This work presents a technique for linear system identification in frequency subbands by using wavelet packets. The wavelet-packet decomposition tree is used to establish frequency bands where subband models are created. An algorithm is proposed to adjust the tree structure, in order to achieve a compromise between accuracy and parsimony of the model. In a simulated example involving the identification of an aircraft model, the results of the proposed technique are favorably compared with those of a standard time-domain method.An application of the technique in the context of fault detection is also proposed. Once the identification is carried out, the difference between the outputs of the plant and of the model in the established frequency bands can be used as a residual signal for the purpose of fault detection. Two analytical redundancy approaches are exploited: input-output and output-output consistency check. Simulation studies involving a servomechanism and a Boeing 747 are provided to illustrate the proposed technique. The results show that the wavelet-packet method compares favorably with a standard observer-based scheme in terms of after-fault residue amplification, detection delay and number of successful fault detections.

A RCS de um alvo é a energia espalhada por este ao receber a incidência de uma onda eletromagnética, a sua assinatura radar. A redução da RCS de uma aeronave requer um profundo conhecimento da interação da onda eletromagnética incidente neste objeto complexo. O estudo dessa interação por meio de cálculos matemáticos é bem aceito para objetos simples, mas apresentam restrições ao serem aplicadas a objetos complexos, mesmo considerando-se as ferramentas computacionais mais avançadas. O método proposto neste trabalho para o estabelecimento da RCS de objetos complexos é a medição em campo aberto de um alvo real estático, na faixa de freqüências de 8-12GHz, em medida biestática. Para a validação do procedimento, um conjunto de medições foi conduzido utilizando-se a aeronave AT-26 Xavante da FAB como alvo complexo, usando placas planas como objetos simples para a calibração do sistema. Os resultados experimentais encontrados para os alvos simples apresentam desvios baixos (<1dBm) para as medidas em campo aberto, permitindo a estimativa da RCS do alvo complexo e a determinação dos pontos que mais contribuem para o seu diagrama.

Uma nova técnica para a determinação da atitude de uma aeronave por interferometria GPS foi desenvolvida para superar as restrições operacionais dos algoritmos conhecidos e publicados. Esta nova técnica estima o sinal verdadeiro da medida da linha base que define o eixo-z do sistema de antenas GPS. Além disto, foi utilizada uma nova estratégia para reinício do algoritmo que reduz o tempo de convergência do mesmo. Este trabalho compreendeu as seguintes tarefas: desenvolvimento teórico do algoritmo; realização de simulações para comprovação em ambiente controlado do desempenho do algoritmo; realização de ensaios em solo com a utilização de uma base móvel para verificação da operação deste sistema; montagem do sistema numa aeronave para comprovação experimental do algoritmo em condições estáticas e dinâmicas; e análise e redução dos dados para verificação das características do algoritmo. Os resultados foram satisfatórios e as ferramentas desenvolvidas podem ser utilizadas nas seguintes aplicações: desenvolvimento de um sistema de baixo custo para a determinação da atitude com GPS de uma aeronave; desenvolvimento de soluções para determinação da trajetória exata de um veículo a partir das medidas de receptores GPS independentes; desenvolvimento de sensores de velocidades angulares utilizando receptores GPS; desenvolvimento de sensores de deformação mecânica com receptores GPS; e em outras aplicações de posicionamento de altíssima exatidão com receptores GPS (melhor do que 2mm @1s).

Redes ad hoc são um tipo de rede sem fio onde as estações fazem, também, o papel de roteadores de pacotes. Como o meio de transmissão é o ar, ficam susceptíveis a diversos tipos de ataques, em suas diversas camadas de protocolos. Uma das camadas mais inseguras é a de roteamento, camada 3 do modelo OSI da ISO. Alguns protocolos de roteamento ad hoc já propõe a integração de primitivas de criptografia para prevenção contra alguns ataques e garantir a autenticação das estações na rede. Para emprego militar, onde há uma divisão hierárquica entre as diversas mensagens que trafegam na rede, faz-se, ainda, necessário formar uma hierarquia entre as estações roteadoras, de forma que somente nós confiáveis possam executar esta tarefa entre os níveis de comando e tropas. Assim, a proposta deste trabalho é utilizar propriedades que aumentem a segurança das redes de comunicação ad hoc, aplicadas aos pacotes de roteamento com a finalidade de criar rotas com diferentes hierarquias e níveis de segurança. O desempenho da solução apresentada é caracterizado pelo tempo necessário para estabelecer uma rota segura pertencente a um dado nível hierárquico em função do número de saltos da rota e do número de usuários pertencentes ao nível hierárquico considerado.

Esta tese apresenta uma metodologia de implementação de diversas funções matemáticas de ponto-flutuante de alto desempenho para o processador digital de sinais (DSP) de ponto-fixo Blackfin ADSP-BF533 da Analog Devices através de aproximação polinomial. Foram implementadas as funções trigonométricas seno, co-seno, tangente e suas funções inversas, assim como funções logarítmica e exponencial. Será apresentado um meio para manipular valores ponto-flutuante em arquiteturas ponto-fixo, junto com estratégias de alto desempenho para aproximar e resolver funções através de polinômios. Comparações de desempenho serão feitas com a biblioteca matemática ANSI-C do processador Blackfin. Os resultados deste trabalho chegam a uma redução máxima de 85% do tempo de execução em relação à biblioteca desta arquitetura.

Os computadores de bordo de satélites devem ser projetados para utilização em ambiente espacial. Entre as características deste ambiente destaca-se a presença de diferentes tipos de radiação que podem alterar a operação dos componentes do computador de bordo, causando desde falhas temporárias até na perda total do satélite. Neste contexto, este trabalho apresenta uma análise do comportamento de memórias SRAM quando submetidas a radiação ionizante. Com esta finalidade foi desenvolvida uma plataforma composta por um sistema microprocessado que monitora em tempo real a ocorrência de falhas em memórias. Foram realizados diversos testes nos quais memórias SRAM foram submetidas a diferentes doses de radiação ionizante. As falhas detectadas incluem desde a mudança temporária de bits até a interrupção permanente do funcionamento da memória. Tais testes serviram para investigação do comportamento das memórias SRAM quanto à tolerância a ambientes espaciais com diferentes características.

Um pseudo-satélite para o GLONASS foi desenvolvido com o objetivo de dominar parte da tecnologia do sistema de posicionamento global da Federação Russa. Para alcançar este objetivo a implementação de um firmware, constituído pelas funções e operações a serem realizadas pelo pseudo-satélite referentes aos dados de navegação, bem como circuitos de geração e envio de dados, foi realizada. O firmware GLONASS foi carregado num circuito CPLD (complex programmable logic device), o que permitiu que fossem aplicados os conhecimentos adquiridos com o desenvolvimento do pseudo-satélite para o GPS. Resultados experimentais foram comparados a resultados de simulações, mostrando-se consistentes. Por fim, conclusões e propostas para futuros trabalhos são apresentadas.

Este trabalho investiga os principais aspectos envolvidos no problema da extração, a partir de imagens digitais, de parâmetros que caracterizam o tráfego de veículos, tais como fluxo (em veículos por hora), classificação por tamanho (pequeno, médio ou grande), separação entre veículos (em segundos ou em metros), velocidade média dos veículos (km/h) e faixa de rolamento. De início é efetuada uma revisão do estado da arte no que se refere a algoritmos para processamento digital de imagens. Uma comparação entre os algoritmos estudados é feita montando uma lista dos desafios propostos pelo conjunto dos trabalhos e avaliando a solução dada a cada desafio em cada algoritmo. Além de mostrar que o acompanhamento do movimento de porções da imagem ao longo dos quadros é o método que resolve mais desafios, o estudo mostra que nenhum dos algoritmos apresentados resolve todos os desafios. Como resultado adicional, são tabulados os desempenhos registrados pelos trabalhos estudados, resultando em uma referência para comparações de novos algoritmos criados. Em seguida é montado o banco de imagens típicas de tráfego, que inclui 8 de 11 condições de clima, iluminação e congestionamento listadas como comuns em situações reais de processamento de tráfego por vídeo. Na seqüência, um ambiente de processamento de imagens é desenvolvido de forma a auxiliar os estudos, padronizando a criação e o agrupamento de filtros de imagens. Efetua-se então um estudo mais detalhado dos algoritmos existentes, buscando-se definir o algoritmo a ser implementado para teste com o banco de imagens. Os algoritmos são divididos em três etapas principais (segmentação, detecção e determinação de parâmetros). Cada etapa é avaliada individualmente e a seguir combinações de etapas são avaliadas em conjunto. Como resultado, um novo algoritmo é proposto, envolvendo segmentação de ordem 2 (variação do gradiente) e detecção por sensores virtuais, como uma boa relação entre complexidade e eficiência. O algoritmo proposto é então descrito e implementado. Finalmente, o algoritmo proposto é testado usando-se as seqüências do banco de imagens, mostrando-se superior, em alguns aspectos, aos algoritmos estudados inicialmente.

Este trabalho apresenta um estudo de assinaturas de sinais de radar de alvos de geometrias simples e complexas, na faixa de freqüências de 8 - 12 GHz (banda X). Os alvos de geometrias simples estudados são: esfera, placa plana, disco, cilindro, cone e refletores de canto (diedros e triedro). Como alvo de geometria complexa caracterizado tem-se o modelo em escala da aeronave ERJ-145. Os diagramas de refletividade são obtidos em câmara anecóica, na condição quase-monoestática. A calibração do sistema de medidas, na banda X, é realizada pelo uso de uma lente de Luneberg e uma placa plana. Apresenta-se um amplo e detalhado arquivo de diagramas de RCS (Radar Cross Section), dos alvos de geometrias simples, cujas informações apóiam a caracterização do alvo de geometria complexa. A redução de RCS é também avaliada considerando-se os parâmetros geometria do alvo e a aplicação de Material Absorvedor de Radiação Eletromagnética (MARE). Entre os resultados coletados pode-se mencionar que o diedro de 50 apresenta uma redução de RCS, no ângulo de 0o, de 94% em relação ao diedro de 90, devido à contribuição da geometria. É também observado que a aplicação de MARE no diedro de 90 promove uma redução da sua RCS de 99%, em 10 GHz. A caracterização do modelo da aeronave ERJ-145 mostra a complexidade da análise de diagramas de RCS de alvos complexos.

A utilização de protocolos de comunicação em rede de computadores é uma prática que começou a ser difundida nos anos 60 e ultimamente tem passado por um grande crescimento em todas as áreas de aplicação; na indústria, nas escolas, nos escritórios e nos lares através da Internet. Os protocolos de comunicação em rede de computadores que se tornaram padrão foram os TCP/IP que através da Internet passaram a ser os mais utilizados no mundo. Atualmente crescem as implementações destes protocolos em sistemas embarcados, o número de dispositivos e utilitários domésticos conectados a Internet continuam aumentando. São eletrodomésticos, celulares, telefones com funções especiais, sistemas de segurança, câmaras de monitoramento, enfim uma gama muito grande de novos dispositivos conectados em rede. Neste trabalho será mostrada uma implementação de protocolos TCP/IP em um sistema embarcado que utiliza um sistema operacional multitarefas de tempo real que não possui os recursos existentes em um computador normal, um módulo GPS (Global Positioning System) da Tyco Electronics com micro-controlador da ST Electronics. Foram implementados os protocolos IP, ICMP, SLIP, ARP, UDP, TCP utilizados na pilha de protocolos TCP/IP e as aplicações de telnet, http e Daytime, com funções básicas, utilizando apenas 14 Kbytes de memória ROM (Flash) e 22 Kbytes de memória RAM de dados do sistema embarcado alvo. Também consta desta implementação, o desenvolvimento e testes de um driver para interface Ethernet de comunicação de dados entre um PC (Personal Computer) e o módulo GPS utilizando uma placa Ethernet padrão ISA.