Fontes sintetizadas são subsistemas presentes em muitos sistemas de microondas empregados em áreas como telecomunicações, instrumentação e lógica rápida. Estes subsistemas são responsáveis pela geração de sinais com alta estabilidade em freqüência, senoidais ou não, e são formados por diversos circuitos interconectados. Dentre estes circuitos, o oscilador controlado por tensão ou VCO (do inglês "Voltage Controlled Oscillator") é um dos principais. Este trabalho apresenta contribuições para o dimensionamento de fontes sintetizadas em nível sistêmico e circuital. No primeiro, foram estudados o comportamento transitório no domínio do tempo e as características de ruído de fase no domínio da freqüência. Para levar em conta o efeito de não-linearidades no estudo de comportamento transitório, foi desenvolvido um programa de computador que resolve as equações diferenciais da fonte sintetizada. Este programa possibilita o cálculo de parâmetros temporais como o tempo de aquisição e outros. Para determinação do ruído de fase de fontes sintetizadas, foi escrito outro programa de computador que realiza a análise no domínio da freqüência. Este programa permite grande flexibilidade na descrição dos componentes da fonte sintetizada e serve como base para uma estratégia de otimização das características de ruído de fase. No nível circuital, foi abordado o projeto do VCO. Para tal, inicialmente foram estudados os osciladores de freqüência fixa. Este estudo foi aplicado no projeto, construção e caracterização de um protótipo a transistor bipolar e 1 GHz. Com base na experiência adquirida em osciladores de freqüência fixa, partiu-se então para o estudo de VCO's com o objetivo de estabelecer um procedimento de projeto. Este procedimento foi avaliado por meio da construção e caracterização de um protótipo. Os resultados obtidos foram plenamente satisfatórios, validando o procedimento desenvolvido.

Este trabalho apresenta a análise e simulação de Sistemas de Aquisição Serial com Filtro Casado, com detecção não coerente e varredura uniforme, para aquisição de seqüências pseudo-aleatórias em Sistemas de Comunicação por Espalhamento Espectral. A análise teórica é realizada em termos de probabilidade de falso alarme, probabilidade de detecção e tempo médio de aquisição para implementação de correlação analógica e digital. A análise teórica considera os seguintes efeitos: a) ruído gaussiano branco aditivo; b) seqüência pseudo-aleatória com forma de onda quadrada; c) fase da portadora desconhecida e d) diferença de freqüência entre os osciladores de transmissão e recepção. Para cálculo das estatísticas (falso alarme e detecção) para o caso de implementação da correlação analógica são usados resultados disponíveis na literatura. Para o caso de implementação da correlação digital desenvolve-se uma nova teoria. Para cômputo do tempo médio de aquisição utiliza-se uma teoria unificada que é aplicada ao caso particular do sitema de aquisição com filtro casado com estado de falso alarme não sorvedouro. As simulações são realizadas considerando as características do Sistema de Comunicação de Mensagem do SCD3. Além dos efeitos contemplados na análise teórica a simulação verifica os efeitos da limitação da banda passante da seqüência pseudo-aleatória e a interferência presente em ambiente de acesso múltiplo por divisão de códigos.

Após anos de pesquisa tornou-se possível construir Giroscópios a Fibra Óptica (GFO) com baixa deriva ("bias drift") e baixo coeficiente de ruído ("random walk"). Melhorias na relação sinal/ruído na detecção podem ser obtidas acoplando-se tanta potência quanto seja possível ao circuito óptico do GFO. O ruído de intensidade da fonte luminosa torna-se o componente majoritário de ruído na detecção quando a potência óptica que atinge o fotodetector é maior que algumas dezenas de microwatts, o que se tornou possível com a utilização de diodos superluminescentes (SLD) mais potentes, fontes luminosas superfluorescentes a fibra (SFS), ou ainda diodos laser multimodo. Este trabalho analisa as causas e experimenta um esquema de processamento de sinal que seja capaz de promover a redução do ruído de intensidade da fonte luminosa em torno da freqüência própria do Giroscópio a Fibra Óptica birrefringente, freqüência esta onde ocorre a demodulação do sinal. Desta forma conseguiu-se obter uma melhoria na relação sinal/ruído de 6,6 dB na detecção através de uma redução de 20,4dB na potência de ruído associada ao ruído de intensidade da fonte luminosa.

In this work, wavelet-based techniques are studxied for adaptive feature extraction in the time-frequency plane. Emphasis is placed on pattern recognition problems, in particular fault detection in control systems and classification / clustering electrocardiographic signals. In the context of fault detection, a technique for residue generation using wavelet filter banks is introduced. Numerical simulations show that the proposed method exhibits good noise rejection characteristics and robustness to transient inputs, either from commands or unmeasured exogenous disturbances. Results are compared to those obtained by a standard observer-based technique. Classification of electrocardiographic patterns is performed with a wavelet neural network, which employs an adaptive wavelet layer as a pre-processing stage to a perceptron classifier. Basic concepts involved, as well as aspects of training and initialization are discussed. Two modifications to the basic supervised training algorithm are proposed, namely the introduction of a bias component in the wavelets and the adoption of a weight decay policy. Results are interpreted with basis on the concept of superposition wavelets. A competitive wavelet network, inspired in Kohonen lavers, is proposed for means of pattern clustering. It was verified that this paradigm has some advantages over the conventional neural layers when patterns to be analyzed have a low signal to noise ratio. A hierarchical, multiresolutional procedure for performing clustering is also presented. Classification / clustering tests are carried out on signals taken from the MIT-BIH Arrhythmia Database.

Este trabalho apresenta a implementação e comparação de três técnicas distintas de visão computacional tridimensional a saber: Visão estéreo: correlação de imagens bidimensionais (2D); Fusão sensorial - uso de sensores distintos: câmera 2D + sensor de ultra-som unidimensionais (1D); Iluminação estruturada. Os algoritmos de visão computacional apresentados são basicamente implementações de trabalhos anteriores, realizados a partir de técnicas atualizadas de comprovada eficiência. As principais características avaliadas durante o estudo comparativo entre as três técnicas são: carga computacional (tempo de obtenção do dado 3D); Influência do meio (ruído devido a uma iluminação não uniforme, ofuscamentos, sombras); custo da infra-estrutura para cada técnica; análise de incertezas, precisão (repetibilidade) e acuidade. Optou-se pelo uso do software Matlab versão 5.1 para a implementação dos algoritmos, dada a facilidade de programação e depuração, além de ser muito difundido e utilizado no meio acadêmico, permitindo que os resultados desse trabalho sejam reproduzidos e verificados. São apresentados exemplos de visão tridimensional aplicados a tarefas de montagem robotizada do tipo pick-and-place".

Este trabalho trata do importante problema relacionado com o armazenamento, a recuperação e o reconhecimento de padrões em imagens digitalizadas no âmbito do Ministério da Defesa, mais especificamente no Comando da Aeronáutica - COMAER. Ele mostra a falta de uma sistemática padronizada no COMAER capaz de propiciar processamento apropriado de imagens digitalizadas tornando os sistemas existentes ineficientes. Uma metodologia foi desenvolvida para melhorar a eficiência dos sistemas existentes, facilitar o trabalho dos fotointérpretes, aumentar a precisão das informações armazenadas e recuperadas e reduzir o desperdício de recursos envolvidos. Esta metodologia pode servir como guia para implementação de um Aplicativo de Banco de Dados que atenda aos requisitos dos usuários e também às Normas e Procedimentos diários. Aplicou-se a metodologia de orientação a objeto para o desenvolvimento do protótipo de validação, utilizou-se da Metodologia OMT adaptada ao padrão UML para uma rápida e precisa modelagem do sistema, utilizando-se de ferramentas CASE e propiciando um desenvolvimento mais rápido. Esta estratégia adotada tornou possível a geração dos diagramas e documentação necessários de forma automática, utilizando-se de Ambientes de Programação que proporcionaram flexibilidade e agilidade no desenvolvimento. Em conseqüência disso pôde-se aproveitar melhor o tempo durante o processo de implementação.

O presente trabalho visa investigar o desempenho e a aplicabilidade de classificadores supervisionados neurais em imagens digitais provenientes de sistemas SAR. Os classificadores neurais desenvolvidos são redes feedforward com múltiplas camadas cujo treinamento foi realizado mediante o algoritmo back-propagation para funções de aprendizado baseadas em hipóteses distintas: o erro modificado de Fisher e o erro de Minkowski-r. O modelo baseado no erro modificado de Fisher forneceu um novo método de treinamento e conseqüente atualização dos pesos sinápticos da rede, além de um novo processo de atribuição de classes. A topologia da rede emprega o conceito de classificação de pixels envoltos por regiões de extração de informações, ou máscaras de extração de características, que se comportam como filtros sub-ótimos aprendidos com o objetivo de suavizar o efeito do ruído speckle da imagem SAR.Uma comparação sistemática do desempenho analisando-se os elementos constituintes dos classificadores neurais, tais como quantidade de camadas na rede e número de neurônios em cada camada, modificações nos parâmetros da função utilizada no processo de treinamento, e alterações no tamanho do vetor de características provenientes da imagem e na quantidade de amostras de treinamento apresentadas à rede foram realizadas. Os resultados foram obtidos a partir de uma imagem SAR real com ao menos quatro classes constituintes e uma outra simulada com somente duas, e comparados ao desempenho do classificador estatístico baseado na distância de Kullback-Leibler através do coeficiente de concordância Kappa. De um modo geral, o desempenho dos classificadores neurais mostrou-se comparável ou ligeiramente melhor ao do estatístico. Contudo resultados ainda melhores foram obtidos com a filtragem da mediana do mapa temático de classificação. O classificador de Minkowski-r=1,1 mostrou-se mais eficiente que as outras funções de aprendizado quanto ao menor tamanho da máscara de extração de características e à quantidade de amostras de treinamento.

Este trabalho descreve um modelo usando redes de computadores Ethernet para fazer oscilografia em tempo real de redes elétricas e também controle da qualidade da energia elétrica. No trabalho são sugeridos dois protocolos de comunicação que foram criados pelo autor para atingir os propósitos de monitoramento e controle. Também são apresentados implementações destes protocolos e também um hardware criado para testar o modelo proposto. No final são apresentados testes realizados com o modelo proposto.

Neste trabalho, é proposta a avaliação de desempenho de um sistema de comunicação operando em um enlace de dados entre aeronave e uma estação em solo. Ele é baseado no padrão DVB-H (Digital Video Broadcasting - Handheld) com adaptações. O enlace deve permitir alta taxa de transmissão, oferecendo confiabilidade e robustez. Aplica-se ao sistema uma técnica de FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum ou espalhamento espectral por saltos em frequência) para proteção contra interferência intencional e recepção indevida. Diversas configurações de espalhamento espectral, modulação e codificação de canal são modeladas e testadas. O sistema é testado sob canal AWGN (Additive White Gaussian Noise ou ruído branco gaussiano aditivo), interferência de banda estreita, interferência tonal e interferência pulsada. O desempenho do sistema, em valores de BER (Bit Error Rate, taxa de erro de bit), simulado em diferentes cenários, é usado para avaliar a proteção contra as interferências. Os resultados da simulação, de um modo geral, concordam com os efeitos esperados. O sistema DVB-H em si já possui boa proteção contra interferência tonal e a aplicação da técnica de espalhamento espectral usada consegue fornecer uma boa proteção contra interferência pulsada. A interferência de banda estreita é capaz de degradar mais severamente o desempenho e o ganho conseguido pelas medidas de proteção é menor neste caso, porém com ganhos ainda bastante significativos. As melhorias são propostas baseadas nas fraquezas do sistema sob os cenários de interferência simulados.

A geração e processamento de imagens em computadores envolve o processamento de quantidades massivas de elementos de imagem. Devido à grande demanda do mercado de entretenimento, as unidades de processamento gráfico, ou GPUs, evoluiram muito nas últimas décadas, caracterizando-se pela operação com grandes volumes de dados e pelo paralelismo massivo, atingindo volumes de operações superiores aos das CPUs. As GPUs foram concebidas inicialmente para o processamento gráfico e renderização de imagens 3D. Contudo, recentemente, fornecedores de hardware gráfico possibilitaram que programadores desenvolvessem código de propósito geral para suas arquiteturas por meio de interfaces específicas de programação. O novo uso para essas arquiteturas tornou-se muito interessante onde quer que processamento massivo, repetitivo e paralelizável fosse necessário. Neste trabalho apresenta-se uma discussão sobre as vantagens e desvantagens derivadas do uso da tecnologia CUDA para acelerar o processamento de dados brutos de um radar de abertura sintética (SAR) operando em tempo real. Propõe-se um modo de processamento em tempo real baseado na divisão dos dados brutos em blocos, ressaltando os ganhos e custos desta abordagem. Também são propostos critérios de viabilidade para esse modo de processamento baseado no tempo de processamento dos blocos e nos dados do sensor SAR. É introduzida a tecnologia GPGPU (General Purpose computing on Graphics Processing Unit) representada pelo CUDA. Além disso, apresentam-se uma descrição do processamento SAR, o paradigma GPGPU e a tecnologia CUDA. Apresentam-se também a implementação do processador SAR Range-Doppler em CPU (single-thread) e em CUDA e o seu teste em experimentos comparando o desempenho de execução de cada implementação e a análise da viabilidade de processamento nos termos definidos neste trabalho. Os resultados experimentais demonstram um ganho considerável de desempenho utilizando-se o CUDA, apontando-o como arquitetura propícia para síntese de imagens SAR de tempo real.