A indústria aeroespacial investe grandes somas em seus processos de manufatura, especialmente nas ferramentas específicas e em dispositivos de precisão para verificação dimensional de grandes partes estruturais como dianteira, centrais, asas, empenagens, posicionamento e alinhamento de asas, fuselagem, diedros de semi-asas e empenagem horizontal, distâncias relativas entre asa e empenagens e superfícies móveis. Por serem construídos para usos e processos específicos, a flexibilidade da aplicação dos mesmos fica limitada, sendo necessária a criação de um novo dispositivo a cada novo processo. É estudada a viabilidade de uso do sistema GPS Indoor, assim como do Laser, através de sensores previamente localizados nas superfícies das aeronaves, na verificação precisa da posição relativa entre superfícies móveis, asas e alinhamento da fuselagem. Esses registros, conhecidos como pontos de triangulação, poderão ser utilizados tanto na inspeção final da aeronave para liberação de entrega, como para o operador verificar as condições dimensionais da mesma quando houver suspeita de perdas dimensionais em casos de pequenos acidentes, como o pouso duro, a derrapagem em pista e o pouso de barriga, entre outros.

Esta tese apresenta uma proposta de sistema de arquitetura com redundância de hardware do tipo ativa visando deixar o sistema com maior robustez à presença de falhas no sistema e aumentando a confiabilidade, tendo como foco aplicações em sistemas embarcados. São descritos os procedimentos e arquitetura, sendo efetuada uma implementação em bancada utilizando a proposta de arquitetura deste trabalho com o objetivo de fazer a validação de conceitos. Serão apresentados resultados teóricos e práticos que foram obtidos, onde foi observado o correto gerenciamento do sistema redundante. Os procedimentos adotados pelo sistema diante a inserção de falhas foram satisfatórios, sendo condizentes com os resultados teóricos esperados. Para tornar mais visível e compreensível as atividades nos sub-sistemas, será apresentada a modelagem utilizando redes de Petri, onde são modeladas inserções de falhas e procedimentos do gerenciamento da redundância.

O uso da tecnologia de voz sobre IP (VoIP) vem se tornando cada vez mais comum no mundo todo. No entanto, a implantação dessa tecnologia associada à necessidade de garantia de sigilo do canal compatível a sua precursora, a telefonia comutada, ainda é um desafio. Apesar de haver certo consenso em como prover o transporte seguro do dado multimídia transportado em uma conferência, ainda existe discussões de como efetuar a negociação de forma protegida das chaves que permitirão a criação do canal criptografado. Quando se deseja criar esse canal de forma independente de qualquer infra-estrutura de segurança existente, tais como nos cenários fim-a-fim, onde apenas os terminais envolvidos devem ser os responsáveis por essa proteção, as alternativas se resumem a apenas três: o uso dos protocolos S/MIME, MIKEY ou ZRTP. Apesar desses frameworks resolverem satisfatoriamente o problema, eles possuem limitações que os impedem de atender todos os cenários de implementação existentes. O presente artigo apresenta um novo modo de transporte para o MIKEY, o MIKEY-DHHMAC-SAS, que mantém as características principais do protocolo, mas adiciona algumas existentes no ZRTP, solucionando assim as limitações dos protocolos existentes, podendo ser usado em qualquer conferência segura fim-a-fim.

This thesis presents a very efficient and simple approach to native code generation and dynamic code loading for the RTOS RTEMS on the Blackfin architecture. The whole solution is intended for PLCs implementing the IEC 61131-3 standard. The second part of the solution, native code loading on RTEMS, is also usable for code updates in satellite applications. For the code generation modern parser generator tools have been used to implement a language translator from Instruction List to C language. The generated C language is then feed to the freely distributable GCC compiler which generates efficient native code. This native code is later on loaded and executed on a Blackfin CPU. The execution environment RTEMS has been ported to the Blackfin architecture. RTEMS is a hard real-time operating system which has been widely used in space applications. For the dynamic loading and linking of the native code 2 different loaders have been evaluated and compared. Those loaders are of special interest for satellite applications because they allow for much faster software update over slow communication links. The final systems achieves a speedup of approximately 4 compared to a traditional interpreted IEC 61131-3 system.

Desenvolvimentos no campo de detecção de falhas em sistemas dinâmicos têm se tornado cada vez mais importantes para atender especificações de confiabilidade, segurança e disponibilidade, além de reduzir custos operacionais através da migração de esquemas de manutenção programada para estratégias de manutenção baseada em condição. Neste trabalho, foi considerado um esquema de redundância analítica para detecção de falhas baseado no monitoramento das inovações de um Filtro de Kalman. Na abordagem proposta, o modelo no espaço de estados a ser utilizado no observador foi obtido através de um procedimento de identificação a partir de dados de entrada e saída do sistema a ser monitorado. Para isso, foi empregado um método de subespaços, que fornece os ganhos do Filtro de Kalman como sub-produto da identificação. Adicionalmente, foram investigadas as vantagens de se efetuar o monitoramento das inovações no plano tempo-freqüência através do uso da Transformada Wavelet Discreta. Para fins de validação experimental do esquema desenvolvido, foi utilizada uma planta-piloto na forma de um helicóptero de três graus de liberdade. As situações de falhas implementadas tiveram como foco principal a alteração na potência dos motores do aparato de duas formas: intermitente e contínua. Os resultados obtidos foram analisados em termos de atrasos de detecção, sensibilidade à ocorrência de falhas e taxa de falsos alarmes. Para tanto, foi desenvolvido um algoritmo para análise do resíduo proveniente dos filtros digitais e também aplicado um teste de hipótese já apresentado em literatura (Chi-Quadrado).

This thesis presents a Graphic Processing Unit (GPU) implementation of the Livewire algorithm, instead of using traditional architectures, like the CPU. The GPU is a Single Instruction Multiple Data (SIMD) architecture. The algorithm is divided in three phases: Sobel or Laplacian filter convolution, image modeling as a grid graph and solving the non-negative weighted edges single source shortest path problem. In order to calculate the shortest path, a parallel approach is made through the development of an adapted version of the D-stepping algorithm for GPUs. Although originally designed for applications highly focused on rendering, GPGPU (General Purpose Computing on Graphic Processing Units) researchers have shown that the huge processing power available on GPUs as well as the recent advent of a programmable pipeline have made of them an attractive option for low cost high performance platforms. Even though the implementation has used CUDA API, several other approaches are analyzed, like the Cell processor, other graphic APIs and languages, such as Cg, OpenGL, RapidMind, and Brook. Results show that intense speedups are seen in image filtering algorithms. On the other hand, D-stepping algorithm was constrained from achieving higher performance than CPU implementation. This thesis makes available an open-source image segmentation GPU based application, which can be used as example for future GPU algorithm implementations at http://code.google.com/p/gpuwire/.

Recentemente, sistemas de inserção de marca d'água digital foram propostos devido à necessidade de proteção da informação digital contra reprodução e distribuição. Este trabalho apresenta o algoritmo de Lie e Chang para inserir uma marca d'água em um sinal de áudio, ambos digitais, e propõe duas variações para este algoritmo. O esquema original é baseado nas alterações das amplitudes de duas seções de um grupo de amostras (Group of Samples - GoS) que contém três seções. Para embutir um bit em um GoS existem regras que são baseadas na média das amplitudes absolutas. Dependendo do bit que se deseja embutir as amplitudes das amostras de duas seções são modificadas. Após a inserção as amostras são submetidas ao teste do modelo psicoacústico para obedecer a um critério de qualidade que estabelece que 85% do sinal erro entre o sinal original e o sinal marcado deve estar abaixo de um limiar de audição no silêncio. Isto garante a imperceptibilidade da marca d'água ao ouvido humano. A primeira variação proposta para o algoritmo de Lie e Chang modifica as amplitudes das amostras ao alterar as três seções do GoS. Isto reduz a distorção introduzida pelo processo de marcação. O outro método propõe a substituição do limiar no silêncio no modelo psicoacústico pelo limiar com mascaramento. Esta proposta aumenta a robustez do sistema. Todos os métodos são testados em um conjunto com 3 músicas de estilos diferentes. O processo de extração consegue recuperar os bits da marca d'água sem erro. Os resultados mostram uma melhora no erro médio quadrático para a primeira proposta, para a segunda variação, por sua vez, observa-se uma melhora no limiar de proteção contra ataques.

O método magnetotelúrico (MT) é uma técnica passiva de sondagem geofísica que utiliza medidas das variações temporais das componentes horizontais dos campos elétrico e magnético naturais, simultaneamente, realizadas sobre a superfície da Terra para investigar a distribuição da resistividade elétrica das rochas do seu interior. Um sistema de medidas de sinais MT é proposto e implementado neste trabalho. São apresentados o projeto, os resultados de uma série de testes realizados para obtenção dos dados técnicos e os resultados do teste funcional completo deste sistema. Os resultados alcançados mostram que o sistema satisfaz às condições requeridas para um sistema de tratamento e coleta de dados para observação de sinais MT. Um sistema MT modular, compacto e robusto foi projetado para utilização nas condições austeras existentes em regiões de baixa latitude magnética. Suas principais características são: baixo consumo de energia, grande capacidade de armazenamento de dados e procedimentos operacionais simples. Por exemplo, adquirindo dados a uma taxa de uma amostra por minuto (taxa de aquisição lenta), o sistema consome continuamente 100mW, o que lhe garante uma autonomia de quarenta dias, sem que as baterias sejam recarregadas. Os dados podem ser monitorados com a utilização de um computador tipo notebook e a recarga das baterias pode ser realizada com o sistema funcionando. Para as medidas telúricas de longo período, foram construídos eletrodos de Pb-PbCl2 de baixo ruído e grande estabilidade conforme Petiau (2000). Vinte sistemas MT completos foram construídos, testados e calibrados, após extensivos testes de dois protótipos em campo.

A utilização, cada vez mais intensa, de barramentos padrão MIL-STD-1553B nas aeronaves gera a necessidade de obtenção de conhecimento sobre as tecnologias empregadas no processo de integração física e lógica de sistemas com esses barramentos. Neste trabalho, com o objetivo de obter condições de implementar interfaces dedicadas a essa integração ao barramento, é inicialmente apresentado o padrão MIL-STD-1553B, sendo especificados seus requisitos e as características inerentes a essa tarefa de integração, abordando tanto os aspectos físicos, como o protocolo de comunicação envolvidos; a seguir as estruturas internas dos terminais e interfaces sao apresentadas, juntamente com as recomendações aplicadas à implementação de interfaces para integração ao barramento padrão MILSTD-1553B. Como objeto de aplicação das recomendações, dentro da proposta do trabalho, é implementado um terminal com a função de Monitor de Barramento, sendo os resultados avaliados e apresentados. Finalmente são apresentadas as conclusões obtidas ao longo do desenvolvimento desta tese, juntamente com sugestões de trabalhos futuros seguindo esta linha de pesquisa.

Dado o cenário atual de explosão dos serviços de telecomunicações, especialmente na ampliação das redes sem fio, estão sendo realizados diversos estudos para criar novas tecnologias com o objetivo de tornar mais eficiente essas comunicações. Partindo dessa temática, esta tese foi elaborada para realizar um estudo sobre alguns códigos corretores de erros para comunicação digital. Os códigos abordados nesta tese são os mais recentes, conhecidos e importantes das telecomunicações, e o método de abordagem será o estudo de seus princípios e fundamentos e simulações entre tais códigos. Além dos códigos corretores de erros já estabelecidos, esta tese irá investigar o comportamento de um código novo cujas características aparentam ser promissoras.