitos limitar-se a pessoas que tiveram AVE, testes realizados com desenvolvedores de software de diferentes níveis de experiência demonstraram que o framework agiliza a implementação de soluções diversas, inclusive para pessoas sem deficiência. O framework, que pode ser adaptado para diferentes sistemas operacionais, foi implementado para auxiliar a construção de aplicativos para o sistema operacional Android. / Nowadays, mobile devices such as smartphones and tablets are equipped with hardware components that can be used to create solutions that support various activities of people with disabilities. For example, the sensors of a mobile phone in the hand of a user with motor disability can be used to identify movements of that users hand and, then, to move an electric wheelchair. Although the use of mobile devices for the creation of accessibility solutions is deeply explored and documented by many researchers, there still is a lack of infrastructures to facilitate the creation of solutions for users with disabilities by relying on the use of the computational resources of mobile devices. This work presents an Android-native framework that provides libraries for the use and integration of the various resources of these devices, such as sensors, microphone and camera, to assist users with motor disabilities. The framework was proposed based on requirements raised by health professionals who work at a Rehabilitation Center that belongs to the State Hospital of Ribeirão Preto (SP, Brazil), where they rehabilitate users with hemiparesis due to stroke. Applications using the proposed infrastructure have been implemented as proofs of concept that demonstrate the possibility of creating solutions that use and integrate the main components of mobile devices in order to assist the rehabilitated users. Although the scope of requirements of our project is limited to people who have had stroke, tests performed with software developers of different levels of experience have shown that the framework speeds up the implementation of diverse solutions, including the ones for people without disabilities. The framework, which can be adapted for different operating systems, has been implemented to help build applications for the Android operating system.

Context: Software-intensive systems have been increasingly interoperated forming alliances termed as Systems-of-Systems (SoS). SoS comprises a collection of systems joined to achieve a set of missions that none of the systems can accomplish on its own. Each constituent system keeps its own management, goals, and resources while coordinating within the SoS and adapting to meet SoS goals. Applications of SoS range from traffic control to emergency response and crisis management. As SoS often support critical domains, such systems must be correct by dealing with malfunction or defects and avoiding failures that could cause extensive damage and losses to the users. Problem: Correct SoS operations depend on a precise specification and a rigorous attestation of its operational consistency. However, besides limitations on languages to jointly capture SoS structure and behavior, predictions on the SoS operational consistency rely on constituent systems not totally known at design-time. Therefore, SoS have been developed and deployed without evaluating their operations, since current languages do not support such precision in evaluation. Objectives: This thesis provides solutions founded on a formal architectural description language to support an early evaluation of SoS operation regarding SoS structure and behavior by means of simulations. Contribution: The main contributions of this project comprise (i) a model transformation approach for automatically producing simulation models from SoS software architecture descriptions, combining SoS structure and behavior description in a same solution, (ii) a SoS software architecture evaluation method for SoS operation prediction considering the inherent changes that can occur, (iii) environment modelling and automatic generation of stimuli generators to sustain the SoS simulation, delivering data to feed such simulation, and (iv) a method for the automatic synchronization between the runtime descriptive architecture (changed at runtime due to dynamic architecture) and its original prescriptive architecture based on model discovery and recovery mechanisms and a backward model transformation. Evaluation: We conducted case studies to assess our solutions using Flood Monitoring SoS and Space SoS. Results: Our solutions support a high accuracy to (i) produce fault-free and fully operational simulations for SoS software architectures, (ii) support evaluation and prediction of SoS operation at design-time, (iii) automatically generate stimuli generators to sustain and feed the simulation execution, and (iv) maintain the synchronization between the runtime architecture and the intended version of the SoS architecture. Conclusions: We concluded that the proposed solutions advance the state of the art in SoS software architecture evaluation by offering solutions to predict the SoS operations effectiveness to maintain a continuous operation despite architectural changes, providing more trust for users that futurely shall rely on SoS services. / Contexto: Sistemas intensivos em software tem sido interoperados para formar alianças conhecidas como Sistemas-de-Sistemas (SoS). Domínios de aplicação de SoS variam do controle de tráfego ao gerenciamento de situações de crises e emergência. Devido à criticidade destes domínios, tais sistemas precisam ser confiáveis e robustos, lidando com potenciais defeitos e mal funcionamento, e evitando falhas que poderiam causar ameaças à integridade dos usuários. Problema: O funcionamento correto de um SoS depende da especificação precisa e da garantia rigorosa da consistência de suas operações. Entretanto, além das limitações nas linguagens quanto à especificação de ambos estrutura e comportamento do SoS, prever seu comportamento depende da especificação de constituintes que não são totalmente conhecidos em tempo de projeto e de seu comportamento emergente. Neste sentido, SoS têm sido desenvolvidos e implantados sem a devida avaliação de seus comportamentos, uma vez que as linguagens disponíveis atualmente não dão suporte a uma especificação precisa destes comportamentos. Objetivos: Este projeto de doutorado relata avanços teóricos e práticos fundamentados em uma linguagem de descrição arquitetural formal para permitir a predição e avaliação do comportamento e estrutura dos SoS com base em simulações. Contribuições: As principais contribuições deste projeto envolvem (i) uma transformação de modelos para produzir automaticamente modelos de simulação para descrições de arquitetura de software de SoS, combinando estrutura e comportamento em uma mesma solução, (ii) um método de avaliação de arquitetura de software de SoS para prever o comportamento do SoS considerando sua dinâmica inerente, (iii) modelagem do ambiente e derivação automática de geradores de estímulos entregando dados continuamente e sustentando a execução de simulações de SoS, e (iv) um método para promover a sincronização automática entre modelos descritivos e prescritivos de arquitetura de software de SoS baseados em mecanismos de descoberta e recuperação de modelos, e transformação de modelos reversa. Avaliação: Estudos de caso foram conduzidos para avaliar as soluções nos domínios de Monitoramento de Enchentes e Espacial. Resultados: As abordagens propostas exibem alta acurácia no que tange (i) a produzir simulações operacionais e sem falhas para arquiteturas de software de SoS, (ii) ao suporte á avaliação, ainda em tempo de projeto, do comportamento que emerge da operação do SoS, (iii) à derivação automática de geradores de estímulos para entrega contínua de dados e manutenção da execução das simulações geradas, e (iv) à manutenção do alinhamento entre os modelos descritivos e prescritivos da arquitetura do SoS avaliado. Conclusões: Conclui-se que as abordagens propostas avançam o estado da arte no projeto de arquiteturas de Software de SoS ao permitir prever, em tempo de projeto, como o SoS vai operar em tempo de execução, permitindo estabelecer estratégias para manter a simulação rodando, e sua operação contínua, mesmo com as mudanças arquiteturais inerentes ao seu funcionamento, provendo mais confiabilidade para os usuários futuramente dependerão de seus serviços.

A robótica tem passado por uma notável evolução ao longo dos últimos anos, juntamente com um crescente interesse por parte da sociedade. Robôs não são mais exclusivamente produzidos para realizar atividades repetitivas em fábricas, eles têm sido projetados para apoiar humanos em diversos e importantes domínios de aplicação. Os sistemas robóticos utilizados para controlar tais robôs têm, portanto, se tornado maiores, mais complexos e difíceis de desenvolver. Nesse cenário, a Arquitetura Orientada a Serviços (do inglês, Service-Oriented Architecture - SOA) tem sido investigada como um promissor estilo arquitetural para o desenvolvimento de sistemas robóticos de forma mais flexível, reusável e produtiva. Embora um número considerável de Sistemas Robóticos Orientados a Serviços (do inglês, Service-Oriented Robotic Systems - SORS) já exista, grande parte deles têm sido desenvolvida de maneira ad hoc. A pouca atenção e o suporte limitado ao projeto das arquiteturas de software de SORS pode não só impedir a obtenção dos benefícios associados à adoção da SOA, mas também reduzir a qualidade dos sistemas robóticos que, frequentemente, são utilizados em contextos de segurança crítica. Essa tese tem por objetivo aprimorar o entendimento e a sistematização do projeto arquitetural de SORS. Para isso, é proposta uma taxonomia de serviços para o domínio de robótica, bem como um processo e uma arquitetura de referência para sistematizar o projeto das arquiteturas de software de SORS. Os resultados obtidos evidenciam que tanto o processo quanto a arquitetura de referência podem impactar positivamente na qualidade das arquiteturas de software de SORS e, consequentemente, contribuir para o desenvolvimento de sistemas robóticos. / Robotics has experienced an increasing evolution and interest from the society in recent years. Robots are no longer produced exclusively to perform repetitive tasks in factories, they have been designed to collaborate with humans in several important application domains. Robotic systems that control these robots are therefore becoming larger, more complex, and difficult to develop. In this scenario, Service-Oriented Architecture (SOA) has been investigated as a promising architectural style for the design of robotic systems in a exible, reusable, and productive manner. Despite the existence of a considerable amount of Service-Oriented Robotic Systems (SORS), most of them have been developed in an ad hoc manner. The little attention and limited support devoted to the design of SORS software architectures may not only hamper the benefits of SOA adoption, but also reduce the overall quality of robotic systems, which are often used in safety-critical contexts. This thesis aims at improving the understanding and systematization of SORS architectural design. It describes a taxonomy of services for the robotics domain, as well as proposes a process and a reference architecture that systematize the design of SORS software architectures. Results achieved in the evaluation studies evidence that both process and reference architecture can positively impact on the quality of SORS software architectures and, as a consequence, contribute to the development of robotic systems.

[pt] O desenvolvimento baseado em sistemas de componentes de software consiste em compor sistemas a partir de unidades de sotfware prontas e reutilizáveis. Muitos sistemas de componentes software em produção, precisam ficar disponíveis durante 24 horas por dia nos 7 dias da semana. Atualizações dinâmicas permitem que os sistemas sejam atualizados sem interromperem a execução dos seus serviços, aplicando a atualização em tempo de execução. Muitas técnicas de atualização dinâmica, na literatura, utilizam aplicações feitas especificamente para cobrir os pontos implementados e poucas utilizam um histórico de necessidades de um sistema real. Este trabalho estuda os principais casos de atualizações que ocorrem em um sistema de componentes de uso extenso, o Openbus, que consiste em uma infraestrutura de integração responsável pela comunicação de diversas aplicações de aquisição, processamento e interpretação de dados. Além deste estudo, implementamos uma solução de atualização dinâmica para acomodar as necessidades deste sistema. Depois, utilizando a solução implementada, apresentamos um teste de sobrecarga e algumas aplicações de atualizações do Openbus. / [en] The component-based development of software systems consists on composing systems from ready and reusable sotfware units. Many software componente systems on production, need to be available 24 hours a day 7 days a week. Dynamic updates allow systems to be upgraded without interrupting the execution of its services, applying the update at runtime. Many dynamics software update techniques in the literature use applications specically implemented to cover the presented points and only a few use a historical need of a real system. This work studies the main cases of updates that occur in a system of components with extensive use, the Openbus, which consists of an integration infrastructure responsible for communication of various applications for acquisition, processing and interpretation of data. In addition to this study, we implement a solution of dynamic software update to accommodate the needs of this system. After, using the implemented solution, we present an overhead test and applications of updates on Openbus.

Os objetivos deste trabalho de mestrado consistem em determinar: (i) como modificar a arquitetura de referência de Internet das Coisas para identificar e priorizar as necessidades dos usuários em um determinado contexto; (ii) como transformar dados sociais subjetivos em uma medida objetiva de impacto social; (iii) como correlacionar informações sociais e dados digitais de forma a medir a satisfação dos usuários com os serviços de Internet das Coisas desenvolvidos; (iv) como validar o sistema total; e (v) se a arquitetura é reconfigurável e pode ser adotada e validada em diferentes casos de uso. O método de desenvolvimento começa de uma extensa investigação bibliográfica sobre projetos, arquiteturas e plataformas de Internet das Coisas desenvolvidas e em desenvolvimento, tecnologia social e teoria de grafos. É proposto um mapa conceitual que serve de base a todo o trabalho. A teoria de grafos fornece um conjunto de métricas que permite identificar as reais necessidades de usuários e comunidades e, então, especificar as aplicações e serviços de Internet das Coisas a serem desenvolvidos. ´E proposta uma função de fitness para avaliar a satisfação de requisitos de uma especificação. A validação do método é feita por meio de um estudo de caso. Para uma cidade hipotética são descritos os serviços educacionais, de saúde e de transporte disponíveis. É identificado o problema de oferecimento de serviços educacionais a comunidades distantes e a necessidade desses serviços se integrarem com as entidades culturais e de saúde. Com isso, ´e especificada a aplicação Aula Móvil. Essa aplicação é completamente descrita por meio dos modelos de domínio, de informação, funcional e de comunicação da arquitetura de referência IoT-A. Para o desenvolvimento do software, é feita uma descrição completa em UML: diagrama de classes e diagramas de sequência. Apesar de se ter adotado um estudo de caso simples, fica demonstrada a viabilidade de se integrar a avaliação de dados estatísticos sociais no ciclo de projeto de aplicações de Internet das Coisas. ´E mostrado também que as aplicações de Internet das Coisas geram impacto social a curto, médio e longo prazos. O método e arquitetura propostos neste trabalho são suficientemente genéricos para serem utilizados em outras aplicações relacionadas a uma cidade e também em outros domínios como os de M2M e da iniciativa Industry 4.0. / The objectives of this master thesis consist in determining: (i) how modify an IoT reference architecture to identify and prioritize end user\'s needs in a given context; (ii) how transform subjective social data in a objective measure of social impact; (iii) how correlate social data and digital data to measure the end users\' satisfaction with the developed IoT services; (iv) how validate the total system; and (v) if the architecture is reconfigurable and can be adopted and validated in di?erent use cases. The development method started with and extensive bibliographic research about IoT projects, architectures and platforms, already developed and under development, social technology and graphs theory. A conceptual map is proposed and is used as a basis for the entire work. The graphs theory provides a set of metrics that allow the identification of end users\' and communities\' needs and, then, to specify the IoT applications and services to be developed. A fitness function is proposed to evaluate the fulfillment of requirements of a specification. The whole method validation is made by means of a case study. To do so, the available educational, health and transport services of a hypothetical city are described. The problem of o?ering educational services to distant communities and the need to integrate such services to the cultural and health entities are identified. As a result, a Mobile Class application is specified. This application is completely described by the domain, informational, functional and communicational models of the IoT-A reference architecture. For the software development, a complete UML description is made: class diagrams and sequence diagrams. In spite of having adopted a simple case study, the feasibility of integrating the social statistical data evaluation in the design cycle of IoT applications is demonstrated. It is also shown that IoT applications generate social impact in the short, medium and large terms. The method and architecture proposed in this work are generic enough to be used in other applications related to a city as is other domains as M2M and from the Industry 4.0 Initiative.

Recentemente, um crescente número de institutos de pesquisa pelo mundo tem focado seus estudos em veículos aéreos não tripulados (VANT ou, em inglês, UAV - Unmanned Aerial Vehicle), que se revelam muito úteis tanto em aplicações militares quanto civis, pois suas principais vantagens são: a alta confiabilidade, baixo risco à vida, reduzido custo de implantação e manutenção. A pesquisa apresentada neste trabalho integra-se ao projeto BR-UAV em desenvolvimento na empresa Xmobots Sistemas Robóticos LTDA e no Laboratório de Veículos Não Tripulados (LVNT) da Escola Politécnica da USP. O projeto BR-UAV visa a contribuir para a inserção desta tecnologia no país e, para tanto, desenvolve atualmente a plataforma, aviônica e sistema de controle autônomo voltados ao objetivo de monitoramento no espectro visível e infravermelho. O principal requisito do projeto BR-UAV é o desenvolvimento de um sistema aéreo não tripulado capaz de voar dentro do espaço aéreo controlado. Esta pesquisa foca no desenvolvimento do software embarcado, assim este software deve ser desenvolvido de acordo com uma metodologia direcionada a homologação. Por isso, este trabalho propõe uma metodologia que foi baseada em cinco elementos: processo de desenvolvimento, normas, ferramentas de sistema operacional, ferramentas de aplicação e ferramentas matemáticas. Após o estabelecimento dos objetivos, de uma análise do estado da arte em sistemas aviônicos, e da metodologia de certificação, o processo de desenvolvimento foi inicializado. Na fase de engenharia de sistemas, os requisitos de sistema foram capturados. Então a arquitetura de sistema (hardware e software) foi modelada e analisada. A partir desta modelagem de sistema, os requisitos funcionais e temporais de software puderam ser capturados na etapa de análise da fase de engenharia de software. Na etapa de Implementação, o interior dos agentes foi codificado.Além disso, foi implementado o filtro de Kalman estendido para integrar informações de GPS, unidade de medição inercial e bússola. Na etapa de Testes, foram realizados testes de integração funcional e de desempenho computacional. Os resultados demonstraram que o sistema atendeu a todos os requisitos consumindo 38.3% de processamento. Finalmente, os próximos passos desta pesquisa são discutidos. / Recently, an increasing number of research institutes around the world has been focusing their efforts in the study of unmanned aerial vehicles (UAV), which have proved to be very useful both in military and civil applications because of their major advantages: high reliability, reduced risk to life, reduced maintenance and implantation costs. The research presented in this work is part of the BR-UAV project, which is in development at XMobots Sistemas Robóticos LTDA and at the Laboratório de Veículos Não Tripulados of USP (Brazil). This project aims to contribute for the insertion of this technology in Brazil. Particularly, at the present stage, the project includes the development of the platform, avionics and autonomous control system for environment monitoring via visible and infrared spectrums. The main requirement of BR-UAV Project is the development of an unmanned aerial system that could flight in controlled airspace. This research is focused on the development of embedded software, and therefore this software should be developed according to a certification methodology. For this purpose, this work proposes a methodology that was based into five guidelines: development process, norms, operating system tools, application tools and mathematical tools. The development process was started after the statement of objectives and the analysis of the state of art on UAV avionics. In the systems engineering phase, system requirements were captured and then the system architecture (hardware and software) was modeled and analyzed. From the system modeling, the functional and temporal software requirements could be captured in the analysis stage of the software engineering phase. In the Implementation stage, the agents were coded as well as the Extended Kalman Filter for integrating information from GPS, inertial measurement unit and Compass sensors. In the Tests stage, integration tests were performed.The results showed that the system could fulfill requirements using 38.3% of processing consumption. Finally, the next steps of this research are discussed.

Population ageing has been taking place all over the world, being estimated that 2.1 billion people will be aged 60 or over in 2050. Healthcare Supportive Home (HSH) Systems have been proposed to overcome the high demand of remote home care for assisting an increasing number of elderly people living alone. Since a heterogeneous team of healthcare professionals need to collaborate to continually monitor health status of chronic patients, a cooperation of pre-existing e-Health systems, both outside and inside home, is required. However, current HSH solutions are proprietary, monolithic, high coupled, and expensive, and most of them do not consider their interoperation neither with distributed and external e-Health systems, nor with systems running inside the home (e.g., companion robots or activity monitors). These systems are sometimes designed based on local legislations, specific health system configurations (e.g., public, private or mixed), care plan protocols, and technological settings available; therefore, their reusability in other contexts is sometimes limited. As a consequence, these systems provide a limited view of patient health status, are difficult to evolve regarding the evolution of patients health profile, do not allow continuous patients monitoring, and present limitations to support the self-management of multiple chronic conditions. To contribute to solve the aforementioned challenges, this thesis establishes HomecARe, a reference architecture for supporting the development of quality HSH systems. HomecARe considers HSH systems as Systems-of-Systems (SoS) (i.e., large, complex systems composed of heterogeneous, distributed, and operational and managerial independent systems), which achieve their missions (e.g., improvement of patients quality of life) through the behavior that emerges as result of collaborations among their constituents. To establish HomecARe, a systematic process to engineer reference architectures was adopted. As a result, HomecARe presents domain knowledge and architectural solutions (i.e., architectural patterns and tactics) described using conceptual, mission, and quality architectural viewpoints. To assess HomecARe, a case study was performed by instantiating HomecARe to design the software architecture of DiaManT@Home, a HSH system to assist at home patients suffering of diabetes mellitus. Results evidenced HomecARe is a viable reference architecture to guide the development of reusable, interoperable, reliable, secure, and adaptive HSH systems, bringing important contributions for the areas of e-Health, software architecture, and reference architecture for SoS. / O envelhecimento da população é um fenômeno mundial e estima-se que no ano 2050, 2,1 bilhões de pessoas terão 60 anos ou mais. Sistemas de casas inteligentes para o cuidado da saúde (em inglês Healthcare Supportive Home - HSH systems) têm sido propostos para atender a alta demanda de serviços de monitoramento contínuo do número cada vez maior de pacientes que vivem sozinhos em suas residências. Considerando que o monitoramento do estado de saúde de pacientes crônicos requer a colaboração de equipes formadas por profissionais de várias especialidades, é fundamental que haja cooperação entre sistemas eletrônicos de saúde (por exemplo, sistemas de prontuário eletrônico ou sistemas de atenção de emergência), sendo eles externos ou internos à residência. Entretanto, as soluções de HSH existentes são comerciais, monolíticas, altamente acopladas e de alto custo. A maioria delas não considera a interoperabilidade entre sistemas distribuídos e exteriores ou internos à residência dos pacientes, como é o caso de robôs de companhia e monitores de atividade. Além disso, os sistemas de HSH muitas vezes são projetados com base em legislações locais, na estrutura do sistema de saúde (por exemplo, público, privado ou misto), nos planos de cuidados nacionais e nos recursos tecnológicos disponíveis; portanto, a reusabilidade desses sistemas em outros contextos é não é uma tarefa trivial. Em consequência, os sistemas de HSH existentes oferecem uma visão restrita do estado de saúde do paciente, são difíceis de evoluir acompanhando as mudanças no perfil de saúde do paciente, impossibilitando assim seu monitoramento contínuo e limitando o suporte para o paciente na autogestão de suas múltiplas condições crônicas. Visando contribuir na resolução dos desafios apresentados, esta tese estabelece a HomecARe, uma arquitetura de referência para apoiar o desenvolvimento de sistemas de HSH de qualidade. A HomecARe considera os sistemas de HSH como Sistemas-de-Sistemas (do inglês Systems-of-Systems - SoS) (ou seja, sistemas grandes e complexos formados por outros sistemas heterogêneos, distribuídos e que apresentam independência em seu gerenciamento e operação), que cumprem suas missões (por exemplo, melhoria da qualidade de vida do paciente) mediante o comportamento que emerge resultante da colaborações entre seus sistemas constituintes. Para estabelecer a HomecARe, foi adotado um processo sistemático que apoia a engenharia de arquiteturas de referência. Como resultado, a HomecARe contém o conhecimento do domínio, bem como soluções arquiteturais (por exemplo, padrões arquiteturais e táticas) que são descritas usando os pontos de vista conceitual, de missão e de qualidade. A HomecARe foi avaliada por meio da condução de um estudo de caso em que a arquitetura de referência foi instanciada para projetar o DiaManT@Home, um sistema de HSH que visa apoiar pacientes diagnosticados com diabetes mellitus na autogestão de sua doença. Os resultados obtidos evidenciaram que a HomecARe é uma arquitetura de referência viável para guiar o desenvolvimento de sistemas de HSH reusáveis, interoperáveis, confiáveis, seguros e adaptativos, trazendo importantes contribuições nas áreas de saúde eletrônica, arquitetura de software e arquiteturas de referência para SoS.