Atualmente, as doenças relacionadas ao aparelho circulatório respondem por 27% da mortalidade anual no Brasil. Para agravar ainda mais esta situação, o número escasso de doadores de órgãos e falhas no sistema de captação faz um grande número de pacientes não resistir à espera. Desta forma, o desenvolvimento e a utilização de dispositivos de assistência cardíaca durante uma cirurgia, ou na forma implantável como os dispositivos de assistência uni- e bi-ventricular são muito importantes. Dentro do grupo de bombas de sangue existem dispositivos que o elemento responsável direto pelo bombeamento é um motor elétrico sem escovas, ou do inglês "Brushless DC". Para funcionar corretamente, este motor necessita da realimentação da posição instantânea do rotor. Geralmente, esta é obtida por um conjunto de sensores "Hall" e então um controlador eletrônico faz a comutação correta das bobinas do estator de modo que o rotor avance para o passo seguinte. Porém, a falha de um ou mais destes sensores provoca a interrupção do funcionamento do motor.Este trabalho apresenta o estudo de uma técnica para o acionamento de motores "Brushless DC" sem a utilização de sensores de posicionamento. A determinação dos instantes de comutação é feita através da força contra-eletromotriz induzida nas bobinas do estator. A avaliação desta técnica é feita, em um primeiro momento, com o uso do simulador elétrico "PSPICE" e, posteriormente, através de um circuito eletrônico de teste. Os resultados obtidos no simulador mostraram que é possível determinar corretamente os instantes de comutação. Os resultados experimentais obtidos mostraram que o motor funciona adequadamente em uma determinada faixa de rotações. A partir destes resultados, também é sugerida a aplicação desta técnica como um sistema de redundância dos sensores "Hall" visando uma maior segurança

Neste trabalho, é estudado o método de carregamento central como técnica de redução da seção reta radar (Radar Cross Section - RCS) de estruturas cilíndricas finas (raio < 0,02l) e moderadas (0,02l < raio < 0,125l), com comprimento, no máximo, igual a um comprimento de onda (l), quando as mesmas são iluminadas, com incidência normal, por uma onda eletromagnética plana com o vetor campo elétrico paralelo ao eixo do cilindro.Inicialmente, é adicionada uma impedância concentrada no centro do cilindro, tendo em vista modificar o valor da corrente induzida no cilindro pela onda eletromagnética incidente, dessa forma modificando o valor do campo eletromagnético gerado por essas correntes e da RCS. Esse carregamento da estrutura é realizado por meio de duas linhas de transmissão coaxiais curto-circuitadas, cujas impedâncias de entrada efetuam o carregamento. Para isto, foi desenvolvido um modelo teórico para o cálculo da impedância de carregamento obtida através dessas linhas.O presente trabalho contém, primeiramente, uma análise teórica da distribuição da corrente induzida pelo método da equação integral. O campo eletromagnético gerado por essas correntes - campo espalhado - é calculado na direção normal ao cilindro, para, em seguida, obter-se a equação da RCS do cilindro. A equação final da RCS em função da impedância é minimizada obtendo-se a impedância ótima que reduz a zero o valor da RCS da estrutura. Esta análise envolveu a determinação das equações dos seguintes parâmetros: distribuição de corrente induzida, RCS e impedância ótima para cada solução teórica. A análise dos resultados numéricos e experimentais partiu da obtenção das curvas que mostraram a variação da corrente induzida com o comprimento do cilindro, normalizado em relação a l (comprimento de onda), e da RCS em função da freqüência. Foi obtida uma solução numérica para a corrente que concordou melhor com os resultados experimentais do que dois outros resultados teóricos encontrados na literatura para estruturas finas carregadas, assim como foi, também, obtida uma solução teórica para a RCS que apresentou boa concordância com os resultados experimentais para estruturas carregadas finas e moderadas. Esta solução, que apresentou superioridade, utilizou o método das aproximações sucessivas de Hallén quando se tratando de cilindros finos, assim como se introduziram modificações no desenvolvimento analítico para que fosse possível a obtenção de resultados teóricos satisfatórios para cilindros moderados. Observou-se que, para cilindros com comprimentos l maiores que 0,60l, apenas esta solução é adequada e, para valores de l inferiores, os seus resultados ainda são melhores. Para cilindros finos, a redução de RCS foi da ordem de 30 a 40 dB e, para cilindros moderados, da ordem de 25 a 30 dB, conforme constatado através de resultados numéricos e experimentais.A técnica de carregamento, aplicada para o caso em estudo, mostrou ser eficiente no controle da RCS de estruturas cilíndricas finas e moderadas.

Este trabalho revisita um método de detecção de falhas baseado em wavelets e propõe uma melhoria na técnica utilizando wavelets adaptativas, implementadas através de bancos de filtros. A dificuldade associada às restrições não-lineares de reconstrução perfeita dos filtros é contornada adotando uma abordagem descrita na literatura, que permite caracterizar os filtros utilizando um conjunto de parâmetros angulares livres de restrições. Esta parametrização é discutida no trabalho e algumas de suas características de relevância para a técnica proposta são demonstradas. A abordagem adotada para a parametrização dos filtros possibilita a utilização de algoritmos simples de busca para otimização sem restrições. Escolheu-se o algoritmo dos poliedros flexíveis, que minimiza localmente uma função de custo, partindo de uma condição inicial conveniente. Para definir tal ponto de partida, propõe-se nesse trabalho um algoritmo que permite a obtenção de um conjunto de parâmetros angulares que caracterize uma wavelet mãe tradicional. Para validação da técnica proposta, foi desenvolvido um esquema de computação analógica para simular a ocorrência de falhas abruptas em um servomecanismo. Três técnicas de detecção de falhas são utilizadas no processamento dos sinais experimentais: wavelets adaptativas, wavelets fixas e observadores de estados. Os resultados mostram que as técnicas baseadas em wavelets são menos susceptíveis a falsos alarmes, a falhas não detectadas e à diminuição na relação sinal/ruído, necessitando, contudo, de um tempo maior para detectar a ocorrência de uma falha que a técnica baseada em observadores de estados. Observa-se ainda que a introdução de wavelets adaptativas melhora o desempenho do sistema de detecção wavelet sem aumentar o seu atraso de resposta.

O campo magnético terrestre (campo geomagnético) varia com o tempo, dando origem às diversas formas de variações temporais. O estudo das variações do campo magnético terrestre - particularmente, das pulsações geomagnéticas - pode revelar informações importantes sobre as condições do clima espacial, ou seja, sobre os processos físicos em ocorrência no interior da magnetosfera terrestre e no plasma do vento solar.As pulsações geomagnéticas são estudadas intensivamente, pois esta é uma das maneiras mais eficazes para compreensão tanto dos fenômenos que ocorrem na ionosfera e magnetosfera interna terrestres, como da própria interação entre o campo magnético interplanetário e o campo geomagnético, principalmente na região frontal (diurna) da magnetosfera.Um sistema de medidas de pulsações geomagnéticas é proposto e implementado neste trabalho. O sistema proposto é um sistema autônomo, micro-controlado, que utiliza energia solar para alimentar os seus módulos eletrônicos. Esse sistema é constituído por sensores, e por subsistemas para: tratamento analógico dos sinais (filtros e amplificadores); digitalização/transmissão dos dados; armazenamento dos dados; e redução e pré-processamento dos dados. Neste trabalho são apresentados os resultados dos testes de offset, nível de ruído, estabilidade térmica, linearidade e teste funcional completo. Os resultados alcançados nesses testes mostram que o sistema satisfaz às condições requeridas para um sistema de tratamento e coleta para observação de pulsações geomagnéticas.

Nesta tese é apresentado um método de simulação e testes práticos em plataforma de Rádio Definido por Software (RDS) para a avaliação de desempenho de transmissão de imagens multiespectrais coletadas pelo Satélite CBERS-2B. Foram avaliadas duas variantes de sistemas de comunicação de satélite: sistema sem codificação e sistema com codificação de fonte e canal. Os sistemas codificados seguem as recomendações espaciais definidas pelo CCSDS (Consultive Committee for Space Data Systems) para codificação de fonte e canal, sendo que, para a codificação de fonte, o algoritmo de compressão CCSDS-IDC foi aplicado nos modos de compressão com perdas e sem perdas e, para a proteção de canal foi aplicado o código convolucional básico de taxa 1/2 e comprimento 7 com decodificação por Viterbi. A partir de resultados teóricos, os sistemas implementados foram validados e comparados entre si através do desempenho de taxa de erros e qualidade da imagem recuperada para um nível especificado de relação sinal/ruído (SNR). Nos testes em canal real, a relação sinal/ruído foi ajustada através de estimação no receptor para alcançar a mesma relação aplicada nas simulações. Como resultados, foram observados os ganhos em desempenho para os sistemas codificados e a aproximação entre os modelos de simulação e práticos, permitindo a aplicação em testes de sistemas de sensoriamento remoto reais.

Este trabalho apresenta uma nova metodologia de processamento para a detecção e estimação da velocidade de alvos móveis utilizando imagens multivisada geradas a partir de um radar de abertura sintética (SAR) com um único canal de recepção. A técnica multivisada consiste na geração de imagens a partir de diferentes setores da abertura angular da antena do SAR. Neste trabalho, esta técnica é aplicada na etapa da compressão em azimute do algoritmo range-Doppler, onde um banco de filtros passa-faixa realiza a divisão do espectro azimutal em três visadas simétricas com 50% de sobreposição. Após a operação de corregistro, as visadas são utilizadas pelo algoritmo CAI (Cancellation After Interferometry) para a detecção dos alvos móveis na cena. A estimação da velocidade do alvo em azimute é realizada com base na medição do deslocamento do alvo na imagem de saída do CAI, em particular utilizando duas visadas independentes. A estimação da velocidade do alvo em range é realizada indiretamente através da medição do desvio da frequência Doppler centroide do alvo. Este deslocamento espectral é observado no espectro azimutal dos dados brutos após a correção da migração de células em range. A metodologia proposta foi capaz de atenuar o clutter estacionário da cena em 20dB utilizando o método CAI. As velocidades em ground range da ordem de 6,7km/h a 94,1km/h foram estimadas com um erro máximo de 2,50%, mesmo em cenários com SCR=-20dB (Signal-to-Clutter Ratio). As velocidades em azimute da ordem de 1,8km/h a 93,6km/h foram estimadas com um erro máximo de 12,77%, mesmo em cenários com SCR=-32dB. As simulações foram realizadas em ambiente IDL e utilizaram dados brutos simulados com alvos pontuais e parâmetros reais, adotados de forma a atender aos requisitos do Projeto FINEP 01.10.0588.00 - AeroSAR.

Motivado pelos avanços tecnológicos dos instrumentos de sensoriamento remoto o que, por sua vez, implica a necessidade de compressores de imagens embarcados em satélites e motivado também pela tendência ao uso de dispositivos comerciais (COTS) em aplicações espaciais, este trabalho propõe uma solução completa em hardware para compressão de imagens de sensoriamento remoto. Como requisitos, considera-se um nível de compressão mínimo é quatro vezes (4:1), com qualidade melhor do que 50 dB e taxa de processamento acima de 5 Mpixel/s. Como solução para compressão, optou-se pelo padrão JPEG-LS, de baixa complexidade, com a adição de recursos de mitigação de erros provocados pelos efeitos da radiação espacial em órbitas baixas, visando sua implementação em dispositivos lógicos programáveis (FPGA) COTS. A susceptibilidade do compressor JPEG-LS, com e sem adição de métodos clássicos de mitigação de erros, como a redundância modular tripla (TMR) e a codificação Hamming, é avaliada utilizando-se um esquema de injeção aleatória de eventos singulares, transitórios (SET) e comutação de bit (SEU), para levantamento de taxas relativas de erros, por simulação, e do respectivo impacto em área, por síntese. Para simular os efeitos da radiação no espaço, emprega-se um modelo com uma distribuição gaussiana de incidência de eventos de duração fixa, menor do que o período de clock, e com uma distribuição uniforme para seleção do sinal e do respectivo bit afetado. Ao longo da simulação, a contagem de erros é efetuada através da comparação dos dados gerados com um padrão de referência, sem erros. O método para avaliação de susceptibilidade proposto possibilita, através de rápidas iterações entre simulação e síntese, a obtenção de informações relevantes que permitem estimar a relação custo-benefício referente à adição de diferentes medidas de mitigação. A solução completa abrange o empacotamento dos dados resultantes da compressão, considerando tópicos como armazenamento temporário e controle da taxa de compressão, para acomodar flutuações na taxa de dados; multiplexação dos dados de diferentes bandas espectrais; formatação dos blocos de dados; e adição de codificação Reed-Solomon, para mitigar erros relativos ao enlace de transmissão. Dentre as contribuições do trabalho destaca-se: a avaliação de um compressor de imagens implementado em hardware com resultados que excedem os requisitos de projeto; a proposta de um método de avaliação de susceptibilidade que se diferencia pela injeção de SETs, pelo levantamento de taxas de erros e pelo tempo relativamente rápido de execução; uma estimativa melhor do que 100 vezes para redução na susceptibilidade do algoritmo de compressão com adição de mitigação de erros, obtida com o emprego do método proposto; e uma avaliação em hardware dos princípios envolvidos na concepção da solução completa, com resultados positivos.

A Rede de Telecomunicações Aeronáuticas (ATN) é uma rede global que interconecta redes terrestres a enlaces terra/ar usados para transportar comunicações relacionadas a serviços vitais para a segurança dos passageiros de uma aeronave, como as mensagens de gerenciamento de tráfego aéreo. Estes serviços têm requisitos restritos de qualidade de serviço, como atraso, disponibilidade e integridade. Recentemente a ICAO padronizou o uso da suíte de protocolos IPv6 como método de comunicação para ATN, incluindo o uso de redes IPv6 móveis. Entretanto, o uso de redes móveis sem um método de otimização de rota é ineficiente, saturando a rede de origem do roteador móvel, e adicionando atrasos inaceitáveis para serviços com necessidades de qualidade restritas, além de aumentar a probabilidade de falhas no caminho da comunicação, comprometendo a continuidade e integridade das mensagens. Ainda assim, a ICAO definiu que o uso de um método de otimização de rotas não é mandatório, até que a IETF defina uma técnica padrão para redes móveis. Diversas propostas têm sido feitas para uma técnica padrão de otimização de rotas em redes móveis, e este trabalho tem o objetivo de fazer uma análise comparativa de algumas destas propostas, tendo em vista o uso aeronáutico.

O desenvolvimento tecnológico da indústria aeronáutica tem sido, com o passar dos anos, fator de extrema importância para a sobrevivência do setor, uma vez que enquanto a concorrência faz com que as margens de lucro se tornem cada vez menores, o custo do combustível tem sido cada vez mais representativo nas despesas operacionais das companhias, fazendo com que qualquer medida que aumente a eficiência da aeronave tenha grande importância. O aumento do preço do petróleo vivido pelo mundo na última década tem acelerado a necessidade de estudo de tecnologias de redução de consumo das aeronaves, uma das tecnologias mais promissoras nesse sentido é a célula a combustível (CaC). O primeiro objetivo desse trabalho é promover uma discussão a respeito de quais tipos de células apresentam as melhores características para serem embarcadas em uma aeronave. São discutidas também diferentes aplicações de CaC nesse setor, como em substituição à auxiliary power unit - APU, às baterias ou à ram air turbine - RAT, e os projetos dos principais fabricantes de aeronaves. Por fim é realizada uma discussão a respeito da eletrônica de potencia a ser utilizada para o caso de uma célula a combustível substituindo uma RAT de uma aeronave típica pré-definida. São discutidas as principais características que podem ajudar a selecionar a topologia a ser empregada.

Neste trabalho são investigados os métodos e os dispositivos utilizados na supressão de interferência eletromagnética nos equipamentos aeronáuticos. Primordialmente, são tratados os métodos comumente empregados na indústria aeronáutica. São apresentados e analisados resultados das implementações experimentais realizadas por meio de simulação de circuitos eletrônicos. A principal contribuição desta tese de mestrado profissionalizante é a proposição de um método de escolha de dispositivos de supressão de interferência eletromagnética. Além disso, a possibilidade de servir como um guia de escolha de solução para supressão de interferência eletromagnética.