Atualmente, o acesso à Internet em aeronaves é feito basicamente através de satélites geoestacionários. Contudo, as taxas de transmissão em enlaces de satélite geoestacionários são muito penalizadas pelo alto atraso de propagação inerente a este. Técnicas para aceleração da transmissão podem ser empregadas para minimizar este efeito. Neste trabalho é apresentado um proxy para melhoria de desempenho (PEP) operando na camada de transporte (TCP). O PEP TCP, implementado em um ou mais nós intermediários na rede, gera ACKs locais e encaminha os dados para o receptor desconsiderando o tamanho de sua janela de recepção, o que vem a camuflar o atraso de propagação. Além disso, serviços de segurança têm se mostrado cada vez mais necessários e requisitados pelos usuários. Contudo, a implementação do IPsec impossibilita a aceleração da transmissão pelo PEP implementado em um nó intermediário, que necessita ter acesso ao cabeçalho TCP para desempenhar sua função. Apresenta-se então a técnica de proteção de IP multi-camadas (ML-IPsec), que divide o pacote IP em zonas e aplica formas de proteção diferentes a estas zonas, permitindo que certos nós autorizados na rede tenham acesso limitado ao pacote protegido. Uma análise de desempenho é realizada para verificar as vantagens e desvantagens em se implementar as técnicas PEP e ML-IPsec em termos de taxa de transmissão de dados. Mostra-se que o PEP aumenta consideravelmente a vazão de dados, enquanto o ML-IPsec penaliza a vazão ao adicionar dados de cabeçalho. Conclui-se, contudo, que o ganho com o PEP é muito superior às perdas introduzidas pelo ML-IPsec, justificando ter a implementação de serviços de segurança em conjunto com a aceleração da transmissão.

Rastrear múltiplos alvos é um requisito fundamental para sistemas de vigilância ou de controle de tráfego aéreo que empregam um ou mais sensores aliados a sistemas computacionais para interpretar o ambiente observado e criar uma visão situacional coerente e única dos alvos presentes no cenário real. O método MHT (do inglês, Multiple Hypothesis Tracking) é uma técnica especialmente desenvolvida para lidar com o problema de associação de dados - decorrente da incerteza quanto à origem de medidas tomadas do ambiente - em cenários com múltiplos alvos. Enquanto os métodos de associação tradicionais assumem apenas uma hipótese de associação entre pistas e medidas, o MHT assume várias hipóteses de associação simultâneas e aguarda até que mais informação sensorial do ambiente esteja disponível para julgar quais hipóteses devem ser eliminadas e quais devem ser mantidas. Este trabalho compara o método MHT com técnicas tradicionais em termos de métricas bem determinadas para a quantificação da efetividade de rastreamento. A principal motivação é entender como a estratégia alternativa de associação de dados empregada pelo MHT se reflete na sua complexidade e no seu desempenho quando comparado a métodos convencionais de associação de dados. Para tanto, a abordagem de implementação do MHT adotada neste trabalho - orientada a pistas - é submetida a uma análise de complexidade algorítmica, que, por sua vez, indica que o gargalo dessa abordagem está concentrado no passo de re-geração de hipóteses. Não obstante, para quantificar a melhoria na efetividade de rastreamento, esse trabalho oferece uma comparação da efetividade de rastreamento do MHT com um método benchmark - o GNN (do inglês, Global Nearest Neighbor) - em quatro cenários de complexidade incremental compostos por múltiplos alvos e apenas um sensor. Os resultados encontrados indicam que a efetividade do método MHT se degrada suavemente na medida em que a complexidade do cenário aumenta e sugerem que o MHT possui maior robustez que o método GNN diante do aumento de densidade de falsos alarmes (ou medidas espúrias).

No projeto dos sistemas de uma aeronave o dimensionamento correto de seus componentes e do sistema como um todo são essenciais para a competitividade do produto. No projeto do sistema elétrico, um dos parâmetros utilizados é a corrente máxima que o sistema deve ser capaz de suportar. Quando um conjunto de cargas elétricas é acionado existe um consumo de corrente muito maior que o consumo normal de operação. Esta demanda deve ser suportada pelo sistema. O acionamento das cargas em uma sequência pré-determinada reduz a exigência de corrente elétrica do sistema em relação a um acionamento desordenado, reduzindo a demanda do sistema e resultando no seu dimensionamento mais adequado. Neste trabalho é proposto um algoritmo eficiente para determinar a sequência de acionamento das cargas em um sistema elétrico que minimize a corrente máxima exigida e que obedeça a restrições na ordem do acionamento das cargas. Este algoritmo pode ser utilizado como uma ferramenta no projeto do sistema elétrico de uma aeronave. Vários testes foram realizados avaliar o desempenho do algoritmo em vários cenários de dimensão e complexidade do problema. Foram investigadas várias propostas para a geração de solução inicial e os resultados dos testes apontam que a melhor forma para gerar esta solução é uma ordenação descendente do sobrepasso das cargas.

O mundo de hoje vive conectado. Estar-se conectado hoje é uma situação trivial e devido aos avanços da tecnologia, isso é possível em quase todos os lugares. O mercado aeronáutico já notou a necessidade de prover conectividade a partir da cabine de uma aeronave. Atualmente é possível embarcar em um voo e permanecer online através de dispositivos capazes de visualizar e-mails, receber chamadas e acessar qualquer conteúdo da Internet. Apesar da constante evolução notada no mundo da aviação no que se refere ao acesso Internet a bordo, observado principalmente na aviação executiva, ainda não existe um tratamento diferenciado para a aviação regional. Este trabalho tem como objetivo apresentar possíveis modelos de negócio e identificar uma proposta adequada ao mercado de aviação regional brasileira com ênfase nas aeronaves da Embraer.

Esta tese trata do desenvolvimento de um Sistema de Trajetografia, com a utilização de uma instrumentação instalada na aeronave conjuntamente com um sistema de recepção GPS Diferencial com medição da fase da portadora. Este trabalho, apresenta a base teórica e prática da arquitetura proposta a qual foi desenvolvida e testada experimentalmente, utilizando como plataforma de ensaio a aeronave XT-27, FAB 1321 pertencente à Divisão de Ensaios em Vôo, deste Centro. O resultado deste trabalho foi a implantação de um Sistema de Trajetografia com boa precisão, alta cadência de amostragem e custo baixo capaz de atender a maioria das campanhas de ensaios em vôo de aeronaves.

O Sistema de Simulação Sonora Cardíaca é um sistema implementado usando um computador compatível com PC, um hardware adicional que produza sons, e um software de controle, para simular em um alto-falante todo tipo de som produzido pelo coração, em situação normal ou nas diversas cardiopatias, com controle independente de todos os parâmetros. O objetivo do Sistema é auxiliar no treinamento de estudantes de Medicina, para que possam treinar o ouvido para o procedimento de Ausculta.

Apresentamos um estudo de acopladores direcionais a fibras ópticas monomodais birrefringentes compreendendo um modelo teórico, uma técnica de fabricação e um método de caracterização. Iniciando com uma breve recapitulação da propagação da luz em fibras ópticas step index e birrefringentes, resumimos as teorias sobre acoplamento de modos e as técnicas de construção de acopladores direcionais mais citadas na literatura. Estendendo a análise de acopladores a fibras step index e paralelas, sintetizamos a solução analítica dos coeficientes de acoplamento para fibras curvas e birrefringentes. Codificamos um programa de computador para descrever o comportamento do acoplador quando parte integrante de circuitos ópticos mais complexos. Explorando a técnica de fabricação por polimento, conseguimos, através de microscopia de transmissão com a fibra entre polarizadores cruzados, uma precisão de mais ou menos 2o no alinhamento azimutal de fibras do tipo elliptical cladding. O polimento destas fibras, segundo um plano paralelo ao eixo slow, teve um aproveitamento inicial de apenas 20% das peças. Utilizando uma fonte de espectro largo (diodo laser superluminescente), elaboramos um método de caracterização rápido e preciso, o qual permite a medida da isolação de polarização sem erros devidos a efeitos residuais de coerência da fonte.

Dentre outras atividades, visão computacional ocupa-se com a extração de informação 3D a partir de imagens. Dois métodos usados para a extração de informação 3D são estereoscopia e estimação de fluxo óptico. Para obter-se informação de profundidade usando estes métodos, geralmente é necessário fazer-se a correspondência entre imagens, ou casamento de imagens. A abordagem usada no presente trabalho para resolver o problema de casamento de imagem pertence à categoria baseada em características locais salientes. As características escolhidas para o casamento de imagens são pontos de alto contraste. Os algoritmos de visão computacional costumam ter vários parâmetros a serem ajustados. Infelizmente, os valores dos parâmetros ajustados para um conjunto de imagens nem sempre resultam bom desempenho para outro. Esta tese enfoca a sensibilidade do algoritmo de visão computacional a variações paramétricas feitas por um operador. Robustez a estas variações paramétricas torna possível o uso de tal algoritmo sob várias circunstâncias, sem a necessidade do ajuste manual de tais parâmetros. Inicialmente este trabalho focaliza a avaliação de um algoritmo de rotulação relaxada para casamento de imagens. Informação de movimento da câmera é usada pra reduzir a complexidade, ambigüidade e o custo computacional do casamento de imagens. Imagens reais foram usadas para a avaliação de sensibilidade. A recuperação de profundidade a partir das equações de fluxo óptico é feita utilizando-se os resultados do algoritmo de casamento de imagens. Um banco de dados de imagens calibrado obtidos por um helicóptero durante vôo rasante é empregado para analisar o impacto de incertezas nos parâmetros de movimento na recuperação de profundidade.

Neste trabalho são discutidos os problemas de navegação e guiagem de robôs móveis autônomos. Os métodos de navegação mais usados requerem, basicamente, dois tipos de sensores que são utilizados conjuntamente: sensores absolutos e relativos. A diferença básica entre eles reside no fato de que os sensores relativos têm erros acumulativos, o que não ocorre com sensores absolutos. O sistema de navegação, que é investigado primeiro, é composto por dois subsistemas independentes integrados via um filtro de Kalman: o primeiro é uma central solidária de baixo custo com três girômetros e um acelerômetro triaxial, e o segundo é um receptor de GPS corrigido diferencialmente. Modelos de erro dos sensores inerciais de estado sólido são descritos e incluídos em um outro filtro de Kalman para estimar a posição e a orientação do veículo. Na seqüência, um segundo sistema de navegação, mais simples, é proposto e implementado utilizando o dead-reckoning, baseado na leitura dos pulsos de encoders alocados nas rodas do veículo (odômetro), e uma bússola digital. Estes sensores estão montados no protótipo de robô móvel disponível para testes no Departamento de Controle e Conversão de Energia do ITA. Com base neste segundo sistema de navegação, um controlador de guiagem tipo fuzzy é proposto e implementado, para guiar o veículo segundo uma trajetória composta por pontos com posição e orientação desejadas para o veículo. Este controlador é de sintonização simples e prescinde do conhecimento do modelo dinâmico do veículo. O sistema completo é implementado em tempo real e o bom desempenho é exibido em situações de interesse.

Foi aplicado à geometria anular um tratamento matemático para análise e projeto de circuladores planares que faz uso das funções de Green para estruturas planares generalizadas com condições de contorno contínuas na fronteira ferrita-dielétrico. Com base no tratamento acima, foi projetado um circulador de ferrita com núcleo anular em estrutura "Stripline" e construiu-se um protótipo que apresentou desempenho, na melhor das portas, de: 0,25 dB de perda de inserção, com largura de faixa de 16% na frequência de circulação de 2.544 GHz e com isolação não inferior a 20 dB. Operou-se na frequência em que a permeabilidade magnética efetiva é aproximadamente igual a zero - abaixo do nível de saturação da ferrita, - com campo magnetizante externo de 880 Oe. Os resultados obtidos encorajam a previsão do desenvolvimento de circuladores anulares em estrutura "Stripline" com circuito de magnetização miniaturizada que apresentarão desempenho competitivo com os de núcleo circular. É também apresentada uma extensão dessa "análise de Miyoshi" para permeabilidade magnética efetiva menor ou igual a zero, bem como é fornecido um programa computacional para auxílio ao dimensionamento do dispositivo.