Em um cenário de guerra, informações concretas de localização do alvo e de identificação, de fácil entendimento e precisão são peças chaves na tomada de decisões. Informações de vários sensores vindas de locais, fontes e formatos diferentes são geradas e devem ser apresentadas de forma clara e objetiva a um operador, que irá de acordo com a análise destas informações, coordenar uma ação que resulte em uma operação com maior chance de sucesso. Neste caso, a localização de possíveis alvos e o rastreio dos mesmos é de crucial importância na tentativa de identificar uma possível ameaça ou um acompanhamento dos movimentos do inimigo. Utilizando dois tipos de sensores, radar e sensores passivos, é possível obter um rastreio mais preciso de certo alvo e a eliminar alvos falsos. Isto melhora a qualidade e confiabilidade das informações apresentadas ao operador, o que torna a tomada de decisão mais segura e a ação mais certeira. Este trabalho apresenta uma técnica de rastreio passivo de alvos utilizando dois sensores passivos que medem o azimute e a elevação da onda eletromagnética emitida por um alvo. Utilizando um modelo dinâmico que descreve as variáveis de estado de um alvo aéreo manobrável e um modelo não linear de medidas, que relaciona o estado do alvo, em coordenadas cartesianas, com as medidas angulares dos sensores, mostra-se como um filtro estendido de Kalman pode ser utilizado para a estimativa da trajetória do alvo quando se usa equações de triangulação para a determinação da localização. Os resultados das simulações são analisados em termos de do erro de predição da trajetória para alvos com diferentes manobrabilidades e da precisão de medidas angulares dos sensores passivos.

A compressão de vídeos é amplamente utilizada em Blu-rays, por fontes de streaming de vídeos na internet e também por vários serviços de transmissão de HDTV. É um processo onde se reduz a quantidade de dados necessários para representar um stream de vídeo, com a restrição de possuir uma qualidade mínima aceitável. Obviamente, esta qualidade mínima dependerá da aplicação, que pode ser um vídeo conferência ou uma transmissão de HDTV, por exemplo. A maioria dos padrões de compressão de vídeo como o H.264/AVC possui um codificador de alta complexidade e um decodificador de baixa complexidade, mas em aplicações de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT) geralmente o hardware embarcado apresenta capacidade de processamento inferior. Em geral, quando estes VANTs são capazes de comprimir vídeos, a mídia resultante apresenta qualidade reduzida. Com base nos conceitos propostos por Bhaskaranand e Gibson, esta dissertação apresenta um algoritmo de estimação de movimento que pode ser implementado diretamente em qualquer codificador H.264 para produzir vídeos decodificáveis por qualquer decodificador deste padrão. Como resultado, obtém-se uma redução significativa na complexidade da codificação do padrão e um pequeno aumento na taxa de bits.

We introduce in this Thesis several particle filter (PF) solutions to the problem of collaborative emitter tracking. In the studied scenario, multiple agents with sensing, processing and communication capabilities passively collect received-signal-strength (RSS) measurements of the same signal originating from a non-cooperative emitter and collaborate to estimate its hidden state. Assuming unknown sensor noise variances, we derive an exact decentralized implementation of the optimal centralized PF solution for this problem in a fully connected network. Next, assuming local internode communication only, we derive two fully distributed consensus-based solutions to the problem using respectively average consensus iterations and a novel ordered minimum consensus approach which allow us to reproduce the exact centralized solution in a finite number of consensus iterations. In the sequel, to reduce the communication cost, we derive a suboptimal tracker which employs suitable parametric approximations to summarize messages that are broadcast over the network. Moreover, to further reduce communication and processing requirements, we introduce a non-iterative tracker based on random information dissemination which is suited for online applications. We derive the proposed random exchange diffusion PF (ReDif-PF) assuming both that observation model parameters are perfectly known and that the emitter is always present. We extend then the ReDif-PF tracker to operate in scenarios with unknown sensor noise variances and propose the Rao-Blackwellized (RB) ReDif-PF. Finally, we introduce the random exchange diffusion Bernoulli filter (RndEx-BF) which enables the network of collaborative RSS sensors to jointly detect and track the emitter within the surveillance space.

Esta dissertação realiza um estudo acerca dos efeitos decorrentes da não-linearidade da curva característica de moduladores eletro-ópticos Mach-Zehnder em enlaces fotônicos empregados em sistemas radar, visando duas aplicações: transmissão de formas de onda de sinais radar com modulação intrapulso; e geração de portadoras para sinais radar na faixa de micro-ondas e de ondas milimétricas por meio de sistemas multiplicadores de frequência. A promissora área de RF em Fotônica tem possibilitado a expansão das capacidades de sistemas de telecomunicações e sistemas de processamento de sinais em caráter dual, isto é, tanto em aplicações comerciais quanto em projetos de Defesa. Sendo o radar um sistema essencial utilizado no âmbito civil e militar, suas funcionalidades podem ser aprimoradas por meio da implantação de subsistemas baseados em técnicas fotônicas. O comportamento de diferentes formas de onda empregadas em sinais radar, quando transmitidos por um enlace fotônico, pode influenciar no desempenho do sistema. São analisados os efeitos provocadas pela transmissão de pulsos com modulação linear e não-linear de frequência (LFM e NLFM) por um enlace fotônico, em que a não-linearidade do modulador, polarizado no ponto de quadratura, resulta em uma função de transferência de terceira ordem. Adicionalmente, a geração de portadoras para pulsos radar com frequências nas faixas de micro-ondas e de ondas milimétricas, que apresentem alta estabilidade e baixo ruído de fase, é um desafio para a eletrônica convencional e compõe um requisito crítico para a operação do radar. Sistemas multiplicadores de frequências baseados em moduladores Mach-Zehnder, polarizados na região não-linear de sua curva, realizam essa função a partir de um sinal de referência com frequência mais baixa. É descrito um método analítico para inferir expressões exatas para a potência óptica e a corrente elétrica na saída do enlace fotônico com moduladores dual drive e moduladores dual parallel, permitindo especificar com precisão a intensidade dos harmônicos e a relação entre eles. Estas expressões são comparadas com resultados aproximados presentes na literatura e não requerem limitação de operação em regime de pequenos sinais. Simulações computacionais e resultados experimentais comprovam a eficiência do método e identificam a criticidade que os parâmetros dos dispositivos utilizados têm no espectro óptico e elétrico do sinal resultante.

The advancement of renewable energies is dependent on the reduction of the costs involved. One way to diminish the maintenance costs and increase the lifetime of wind turbines is to mitigate the loads and fatigue experienced by their components. Present commercial wind turbine control systems rely usually on feedback. As the control system can act only on errors that are already present, the regulation quality is restricted due to the large rotor inertia. In this work a H2 feedforward blade pitch controller is designed using an algorithm optimized for preview control. The used design method is more computationally efficient and numerically stable than the ones adopted in the preceding literature. The control objectives of the feedforward controller are to regulate the generator speed, reduce tower loads and preserve the pitch system. The controller input is a previewed effective wind speed estimate measured by a LIDAR detector. The validation of the system performance is made with aeroelastic simulations of a reference wind turbine equipped with both baseline and feedforward-enhanced controllers. The simulations are made using the FAST simulator with input wind provided by TurbSim. The results show that the designed controller is able to reduce generator speed fluctuations, tower loads and pitch activity without reducing the generated power, contributing to the turbine lifetime and hence decreasing the cost of energy. The work indicates the feasibility and effectiveness of the design technique and lays ground for future works on the area of feedforward wind turbine pitch control.

Este trabalho de pesquisa propõe um Método de Gerenciamento de Energia para Nós de Redes de Sensores sem Fio denominado MGERSF. Diante deste contexto, concebeu-se o MGERSF, como uma possível solução para algumas dificuldades existentes e inerentes ao gerenciamento de energia em redes de sensores sem fio. Durante o desenvolvimento desta pesquisa, verificou-se que a aplicação do MGERSF não se tratava apenas de um conjunto de boas práticas, mas sim de um método definido e caracterizado em sete passos por um conjunto de aplicações de conceitos técnicos e/ou científicos. A verificação da aplicação do método proposto foi realizada por meio de um estudo de caso. Ela envolveu a implementação, sem completeza, de três experimentos que possibilitaram a aquisição de dados de alguns sensores. Neles, aplicou-se, paulatinamente, o método MGERSF. Os resultados obtidos, a partir da realização destes experimentos, se mostraram satisfatórios.

Existe uma crescente demanda por um controle de qualidade preciso na indústria automotiva e isto exige que sejam inspecionados todos os produtos em tempo hábil e não apenas um pequeno conjunto de amostras. Os veículos necessitam reduzir cada vez mais o seu peso a fim de aumentar o desempenho e diminuir o consumo e, geralmente, para cumprir este objetivo, retira-se massa das carrocerias diminuindo as margens de erro em relação à integridade estrutural. Os pontos de solda usados na união de peças da carroceria têm grande influência na integridade estrutural de um veículo. Várias técnicas de avaliação não destrutivas e em tempo real de pontos de solda tem sido investigadas. Este estudo foca na investigação da termografia passiva, efetuando a captura da imagem térmica da solda logo após o processo, para inspeção online de carrocerias de automóveis diferentemente da abordagem ativa que é encontrada nos estudos atuais nos quais são utilizados fontes externas para excitar o sistema. Com esta técnica pode-se ler a distribuição de temperatura em uma determinada área por meio da imagem termográfica que permite a visualização artificial da luz dentro do espectro infravermelho. Para validação do método, relacionou-se a qualidade dos pontos de solda avaliada por quatro diferentes técnicas consolidadas: análise microestrutural, medição de diâmetro por ensaio de arrancamento, ensaio de tração-cisalhamento e medição da profundidade de indentação. Os corpos de prova foram confeccionados com chapas de aço CR4 com 0,7 mm de espessura e soldadas com diferentes níveis de corrente desde 7 até 18 kA. O intervalo de correntes entre 12 e 14 kA mostrou características satisfatórias em relação a desempenho mecânico, aspecto superficial e viabilidade durante o processo. Estes resultados foram, então, relacionados às medições por termografia a fim de encontrar um fator de correlação e depois validar a aproximação. Foi encontrada uma porcentagem de acerto de 82,5%, sendo considerado plausível para aplicações na indústria automotiva.

Nesta dissertação, os principais conceitos de MEMS, suas aplicações, processos de fabricação, componentes e sistemas são abordados. O objetivo desta dissertação é o estudo detalhado de chaves MEMS para aplicações em RF, que apresentam bom comportamento em altas freqüências e com potencial de melhoria em sua banda de operação. Em particular, aprofundou-se o estudo para o caso de uma chave MEMS de membrana capacitiva paralela sobre um guia de onda coplanar ou CPW - Coplanar Waveguide. O objetivo foi o de ampliar sua banda de operação, mantendo-se outras especificações inalteradas. Partindo-se de uma chave com banda de operação nula para critérios de perda de retorno e isolação mínimas iguais a 20 dB, com alteração na geometria da chave foi possível obter-se uma banda de 28 GHz e posteriormente ampliá-la para 31 GHz, praticamente sem alteração nas demais características elétricas. / In this thesis, the main concepts of MEMS, their application, fabrication processes, components and systems are addressed. The objective of the thesis is a detailed study of MEMS switches for RF applications, that present good performance at high frequencies and with a potential for bandwidth improvement. More specifically, the study was deeply conducted for shunt capacitive membrane MEMS switches over CPW - Coplanar Waveguide. In this case, the objective was to enlarge the operation bandwidth, keeping the other specifications unchanged. Starting with a switch with null operational bandwidth for criteria of minimum return loss and isolation of 20 dB, after a modification in the switch geometry, it was possible to obtain an operational bandwidth of 28 GHz and then to enlarge it to 31 GHz, keeping almost unchanged the other electric characteristics.

Nesta dissertação, os principais conceitos de MEMS, suas aplicações, processos de fabricação, componentes e sistemas são abordados. O objetivo desta dissertação é o estudo detalhado de chaves MEMS para aplicações em RF, que apresentam bom comportamento em altas freqüências e com potencial de melhoria em sua banda de operação. Em particular, aprofundou-se o estudo para o caso de uma chave MEMS de membrana capacitiva paralela sobre um guia de onda coplanar ou CPW - Coplanar Waveguide. O objetivo foi o de ampliar sua banda de operação, mantendo-se outras especificações inalteradas. Partindo-se de uma chave com banda de operação nula para critérios de perda de retorno e isolação mínimas iguais a 20 dB, com alteração na geometria da chave foi possível obter-se uma banda de 28 GHz e posteriormente ampliá-la para 31 GHz, praticamente sem alteração nas demais características elétricas. / In this thesis, the main concepts of MEMS, their application, fabrication processes, components and systems are addressed. The objective of the thesis is a detailed study of MEMS switches for RF applications, that present good performance at high frequencies and with a potential for bandwidth improvement. More specifically, the study was deeply conducted for shunt capacitive membrane MEMS switches over CPW - Coplanar Waveguide. In this case, the objective was to enlarge the operation bandwidth, keeping the other specifications unchanged. Starting with a switch with null operational bandwidth for criteria of minimum return loss and isolation of 20 dB, after a modification in the switch geometry, it was possible to obtain an operational bandwidth of 28 GHz and then to enlarge it to 31 GHz, keeping almost unchanged the other electric characteristics.

A eletrônica embarcada teve um expressivo ganho de espaço dentro dos veículos ao longo dos últimos anos, mais especialmente no que se refere ao gerenciamento eletrônico do motor á combustão, uma vez que a inteligência empregada nesse sistema vem sofrendo constante evolução, sendo uma das evoluções, a utilização da estratégia FLEX de gerenciamento. O domínio das técnicas de controle de um motor á combustão interna torna-se desafiador em sua própria natureza, haja vista que envolve conceitos heterogêneos e concorrentes entre si em se tratando de aspectos de engenharia. Dessa forma, ainda é restrito o número de profissionais com conhecimento e competência para desenvolver atividades relacionadas ao gerenciamento desse sistema. Esse projeto teve por intuito o emprego de um empenho intelectual realizado em equipe a fim de desenvolver uma unidade de gerenciamento referente ao controle de um motor á combustão interna com estratégia FLEX de gerenciamento, tornando possível a inserção da cultura do estudo de gerenciamento de motores FLEX dentro das universidades, tais como, FATEC-Santo André, Escola Politécnica da USP e principalmente, a FATEC- Sorocaba. Para esse desenvolvimento, uma unidade já existente foi utilizada, sendo a mesma aplicada em seu projeto primitivo no Gol 1.6 com gerenciamento à gasolina e totalmente reprojetada na em seu firmware para o veículo VW Polo 1.6 na atual ocasião. Agora em uma aplicação FLEX, a partir de técnicas de controle, foi possível alcançar resultados similares aos observados na unidade original que equipa o veículo. Embora os resultados obtidos tenham limitações devido às condições de uso do veículo, estrutura da instituição e também do tempo disponível para esse desenvolvimento, foi possível entender e compreender diversos fatores antes maculados pela distância do contato direto com um sistema de gerenciamento real aplicado em um motor à combustão interna. Ademais, dentro das limitações citadas, os resultados obtidos mostraram-se bastante satisfatórios. / The embedded electronics had an expressive gain of space within the vehicles over the last years, more especially regarding the electronic management of the combustion engine since the intelligence employed in this system has been under constant evolution, being one of the evolutions, the use of the FLEX management strategy. The domain of control techniques of an internal combustion engine becomes challenging in its own nature since it involves heterogeneous concepts and competing with each other in the engineering aspects, in this way, the fluency in activities related to the management of this system is very rarefied in the professional and academic environment. The purpose of this project was the use of an intellectual commitment made in a team to develop a management unit for the control of an internal combustion engine with FLEX management strategy, making possible the insertion of the FLEX engine management study culture within the universities, such as, FATEC-Santo André, Polytechnic School of USP and mainly, FATEC-Sorocaba. For this development, an already started unit was used, being applied in its original design in Gol 1.6 with gasoline management and totally redesigned in its firmware for Polo 1.6 in the current occasion, now in a FLEX application, from techniques of control, it was possible to achieve results similar to those observed in the original unit equipping the vehicle. Although the results obtained have limitations due to the conditions of use of the vehicle, structure of the institution and also the time offered for this development, it was possible to understand several factors previously tainted by the distance of direct contact with a real management system applied in a motor to the internal combustion, in addition, within the mentioned limitations, the obtained results were shown quite satisfactory.