Certain applications require topographic surveys below the vegetation cover. The use of radars with long wavelengths, such as L- and P-band, allows signal penetration through the forest volumetric structure. However, the interferometric phase center, resulting from this interaction, may be closer to or farther from the ground depending on the baseline and polarizations used. Recently, improvements in polarimetric synthetic aperture radar interferometry with the random volume over ground model have allowed the generation of terrain models with considerably increased accuracy. This work aims first at providing a theoretical background to support the comprehension of terrain model generation from the polarimetric and non-polarimetric SAR interferometry in regions with a dense vegetation cover. P-band data are provided by Bradar Indústria S/A. An analysis of the polarimetric model with full-polarimetric data is carried out. The analysis indicates the possibility of a robust terrain height estimation using only two polarizations, HH and HV. The dual-polarimetric method is then tested and compared with the non-polarimetric method. To evaluate the influence of the baseline on the estimations, short (20m) to very long baselines (145m) are used, to a flight height of 3.3km. Other contributions, such as the study of the influence of the horizontally and vertically polarized antennas phase center difference, as well as a variation of the spectral-based fine co-registration method with a phase offset calibration are presented.

Antenas e redes de antenas de microfita híbridas planas e cilíndricas, com patches retangulares e operando no modo TM11, são os tópicos deste trabalho. Alimentadas por pontas de prova coaxiais, diferentemente das convencionais, esses irradiadores podem exibir baixos níveis de polarização cruzada em seus planos H. Partindo da topologia híbrida convencional, antenas embutidas (flush-mounted microstrip antennas) são analisadas, projetadas, implementadas e ensaiadas na faixa do ISM da banda S. Modelos analíticos, como o da cavidade ressonante e o da corrente elétrica superficial, são utilizados na análise e no pré-projeto desses irradiadores. Procedimentos originais são estabelecidos para o cálculo das funções de Green de correntes verticais, enquanto que um novo modelo é proposto para caracterizar a ponta de prova coaxial de alimentação. Como resultado, a assimetria do diagrama de irradiação no plano E, ocasionada pela ponta de prova coaxial de alimentação, pôde ser descrita adequadamente. Estes modelos também são utilizados na análise e pré-projeto de redes lineares e circunferenciais de antenas híbridas. Com as dimensões de pré-projeto determinadas a partir dos modelos analíticos, otimizações foram conduzidas no HFSS de modo a estabelecer as dimensões de construção dos protótipos. Quatro antenas embutidas são confeccionadas em tecnologia SIW: um elemento plano, uma rede colinear de quatro antenas e dois elementos cilíndricos. Os bons resultados experimentais obtidos atestam os procedimentos estabelecidos para os projetos dos irradiadores e os processos de construção dos protótipos.

Desde sua origem, dispositivos de rádio freqüência têm sido utilizados como elementos chaves em cenários militares. Nos últimos anos em particular, radares de imageamento embarcado exercem um recurso único para suporte ao teatro de operações terrestres, provendo imagens com resoluções e tempos de resposta em par com as necessidades militares. Por consequência, obter formas de comprometer a utilização destes recursos se torna uma necessidade de garantia da soberania para forças armadas. Neste trabalho faz-se a classificação e análise de contramedidas de solo para inibir ou debilitar a utilização do Radar de Abertura Sintética (SAR). Para isso é feita a conceituação do SAR aeroembarcado em uma aeronave e a conceituação dos tipos de contramedidas eletrônicas, passivas e ativas, aplicáveis contra um SAR, enfatizando-se os jammers de ruído de solo. Simula-se um cenário contendo dois alvos pontuais e um jammer de ruído atuando como jammer de barragem e spot jamming. O efeito da interferência do jammer de ruído em um radar SAR embarcado, considerando-se o processador Range-Doppler, é avaliado nas imagens SAR analisando-se as influências na resolução dos dois alvos pontuais presentes na cena simulada. Por fim, são descritas as contra-contramedidas eletrônicas aplicáveis a um radar SAR.

A evolução da aviação militar tem mostrado a necessidade cada vez maior de aumento de energia elétrica disponível para garantir o funcionamento adequado de seus equipamentos de última geração. O aumento de potência de geração elétrica utilizando as tecnologias atuais acarreta o aumento direto de peso e a diminuição do desempenho da aeronave. A necessidade de aeronaves cada vez maiores implica na necessidade de utilização de grandes geradores. Uma solução para este problema é a geração e distribuição de energia elétrica em altas potências. O uso de tensão de 270 VDC tem sido encarado como uma das alternativas mais promissoras, por trazer valiosos benefícios a aeronaves de ataque, principalmente a redução do peso da cablagem, com melhoria no desempenho. Neste trabalho é realizado o estudo da viabilidade técnica da implementação desta tecnologia em aeronaves de combate já existentes e a possível utilização em aeronaves de concepção futura. É apresentada uma análise de confiabilidade comparando a tecnologia atual e o novo sistema, além de realizado o cálculo do impacto na redução do peso do sistema elétrico. São ressaltados os benefícios agregados à nova tecnologia.

O uso de radares de imageamento, como o radar de abertura sintética (SAR, do inglês: Synthetic Aperture Radar), tem sido cada vez mais comum. Eles podem ser encontrados em sistemas de alto custo como plataformas orbitais ou até em veículos aéreos não tripulados. A demanda crescente na obtenção de informações para tomada de decisões em curto espaço de tempo e avaliação da imagem em tempo real remete ao desafio do processamento de imagens SAR em tempo real. Diversas plataformas de hardware podem ser empregadas para o processamento de imagens SAR em tempo real - processadores de sinais digitais, unidade de processamento gráfico ou hardwares programáveis. Neste trabalho, propõe-se o uso de um computador de propósito geral para realizar a tarefa de processar e exibir a imagem SAR focalizada em tempo suficiente de modo que não haja acúmulo de dados sem processamento. Os testes realizados apresentam promissores resultados para o emprego desta plataforma de baixo custo em operações com aeronaves.

Técnicas de fusão de imagens têm papel importante em diversas áreas do conhecimento graças à possibilidade de concentrarem informações complementares e redundantes, sem distorcê-las, em uma única visualização que seja mais apropriada para interpretação humana ou automática. Há muitas maneiras de se efetuar a fusão de imagens e muitas variáveis a serem consideradas no processo. Este trabalho introduz uma parametrização estatística para avaliação dos fatores considerados em um processo de análise do desempenho de fusão de imagens baseada em transformada wavelet discreta (DWT). São propostos procedimentos experimentais para a avaliação dos resultados da fusão de imagens em função das variáveis envolvidas, através das combinações de diferentes tipos de wavelets, número de níveis de decomposição, imagens de teste e regras de fusão. A análise é efetuada via implementação computacional dos conceitos estatísticos de análise de variância (ANOVA). Os principais objetivos do trabalho são, portanto, definir um método consistente de análise para os resultados de desempenho de fusão de imagens e avaliar a influência das variáveis de projeto. É usado um procedimento automatizado de variação dos parâmetros de fusão baseada em DWT. Esta abordagem permite uma avaliação rápida e adequada de parâmetros e regras de fusão para a aplicação desejada e permite mudanças incrementais para adaptação a novos desenvolvimentos ou aplicações.

O trabalho apresentado nessa dissertação teve por foco o estudo de métodos de emprego da Transforma de Fourier, motivado pela aplicação em processadores de radares SAR, propondo descrições em VHDL sintetizáveis. Arquiteturas de acordo com os métodos Decimation In Time e Decimation In Frequency foram propostas e sintetizadas em FPGA, sendo os métodos DIT Radix-4 e DIF Radix-22 SDF estudados em detalhes. O equacionamento matemático foi devidamente apresentado, buscando familiarizar o leitor com formas de abordagem para transformação de DFTs em FFTs. Por fim demonstrou-se as vantagens do método DIF Radix-22 SDF em relação aos demais encontrados na literatura, realizando um maior detalhamento do seu funcionamento e aplicando o mesmo como elemento coprocessador de um processador Narrow Focus para radares SAR. Realizou-se ainda essa etapa de coprocessamento através de comunicação Ethernet também sintetizada em FPGA, apresentando nessa dissertação conceitos básicos sobre este protocolo de comunicação. Os resultados finais são então apresentados a respeito dos tempos de processamento da FFT e dos resultados obtidos em comparação com a transformada obtida pela ferramenta MATLAB, indicando possíveis adaptações a arquitetura proposta, sugerindo trabalhos futuros tanto na área da FFT e processamento de radares SAR, como estudos a respeito da comunicação entre computador e placa FPGA, como foi o exemplo do modelo Ethernet adotado.

Esta tese propõe e investiga um sistema de comunicação aeronáutico que reduz a degradação de desempenho do protocolo TCP em cenários onde a comunicação é frequentemente interrompida. O sistema proposto adota a suite de protocolos MIPv6 e sua extensão NEMO para gerenciar a mobilidade do roteador móvel responsável pela conexão entre a rede aviônica e a rede terrestre, o que também inclui a inserção de novas entidades de rede neste roteador e nos agentes locais (home agents) para que possa ser aumentado o desempenho do protocolo TCP quando é realizado o percurso de uma rota aérea. As seguintes entidades são desenvolvidas: (i) Uma entidade notificadora do estado de enlace, responsável pela identificação do estado de conectividade do enlace aéreo-terrestre; (ii) Uma entidade gerenciadora da rota aérea, dedicada ao processamento das informações sobre a rota e que também estima os períodos de tempo utilizados nas transmissões e ocorridas nas interrupções; (iii) Uma entidade que modifica o protocolo TCP e que implementa o ajuste de parâmetros e que também utiliza uma máquina de estados que determina as transmissões e as interrupções na execução do protocolo; e (iv) Uma camada de convergência que estabelece a comunicação entre as entidades definidas nos itens (ii) e (iii) acima. O desempenho do sistema de comunicação é obtido ajustando os parâmetros do temporizador de retransmissão e da janela de congestão do protocolo TCP. Os resultados indicam que o sistema proposto se mostra efetivo para lidar com as interrupções, além de apresentar um desempenho superior àqueles obtidos com o uso de protocolos convencionais.

Este trabalho apresenta os resultados obtidos para a implementação de um rastreador linear quadrático com restrições aplicado a um sistema de dinâmica rápida amplamente utilizado na literatura por meio de simulações e é consolidado experimentalmente por meio de ensaios em bancada. Este controlador foi recentemente proposto e tem como principais vantagens o baixo custo computacional, permitindo levar em conta restrições de entrada e estado da planta. O sistema consiste de dois carros conectados entre si por meio de uma mola, com apenas um atuador. O objetivo do controlador é conduzir o sistema até um valor de referência desejado e pré-estabelecido, respeitando restrições impostas nas variáveis de estado e controle. Uma restrição adicional foi estabelecida sobre a compressão da mola. De modo a respeitar o cumprimento das restrições e garantir estabilidade nominal ao sistema, impôs-se que os vetores com variáveis de estado, controle e perturbação devam permanecer dentro de um conjunto invariante onde as restrições de operação sejam satisfeitas. Dada a necessidade da medida dos valores dos estados e da perturbação, foi implementado um observador. Resultados obtidos por meio de simulação e ensaio em bancada comprovaram o funcionamento do controlador proposto, permitindo que o sistema tivesse o comportamento desejado mesmo na presença de perturbações gravitacionais inseridas que poderiam provocar um possível descasamento do modelo. Foi verificado o cumprimento das restrições impostas e um erro em regime permanente nulo, mesmo na presença de atrito seco não considerado.

Este trabalho investiga sistemas de navegação INS/GNSS auxiliado por medidas de baseline e ângulo GNSS. Os dados gerados para as simulações foram os dados IMU, dados GNSS e informações de baseline e ângulo GNSS. Estas informações, determinadas a partir de um sistema multiantenas para o posicionamento simples e relativo e no método direto, respectivamente, foram utilizadas como medidas auxiliares para a fusão INS/GNSS. Foi estudada a influência dessas medidas auxiliares nas estimativas de atitude do navegador, mais especificamente no ângulo de yaw, pois o acoplamento da dinâmica do sistema com este ângulo é fraco. Assim, a principal contribuição das medidas adicionais ocorre para este ângulo. Adicionalmente, foi feito um estudo da navegação INS/GNSS usando dados reais SIG-IMU/NAVCON para análise dos biase, baseado em um maior número de realizações, analisou-se a influência do valor de estimativa do erro de atitude do navegador INS/GNSS no erro máximo de posição. Uma interface gráfica foi aprimorada de modo a facilitar as mudanças nos parâmetros do sistema e as simulações dos vários casos, tais como navegação INS/GNSS sem auxílio e com auxílio de baseline e ângulo GNSS, falha do sinal GNSS e navegação INS/GNSS utilizando dados reais.