Foi realizado o estudo da técnica de processamento de sinais de Radar denominada TBD (Track-Before-Detect) visando a concepção de arquiteturas de processamento aplicáveis ao interesse da Defesa. Também conhecida como retrospective detection, long-term integration, ou ainda scan-to-scan integration, a técnica TBD explora o uso conjunto da detecção e rastreio de alvos para determinar suas trajetórias nas sucessivas observações que o Radar faz do cenário. Apresentam-se neste trabalho uma modelagem dos sinais ecos de sucessivas varreduras, a estruturação de processadores baseados no algoritmo modificado de Viterbi e em um banco de filtros casados com os sinais ecos dos alvos. Propõe-se ainda uma nova estrutura que combina o algoritmo modificado de Viterbi com um banco de filtros casados. Para a avaliação comparativa das estruturas de processamento, simulou-se a envoltória complexa dos sinais ecos recebidos por um dado Radar de vigilância na presença de ruído aditivo. Considerou-se na simulação um cenário operacional próximo a condições reais e de interesse, onde uma fragata emprega seu sistema de defesa antimíssil contra o ataque de uma aeronave inimiga em uma situação de crise. O desempenho dos processadores foi avaliado pela Probabilidade de Detecção e de Falso alarme em função da relação sinal-ruído.

Este trabalho consiste no desenvolvimento de um software que lê acelerações e rotações armazenadas em um arquivo binário ou as recebe da plataforma inercial 3DM-GX1 da MicroStation, além disso usa a biblioteca gráfica OpenGL (Open Graphic Library) para simular os efeitos desses dados na tela de um microcomputador. O software possui dois modos de operação, o modo denominado Normal e o modo Emulador. No modo Normal o software pode ser usado para se comunicar com a plataforma inercial 3DM-GX1 ou carregar um arquivo binário, mostrar graficamente as informações recebidas da plataforma ou do arquivo, armazenar os dados em um arquivo binário que pode ser carregado posteriormente e exportar os dados para arquivos texto, em formato compatível com alguns aplicativos como, por exemplo, Excel e Matlab. No modo Emulador, é mostrada a imagem da plataforma inercial na tela do computador e a atitude da plataforma, mostrada na figura, pode ser alterada através do teclado do computador. Nesse modo, todos os movimentos controlados pelo teclado são convertidos para o formato de comunicação da plataforma inercial e enviados pela porta serial do computador, emulando dessa forma o funcionamento da plataforma. Nesse modo o software responde a comandos enviados pela porta serial como se fosse a própria plataforma. Com esse software é possível armazenar os dados da plataforma e usar um microcomputador para enviar esses dados como se fosse a própria plataforma. Além disso, pode ser útil como ferramenta de aquisição desses dados para exportá-los para o formato texto, a partir do qual podem ser desenvolvidos estudos mais profundos, sem a necessidade da presença física do equipamento. Esse software é uma ferramenta que pode ser aprimorada para receber dados de outros sensores e se comunicar com atuadores, para que sejam desenvolvidos filtros preditivos e sistemas de controle que permitam o controle de veículos autônomos ou que necessitem fazer sempre o mesmo trajeto.

Apresenta-se neste trabalho os resultados da síntese de filtros digitais para demodular sinais de saída de sensores interferométricos quando estes utilizam modulação de fase óptica. A técnica proposta é baseada nas funções utilizadas para análise de wavelets, muito empregadas para analisar variações localizadas no tempo, redução de ruído e compactação de imagens, mas pouco exploradas na aplicação em sensores inerciais, neste caso em particular, em um Giroscópio a Fibra Óptica (GFO). Para aplicação em sistemas de navegação precisos, um GFO deve ser capaz de medir taxas de rotação muito baixas. Quando se utiliza modulação em fase, esta informação é proporcional à amplitude das harmônicas do sinal, sendo de interesse, principalmente, a primeira e a segunda harmônicas do sinal, onde a amplitude da primeira harmônica, geralmente, é muito menor que a amplitude da segunda. Deste modo, o problema passa a ser medir harmônicas de baixíssima amplitude na presença de outras com amplitude elevada. Técnicas de demodulação analógica em malha aberta (open-loop) são usualmente empregadas, mas estas técnicas são sensíveis às variações de parâmetros ambientais, ruído eletrônico e da precisão dos componentes. Neste trabalho, mostra-se o uso de um filtro digital baseado na função wavelet de Morlet, comparado às técnicas supra-mencionadas, abordando os procedimentos para medir o menor valor de amplitude possível. Os efeitos conjuntos de fatores relevantes, como a presença de harmônicos com amplitudes superiores à amplitude sendo medida, o efeito do ruído de banda estreita, o efeito do erro associado ao processo de quantização e a influência do número finito de amostras tomadas do sinal sob análise foram, à medida do possível, minimizados. Para tal, um estudo foi realizado utilizando modelamento das fontes de erro e o levantamento de resultados por simulação. Ainda para dar suporte ao entendimento destes resultados, desenvolveu-se uma teoria específica, permitindo o estabelecimento de parâmetros ótimos para obter a melhor relação sinal-ruído na demodulação do sinal do sensor. Por último, foram realizados ensaios experimentais utilizando um processador DSP (Digital Signal Processor) de alto desempenho. Neste trabalho, o sinal do GFO foi simulado por um conjunto de equipamentos para que fosse possível prever e configurar todos os parâmetros do sinal, eliminando os erros intrínsecos do GFO, como flutuação do fator de escala e isolando os erros provenientes do processamento daqueles causados pela construção do GFO. O resultado deste estudo descreve as vantagens do processamento proposto, bem como as limitações deste método, apontando as implicações para aplicações em sensores interferométricos, em especial para o GFO.

Circuitos eletrônicos chaveados apresentam uma dinâmica extremamente elaborada que, ultimamente, vem sendo objeto de intensivas pesquisas. A característica primordial desses circuitos é a operação comutada entre diferentes topologias de circuitos, o que ocasiona uma variedade de comportamentos não lineares. Importantes exemplos desses circuitos, os conversores DC/DC são os componentes fundamentais dos subsistemas de potência de satélites, e apresentam comportamentos típicos de sistemas não lineares descontínuos, entre os quais, "salto" entre diferentes níveis de tensão, operação em regime quase-periódico, e evolução caótica oriundos de específicos cenários de bifurcação. Além das bifurcações encontradas tradicionalmente em sistemas não lineares contínuos, há bifurcações típicas de sistemas descontínuos, e que resultam da operação em diferentes topologias suaves-por-partes, as bifurcações de colisão de borda, a grazing, a sliding, a boundary-equilibrium bifurcation. Dentre os objetivos deste trabalho, espera-se caracterizar a ocorrência dessas bifurcações e suas conseqüências no caso das configurações típicas de subsistemas de potência de satélite. A partir dessa caracterização, tenciona-se contribuir com soluções de engenharia que impliquem em subsistemas mais robustos e previsíveis. Outra área a ser explorada neste projeto diz respeito a verificar a aplicabilidade dos métodos de controle não linear como controle de caos, e controle através de sincronização baseando-se nas abordagens de controle e sincronização aplicados a redes complexas.

Este trabalho aborda as técnicas de classificação supervisionada de imagens utilizando controladores de influência. Avaliou-se o desempenho do uso dos controladores de influência das imagens e também das classes presentes nas imagens. Para a determinação dos valores dos controladores de influência, foram propostos métodos para a estimativa dos controladores de influência das imagens e das suas classes. Dentre os métodos propostos, destacam-se os indicadores de separabilidade entre as classes da imagem e os provenientes do cálculo do coeficiente kappa e da Precisão Global da classificação. Apresentou-se, também, a proposta de um novo classificador que incorpora o conceito de controladores de influência através das probabilidades de ocorrência condicionais das classes presentes nas imagens. Para os testes de avaliação de desempenho do uso de controladores de influência, foram utilizados seis conjuntos de duas imagens SAR (originais e filtradas com filtros da média com janelas 3×3, 5×5 7×7, 9×9 e 11×11). O desempenho dos classificadores propostos mostrou-se superior aos Classificadores em Cascata, da Distância Euclidiana e da Distância de Mahalanobis, que não incorporam o conceito de controladores de influência em sua estrutura. Para os testes de desempenho do classificador baseado nas probabilidades de ocorrência condicional das classes, foram utilizados quatro conjuntos de imagens SAR simuladas. A análise dos resultados evidencia que o classificador proposto obteve desempenho superior ao Classificador em Cascata.

Será apresentada nesta tese uma discussão sobre os aspectos de implementação de um sistema tolerante a falhas, apresentando uma arquitetura de um votador voltado ao acionamento de sistemas mecânicos/mecatrônicos que se utiliza da velocidade computacional para o controle confiável de atuadores e variáveis, considerados lentos frente à velocidade de processamento. A arquitetura proposta empregará a técnica de abstenção para certos modos de falhas, ocasionando o aumento na confiabilidade geral do sistema.

Essa tese apresenta uma metodologia para calcular os níveis confinados de energia e suas respectivas funções de onda em estruturas de poços quânticos usando o método de matriz de transferência (TMM). Este trabalho visa prover ferramentas para a estimação de absorção devido a transições interbanda e intersubbanda em fotodetectores infravermelhos a poços quânticos (QWIPs). O uso de fotodetectores desse tipo tem se intensificado nos últimos anos, principalmente em imageadores infravermelhos para identificação de alvos de interesse militar e civil. São estudados os conceitos básicos para o entendimento dos fenômenos quânticos que envolvem a detecção por dispositivos desse tipo. Partindo de um Hamiltoniano 8x8 utilizado para o cálculo da estrutura de bandas em materiais semicondutores, desenvolve-se um modelo que representa a dinâmica dos portadores nas bandas de valência e de condução que permite o cálculo dos níveis confinados (subbandas) e suas respectivas funções de onda. Efeitos de não-parabolicidade, tensão/compressão e segregação de compostos são considerados no modelo. A solução numérica das equações diferenciais envolvidas é feita utilizando-se o método de matriz de transferência, que é adaptado para acomodar qualquer perfil de potencial devido à combinação de camadas de compostos semicondutores. Foram desenvolvidos programas para realizar o cálculo das variáveis em discussão. Os resultados obtidos demonstraram uma boa concordância com aqueles reportados na literatura e com medidas realizadas em laboratório em dispositivos reais. A partir dos resultados, estuda-se o efeito das incertezas nos parâmetros dos materiais semicondutores no cálculo em questão. Erros que variam de 0.2 a 5%, dependendo da estrutura, permitem concluir que método desenvolvido pode ser utilizado no projeto de QWIPs com estruturas complexas.

Este trabalho apresenta a caracterização eletro-óptica de fotodetectores para o infravermelho operando nas janelas atmosféricas de ondas médias e longas. Utilizou-se sensores QWIP (Quantum Well Infrared Photodetector) baseados em estruturas semicondutoras de poços quânticos múltiplos de GaAs/AlGaAs e InGaAs/AlInAs, utilizando transições intrabanda. As estruturas semicondutoras foram crescidas pela técnica de Epitaxia de Fase Vapor de compostos Metalorgânicos (MOVPE). As amostras foram medidas na geometria de guia de onda com incidência da radiação a 45 pela borda do substrato. Os dispositivos foram caracterizados quanto sua corrente de escuro e responsividade a 77K. A responsividade foi determinada por dois métodos: usando um simulador de corpo negro como padrão de fonte luminosa e por comparação com um detector comercial de resposta conhecida. A responsividade de ambos os detectores foi determinada como uma função da tensão aplicada. O QWIP de Al0,27Ga0,73As/GaAs apresenta um pico de resposta em torno de ?p = 9,1 ?m e o QWIP de In0,53Ga0,47As/Al0,52In0,48As um pico de resposta em torno ?p = 4,1 ?m.

Um sistema inercial de baixo custo empregando sensores microeletromecânicos foi desenvolvido para comprovar a viabilidade de sua utilização como equipamento de apoio a atividades de laboratório em disciplinas de navegação inercial. O desenvolvimento de hardwares e softwares é descrito, bem como um estudo dos modelos matemáticos e equacionamentos. Por fim, conclusões referentes ao objetivo proposto são apresentadas.

Atualmente, os elevadores estão sendo atualizados (modernizados) para controles mais novos, substituindo-se por um microcontrolador os relés anteriormente empregados nas lógicas. Com a utilização do microcontrolador, podem-se programar lógicas melhores que as do passado e desenvolver sistemas que podem ajudar a economizar energia nas edificações. Atualmente, existem inúmeros elevadores já modernizados que possuem saídas de comunicação serial utilizadas para a comunicação do controle de grupo. Esta comunicação, se aplicada em elevadores de alto desempenho, irá influenciar no tempo de resposta, fazendo o elevador não parar na posição correta ou até mesmo passar do ponto de parada, devido ao atraso das informações. Desta forma, surgiu a necessidade de desenvolver uma plataforma utilizando DSP, um dispositivo que possui velocidade de processamento maior que a dos processadores atuais. Considerando que os elevadores modernizados não possuem o mesmo padrão de comunicação do DSP, para se compatibilizar as comunicações foi empregado o FPGA. O emprego do FPGA apresentou uma redução dos tempos de comunicação de aproximadamente 98% e reduziu em aproximadamente 50% o tempo de cálculo de grupo, pois foram eliminados os processos de interrupção na leitura/escrita de dados existentes na placa de controle de grupo atual.