Neste trabalho é feito um estudo de desempenho de um núcleo de processamento, baseado em uma arquitetura multiprocessada composta de quatro processadores TMS32010 (texas instruments), adequado ao processamento digital de sinais. A comunicação entre os processadores é feita através de blocos de memória compartilhada. Um simulador deste sistema foi desenvolvido com uma interface de fácil utilização. Dois exemplos de aplicação foram implementados e simulados: 1) histograma de imagens com múltiplos níveis de cinza; 2) distribuição de temperatura na superfície de uma placa condutora de calor. Os resultados obtidos nas simulações, permitiram uma análise do desempenho da arquitetura discutida em diversos casos.

Neste trabalho foi implementado um amplificadorpara pequenos sinais e ambiente de 50 com largaura de faixa de 500 KHz a 1,5 GHz (11,5 oitavas) , baseando se em técnicas de circuitos discretos. Utilizando 2 MESFET';s de GaAs, redes de polarizaçãoindutivas e reais de casamento sem perdas o amplificador construído apresentou um gano médio se 27,5 dB com `ripple';de 1,5 dB e uma figura de ruídomenor que 2 dB para freqüência acima de 500 MHz e menor que 3 dBpara freqüências acima de 50 MHz. Os resultados experimentais obtidos demonstram a validade de procedimento utilizado para o projeto sendo conseguido um excelente desempenho em termos de ganho, largura de faixa e figura de ruído.

Este trabalho trata do desenvolvimento de um acelerômetro opto-mecânico empregando como elementos sensores grades de Bragg a fibras ópticas. É abordado o desenvolvimento da mecânica do sistema, além de sua óptica e eletrônica, necessários para a leitura dos sensores. No aspecto mecânico são apresentadas duas propostas de topologias para o módulo sensor, uma das quais é adotada como solução do problema em pauta. Essa topologia é modelada por meio do software MatLab, determinando-se suas dimensões em função das características desejadas. A partir desse modelamento foi usinado um demonstrador de conceitos, utilizado para os ensaios subseqüentes. É apresentada também uma caixa de integração para o sistema, capaz de portar o módulo sensor, a óptica de apoio e a eletrônica de processamento de sinais, na forma de um laboratório portátil. No aspecto óptico são apresentadas duas fontes ópticas e quatro sistemas interrogadores embarcáveis, visando um produto modular, independente de equipamentos comerciais para sua leitura. São apresentadas metodologias para a determinação dos pares otimizados de grades de Bragg e para a predição da resposta característica do sistema. No aspecto eletrônico são apresentados quatro circuitos para tornar o sistema embarcável, que são a fonte de energia, a fonte óptica, os circuitos de transimpedância e conversão análogo-digital e o circuito de controle digital. Como resultados os quatro sistemas interrogadores propostos são caracterizados para a medida de acelerações, e são realizados outros ensaios para determinar possíveis fontes de erro do sistema. Nas conclusões, além da comparação dos resultados obtidos com as características de um acelerômetro por realimentação de força, tipicamente empregado em aplicações inerciais, são propostos vários trabalhos futuros, assim como aplicações duais para a óptica e eletrônica desenvolvidas neste trabalho.

O desenvolvimento de métodos para monitoramento da saúde de componentes aeronáuticos mostra-se desafiador por tratar de equipamentos expostos a variadas condições de operação e com limitado número de dados históricos de sensores para componentes com falha. A utilização de técnicas de análise multivariada envolvendo variáveis sensíveis a falhas e condições de operação mostra-se um alternativa para tratar estes problemas. A literatura apresenta alguns métodos para esta finalidade, como as estatística T2 de Hotelling e U2 de Runger sendo o segundo método vantajoso pois realiza o monitoramento através da coleta de variáveis sensíveis a falha e condições de operação, concentrando a análise nas variáveis sensíveis a falha, denominadas variáveis de interesse. A utilização de tais métodos tem com premissa a distribuição gaussiana dos dados. Para dados não gaussianos a literatura apresenta métodos baseados em técnicas de não paramétricas, porém sem possibilitar a seleção de variáveis de interesse. O trabalho desenvolvido apresenta um método de monitoramento da saúde de componentes para dados não gaussianos com a possibilidade de seleção de variáveis de interesse. O método foi testado utilizando um modelo dinâmico de uma turbina a gás e um modelo dinâmico de um sistema de atuação.

Esta tese explora o tema de fotônica em RF visando a transmissão e o processamento de sinais radar em fibra óptica. Realiza-se um estudo teórico e experimental de um enlace analógico a fibra óptica com faixa de frequência de 0,5 a 18 GHz, considerando seu emprego como linha de transmissão de RF isoladamente, bem como usando pré-amplificação e pós-amplificação de RF. O enlace a fibra óptica é caracterizado com relação ao ganho de potência, à figura de ruído e à faixa dinâmica livre de sinais espúrios de intermodulação de terceira ordem. Valores experimentais de figura de ruído de até 4,2 dB e faixa dinâmica de 107,5 dB.Hz2/3 são obtidos, com ganho médio de 10 dB em toda faixa de frequência do enlace. A transmissão em fibra óptica de um sinal radar pulsado é analisada em condições de laboratório e também em uma rede de fibra óptica externa, que é usada como "backbone" de comunicações digitais do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial da Aeronáutica (DCTA). Uma análise comparativa do uso de fibra óptica e cabos coaxiais para transmissão de sinais de RF é realizada. Duas novas técnicas de controle fotônico da fase de RF em um enlace analógico a fibra óptica são apresentadas. A primeira técnica é baseada no controle da polarização da luz acoplada em um percurso de fibra óptica mantenedora de polarização. A segunda técnica baseia-se no controle da intensidade de duas fontes laser, com comprimentos de onda distintos, moduladas com o sinal de RF. Faixas de variação de fase de 180 são obtidas. Duas topologias de linhas de alimentação de RF com controle amplitude, fase e tempo de retardo são apresentadas, usando os defasadores fotônicos apresentados nesta tese em associação com linhas de retardo de RF com chaveamento de comprimento de fibra.

Este trabalho apresenta a modelagem e simulação de um microacelerômetro capacitivo de silício produzido pela técnica de fabricação em substrato. O princípio de funcionamento do dispositivo é apresentado, assim como, suas características geométricas oriundas do processo de microfabricação. Utilizou-se a descrição generalizada para identificar e subdividir os elementos físicos do dispositivo em termos de suas funcionalidades. Por meio dessa metodologia identificou-se o elemento sensor elástico, o elemento sensor capacitivo e o condicionamento de sinal. As modelagens analíticas estática e dinâmica dos elementos sensores são apresentadas e os modelos obtidos são simulados usando o programa Matlab/Simulink. A validade de cada modelo é discutida e os resultados obtidos são relacionados às principais especificações do dispositivo. O modelo geométrico tridimensional do microacelerômetro é simulado numericamente usando o programa COMSOL Multiphysics. Os resultados obtidos numericamente são comparados com os analíticos e mostram uma excelente concordância, validando os modelos analíticos. .

No que tange ao emprego militar, é recomendável que veículos aéreos não tripulados efetuem sua navegação de maneira autônoma e independente do GPS, pois os sinais deste podem ser bloqueados ou ser alvo de interferência. Dessa forma, uma boa alternativa é pautar a navegação desses veículos em visão computacional. Este trabalho vai ao encontro com as reais necessidades do projeto PITER, na busca de se segmentar imagens aéreas em porções urbanas e não urbanas, fazendo uso dos algoritmos não supervisionados Fuzzy C-Médias, Mistura de Gaussianas, Distância Euclidiana e K-Médias, além de ser utilizado o algoritmo de classificação por contexto após a classificação. Por fim, é mostrada qual combinação de algoritmos gera os melhores resultados.

Este trabalho propõe a arquitetura para uma Plataforma de Testes de sistemas de piloto automático voltada para ambiente de simulação. Trata-se de uma ferramenta com propósitos educacionais e de pesquisa onde variadas configurações destes sistemas podem ser facilmente implementadas aumentando a flexibilidade dos testes executados e acelerando seu desenvolvimento. Por se tratar de ambiente de simulação, apresenta vantagens como a facilidade de operação e a obtenção de resultados em bancada imediatamente após o projeto do sistema, o que antecipa a detecção de problemas que poderiam ser encontrados somente após sua implementação. Estas características apresentam-se ideais para suportar o processo de desenvolvimento de sistemas de piloto automático para VANTs (Veículos Aéreos Não Tripulados) considerando a necessidade de testes intensivos antes de embarcar estes sistemas. Nesta Plataforma de Testes é utilizado o Matlab/Simulink contendo o modelo do sistema de controle de piloto automático a ser testado, o simulador de vôo X-Plane contendo o modelo da aeronave a ser controlada, um microcontrolador para controle das superfícies de comando de vôo de um aeromodelo e servos eletromecânicos para acionamento destas superfícies. Estes recursos são interligados através de barramentos de dados para troca de informações. Após uma exposição dos conceitos do movimento de uma aeronave rígida e suas equações, a Plataforma de Testes proposta é descrita em detalhes, pois este é o assunto principal do presente trabalho. Para demonstração da validade do projeto, comparam-se os resultados da simulação executada no Matlab/Simulink de um controlador de piloto automático previamente projetado com aqueles obtidos pela integração do mesmo controlador na Plataforma de Testes.

Esta tese apresenta o desenvolvimento de um acelerômetro MEMS para navegação inercial. O projeto teve que aderir e superar as fortes limitações do serviço de fabricação multi-usuário e dos escassos recursos de pós-processamento disponíveis. O elemento sensível usa a topologia de placas paralelas com realimentação de força. A deflexão da massa de prova, decorrente de uma aceleração externa, gera variação diferencial nas capacitâncias do sensor. Essa deflexão é compensada pela aplicação de força eletrostática na massa de prova. O esforço necessário para cancelar a aceleração externa torna-se então a medida do acelerômetro. A eletrônica proposta usa um amplificador de carga em circuito integrado e um circuito externo para realizar a lei de controle e gerar a realimentação de força. O desempenho teórico/simulado é de 40 ug/sqrtHz de ruído mecânico, 100 Hz de largura de banda e 10 g de fundo de escala. Este desempenho é bastante adequado para uso em navegação inercial de diversas aplicações. Foi feito o projeto do sensor MEMS, de blocos da eletrônica integrada e do compensador de realimentação de força. Para testar o conceito do circuito de leitura do sensor, foi projetada e testada uma montagem discreta. O sensor MEMS foi fabricado pelo serviço multi-usuário da MEMSCAP. Uma amostra foi pós-processada no laboratório CCS-Unicamp: foi feita uma corrosão sobre a placa central e posterior wedge bonding para a montagem. A montagem apresentou dificuldades e não foi concluída. Da eletrônica, duas rodadas de microfabricação foram realizadas na austriamicrosystems. A primeira consistiu em circuitos baseados em amplificador operacional, enquanto a segunda foi uma fonte de referência bandgap. Foram realizados os testes de ambos os circuitos integrados, que positivamente verificaram os resultados de simulação.

Este trabalho aborda o tema materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE) multicamadas. Um estudo multidisciplinar é desenvolvido com o intuito de otimizar a perda por reflexão de sinais de micro-ondas incidentes sobre esses materiais, na banda X de frequências (8,2 a 12,4 GHz), sob incidência normal. Uma proposta para projeto e planejamento eficiente da fabricação de MARE é feita por meio da integração de metodologias de caracterização eletromagnética, simulação computacional e processamento de materiais. Este estudo tem como foco otimizar MARE compostos por 3 camadas, a partir de uma base de dados de dez materiais, ou seja, cinco dielétricos (negro de fumo) e cinco magnéticos (ferro carbonila). Tal estudo visa determinar a composição ótima de cada camada (espessuras, materiais, posicionamento) da estrutura absorvedora para obter a melhor atenuação da radiação eletromagnética incidente. A metodologia de busca utilizada é a otimização evolutiva por meio do algoritmo genético MOGA-II, instalado no software modeFRONTIER. Após as inserções, no algoritmo genético, de valores de medidas experimentais de permissividades elétricas e permeabilidades magnéticas dos 10 materiais, 18 simulações são realizadas, baseadas em 3 grupos de situações, quanto à composição das estruturas de 3 camadas: o primeiro composto apenas pelos 5 materiais dielétricos, o segundo pelos outros 5 materiais magnéticos e o terceiro grupo baseado em estruturas compostas pela combinação dos 10 materiais, dielétricos e magnéticos. As otimizações realizadas mostram que os melhores resultados foram obtidos para as estruturas com a presença de ferro carbonila e negro de fumo simultaneamente. O melhor resultado encontrado para a perda ótima por reflexão é -67,625 dB, com a espessura no valor de 0,0023 m. Bons resultados também são obtidos para as estruturas à base de ferro carbonila. Dentre esses podem ser citadas as perdas por reflexão de -46,298 dB e -54,703 dB, para as estruturas com espessuras de 0,0020 m e 0,0019 m, respectivamente. A estratégia de busca realizada por meio do software mostra-se satisfatória. É apresentado também um estudo comparativo entre as larguras de banda de frequências de operação dos absorvedores otimizados. Ao final, é feita uma análise de sensibilidade das espessuras do material multicamadas, em relação às perdas por reflexão obtidas após as simulações.