Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-07-08T14:11:15Z No. of bitstreams: 1 2014_JohnRobertMunozChavez.pdf: 2770568 bytes, checksum: ac9bc2e6f54c0a80db874126c197bc40 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-07-17T12:26:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_JohnRobertMunozChavez.pdf: 2770568 bytes, checksum: ac9bc2e6f54c0a80db874126c197bc40 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-17T12:26:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_JohnRobertMunozChavez.pdf: 2770568 bytes, checksum: ac9bc2e6f54c0a80db874126c197bc40 (MD5) / Na área da robótica móvel cada vez que um robô é posto a navegar em qualquer ambiente, torna-se necessário garantir a sua integridade física. Para evitar uma colisão providenciamse sensores cuja função é perceber o ambiente de trabalho a fim de estimar a posição dos obstáculos que possam surgir no seu caminho. Pensando nisso, foram desenvolvidas técnicas baseadas em metodologias reativas como a Zona Virtual Deformável (ZVD) que gera uma área de proteção ao redor do robô. O presente trabalho investiga a situação de um robô que possui a limitação de ter um sensor laser a frente, o que impede a percepção do obstáculo mesmo após tê-lo evitado, o que ainda pode por em risco a sua integridade. A partir daí propõem-se o desenvolvimento de um algoritmo para estimar a posição do obstáculo a frente do robô inclusive quando ele se encontra fora do alcance do sensor. Para realizar a estimativa da posição do osbtáculo, implementou-se o filtro de partículas integrado a uma ZVD, que vai se deformar pela interação do robô com o ambiente. A deformação da ZVD gera ações de controle para minimizar sempre a deformação, fazendo com que o robô evite a colisão. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In mobile robotics each time a robot is set to navigate in an environment, it is necessary to ensure their physical integrity. To avoid a collision with obstacles, sensors are employed to perceive the environment in order to estimate the position of the obstacles near the robot. Several techniques have been developed based on reactive methods such as Deformable Virtual Zone (DVZ) that generates a protective area around the robot. This work assumes that the robot has the limitation of having only one laser sensor forward, which prevents the perception of obstacle after it has been avoided, but can still be near the robot. Based on this assumption, an algorithm is proposed to estimate the position of obstacles detected ahead of the robot and to track them even when they are out of the sensor range. A particle filter is proposed to estimate the obstacle pose and it is integrated into a DVZ around the robot, which will be deformed according to the interaction of the robot with the environment. The deformation of the DVZ generates control actions that minimize deformation and help the robot to avoid the collision with detected obstacles.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Estatística, 2015. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2015-11-30T12:42:27Z No. of bitstreams: 1 2015_PauloHenriqueDouradoSilva.pdf: 9041166 bytes, checksum: 3d672fa250aa071f9747498f35ab5395 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2016-01-11T10:54:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_PauloHenriqueDouradoSilva.pdf: 9041166 bytes, checksum: 3d672fa250aa071f9747498f35ab5395 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-11T10:54:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_PauloHenriqueDouradoSilva.pdf: 9041166 bytes, checksum: 3d672fa250aa071f9747498f35ab5395 (MD5) / Nesta dissertação foram desenvolvidos modelos dinâmicos para dados de contagem quando estes apresentam quebras estruturais. Os métodos aqui desenvolvidos são baseados nos modelos de regressão dinâmica proposto por McCormick et al. (2012), e nos filtros de partículas propostos por Chopin (2007), Fearnhead e Liu (2007) e Caron et al.(2012). Inicialmente apresentam-se os principais aspectos metodológicos a respeito dos modelos dinâmicos, tais como os modelos dinâmicos lineares e os modelos dinâmicos lineares generalizados. Posteriormente, sãao abordados os principais métodos existentes na literatura sobre filtros de partículas. A partir desses estudos, propomos, também, extensões inéditas para o modelo de regressãao dinâmica e para o filtro de partículas de Chopin (2007) para a estimação de parâmetros estáticos, além dos estados do sistema. Tais algoritmos são denominados como Algoritmo de McCormick com parâmetros estáticos (McPE) e Filtro de Chopin com Aprendizado de Partículas (FChAP). Nesta dissertação desenvolvemos extensões para dados que apresentam superdispersão e/ou inalação de zeros por meio das distribuções Binomial Negativa, Poisson Inacionada de zeros e Binomial Negativa Inacionada de zeros. Tais modelos foram ilustrados por meio de dados simulados e, posteriormente, foram feitas aplicações a cinco séries temporais reais de dados de contagem. / In this thesis were developed dynamic models for count data when they have structural breaks, based on dynamic regression models proposed by McCormick et al. (2012), and particle lters proposed by Chopin (2007), Fearnhead and Liu (2007) and Caron et al. (2012). Initially we present the main methodological aspects about the dynamic models such as Dynamic Linear Models and Generalized Linear Dynamic Models. Subsequently, we present the main existing methods in the literature on particle lters. From these studies, we propose new extensions for dynamic regression model and the particle lter methods proposed by Chopin (2007) for the estimation of static parameters, in addition to the states. We named these new algorithms by McCormick algorithm with static parameters (McPE) and Chopin Filter with Particles Learning (FChAP). Based on McPE and FChAP, it was possible to develop extensions for data that show overdispersion and / or zero in ation through the Negative Binomial, Zero In ated Poisson (ZIP) and Zero In ated Negative Binomial (ZINB) distributions.Those models were illustrated using both simulated data and ve real counting time series data.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / Las estrategias de mantenimiento, ya sean correctivas, preventivas o predictivas, son fundamentales para extender el tiempo de vida de los equipos y maquinas en la industria. En particular, la monitorización y mantenimiento de la calidad de aceites en los transformadores está asociado al desarrollo de una serie de métodos tanto teóricos como aplicados. El más usado, tanto por costos como por los tiempos involucrados, es el tratamiento por regeneración de características químicas y dieléctricas. La mayoría de estos métodos requieren una monitorización en línea para estimar el tiempo exacto en que un aceite se regenera y logra una calidad adecuada para asegurar una larga duración. Sin embargo, en muchos casos este tipo de enfoques no se aplica, dependiendo el análisis de resultados que son obtenidos en pruebas de laboratorio; con la consiguiente extensión de los tiempos y costos asociados a esquemas de mantenimiento plani cado. El presente trabajo plantea el diseño e implementación de un sistema para la estimación y pronóstico del proceso de regeneración del aceite en transformadores de media potencia. Dicho sistema se basa en una caracterización del estado del aceite calculada a través de un ltro de partículas (clase de algoritmos Bayesianos de procesamiento secuencial de información), debido a la capacidad que exhibe este algoritmo en el manejo de modelos no-lineales con fuentes de incertidumbre no-Gaussianas. Con el n de obtener los valores óptimos a utilizar en el proceso de pronóstico, se consideran datos de muestras de aceite tomadas en un período de tiempo bien establecido. Las condiciones iniciales se determinan por medio de algoritmos de enjambre de partículas (PSO por sus siglas en inglés). El resultado son los valores más apropiados para el número de partículas y realizaciones del ltro a ser utilizadas en una implementación general. La validación del este trabajo se efectúa con datos obtenidos aplicados a otro transformador con similares características de potencia y voltaje. Los resultados de nidos demuestran que mejoran notablemente el pronóstico de regeneraci ón de aceites en términos de exactitud y precisión, mostrando un margen de error de 0;0521 en los valores pronosticados, este valor se obtiene, debido a mejores condiciones iniciales para el vector de estados que se usa en la implementación del ltro de partículas, permitiendo una plani cación más efectiva en el mantenimiento

Ingeniero Civil Electricista / En el presente informe se da cuenta del proceso de diseño e implementación de una metodología para la predicción de niveles de volatilidad de retornos financieros basada en modelos de volatilidad estocástica, sensibles al riesgo, y con entrada exógena. Dicha metodología se basa en modelos generalizados de heterocedasticidad condicional autoregresiva (GARCH por sus siglas en inglés), los que consideran que los retornos de activos financieros pueden ser explicados por información pasada, complementada con un proceso de innovación. En particular se utilizará el denominado modelo \emph{unobserved} GARCH (uGARCH), el que considera que es un proceso de innovación no observado que maneja la evolución de volatilidad en función del tiempo, implementado mediante un enfoque de filtrado Bayesiano sensible al riesgo que logra identificar periodos de alta volatilidad y relacionar dichos periodos con fenómenos que se observan posteriormente en indicadores de otros husos horarios. Para validar el modelo propuesto con datos reales se buscan indicadores de mercados que sean de relación cercana, pero que contengan una diferencia horaria significativa; como es el caso de los mercados asiático y latinoamericano, ya que tienen la mayor diferencia horaria posible y los principales países componentes mantienen una estrecha relación comercial. En efecto entre otras características, China es el mayor socio comercial para la venta de hierro Brasileño, por lo que información fundamental de sus variables macroeconómicas impactan en la valoración de ambos mercados. Finalmente el resultado de la implementación indica que para periodos de aumento de volatilidad en mercados emergentes latinoamericanos (representados con el índice MSCI LA), la predicción con filtro de partículas sensible al riesgo con entrada exógena dependiente del índice asiatico (MSCI ASIAXJ), es superior a la predicción del filtro de partículas clásico bajo los valores calculados de los indicadores propuestos, que además se evidencia gráficamente. En efecto, el valor del índice de predicción calculado en la muestra completa, es 50\% más favorable para el método propuesto, que el filtro de partículas clásico, diferencia que se hace aún más significativa cuando el efecto de la entrada exógena es relevante, llegando a ser 16 veces superior en ese caso.

Ingeniero Civil Electricista / El presente trabajo de memoria postula como objetivo el estudio del desempeño de filtros de partículas en el área del pronóstico y diagnóstico de fallas, modelando sistemas dinámicos no-lineales por medio de formas paramétricas. También se desarrollan diferentes estrategias de filtrado, las cuales evalúan la validez del estado estimado an base a la información pasada de la operación. Todas las estrategias se evalúan analizando el efecto de la variabilidad de los parámetros del modelo sobre el rendimiento en estimación, predicción y detección de anomalías Los filtros de partículas corresponden a técnicas basadas en representaciones empíricas de la dis- tribución de probabilidad del estado en modelos Bayesianos. En el contexto de un modelo dinámico, tales técnicas sirven para estimar los estados y parámetros variantes en el tiempo de dicho modelo. El uso de curvas de ajuste parámetricas permite expandir el uso previamente mencionado a modelos que además de incluir las componentes mencionadas poseen parámetros fijos en su definición. El rendimiento de los métodos estudiados fue evaluado mediante el uso de datos empíricos pro- venientes de pruebas experimentales. En particular, los datos usados corresponden a una estimación directa del crecimiento de una fractura axial en una placa del engranaje planetario de un helicóptero. Para abordar el problema, se determinó usar la función arcotangente hiperbólica como curva de ajuste, con el fin de modelar la propagación de la fractura del componente mecánico en el tiempo. Además, se establecieron mecanismos novedosos basados en la generación de proyecciones de trayectorias en el pasado de la curva de ajuste a partir del vector de estados del modelo para un instante determinado, mediante la cual se evalúa el verosimilitud histórica de la estimación proporcionada por el algoritmo haciendo uso de la distribución chi-cuadrado y su distribución acumulada complementaria. De esta forma, se analizó el desempeño de cinco filtros: uno que sólo incluye la curva de ajuste en su operación, y otros cuatro que generan proyecciones de trayectorias en el pasado, para distintas ventanas de tiempo histórico y distribuciones de evaluación. El análisis de los filtros entregó resultados regulares. El filtro sin proyección pasada tuvo un mejor desempeño a la hora de filtrar, y la predicción ofrecida por el mismo se mantuvo estable. Por otra parte, los filtros basados en el uso de proyecciones de trayectorias en el pasado y que evaluaban con la distribución chi-cuadrado presentaron signos de degeneración muestral para variabilidades muy altas en los parámatros de la curva de ajuste, pero ofrecieron capacidades de detección importantes. Por último se observó un alto nivel de degeneración muestral en los filtros que hacían uso de las proyecciones en el pasado pero que evaluaban con la distribución acumulada complementaria de la distribución chi-cuadrado, bajo todas las condiciones experimentales estudiados. Se concluye a partir del trabajo realizado que la variabilidad de los ruidos involucrados al usar formas paramétricas en el modelo de sistema influye fuertemente en los desempeños de los filtros, y que, en términos de desempeño, el filtro de partículas sólo con curva de ajuste tiene mejor desempeño que aquellos que hacen uso de proyecciones de trayectorias en el pasado.

Este trabajo de investigación explora el diseño e implementación de arquitecturas paralelas que permiten el procesamiento en paralelo de datos. Se consideró, como caso de estudio, el procesamiento en tiempo real del algoritmo del filtro de partículas para aquellas aplicaciones que requieren miles de ellas. En estos casos el algoritmo presenta un cuello de botella en el tiempo de ejecución debido al remuestreo, la única operación del algoritmo cuyo procesamiento no puede ser paralelizado en forma directa. El estudio tuvo como objetivos la revisión bibliográfica sobre los algoritmos de remuestreo e implentación del filtro de partículas y por último la proposición de arquitecturas digitales para un elemento de procesamiento para luego considerar arquitecturas con procesamiento distribuido. Se revisionaron las estrategias de paralelización del algoritmo de remuestreo y se llevó acabo una evaluación cualitativa y cuantitativa del comportamiento de las mismas. La estrategia seleccionada para las arquitecturas propuestas es el remuestreo distribuido que se basa en la distribución del remuestreo en grupos de partículas. De la evaluación se concluye que si se aumenta la cantidad de partículas por grupo se reduce el error en la estimación pero no sucede lo mismo si se aumenta la cantidad de grupos de igual cantidad de partículas. Se propusieron tres arquitecturas digitales basadas en el remuestreo distribuido. Las dos primeras arquitecturas se basan en el modelo computacional Dataflow y la tercera arquitectura es un arreglo de procesadores de propósito general que integran una arquitectura Single Instruction Multiple Data (SIMD). El primer diseño prioriza la tasa de procesamiento mientras que los otros dos el área de silicio requerida. Para reducir el área del elemento de procesamiento se recurrió a la multiplexación en tiempo de ciertos recursos computacionales. Se realizó un análisis comparativo en términos de tiempo de ejecución y área de silicio de las arquitecturas propuestas. Se observa que el multiplexado en tiempo de recursos resulta exitosa en la reducción del área total. Por otra parte a igual número de grupos de procesamiento instanciados resultará conveniente el Diseño 1 si se prioriza la tasa de procesamiento y el Diseño 2 si la prioridad es minimizar el área de silicio. El Diseño 3 no presenta ventaja respecto al Diseño 1 a pesar de disponer de un diseño regular y un elemento de procesamiento más versátil. / This research work explores the design and implentation of digital architectures that allows parallel data processing. The particle filtering in real time is considered as case study specially for those applications that requires thousands of particles. In those cases the algorithm presents a bottle neck in the execution time of the filter due to the resampling operation which can not be parallelized in a straight way. The study had as objectives the bibliographic revision of resampling algorithms and particle filter implementation and the proposition of digital architectures for processing elements that integrate a distributed processing architecture. The bibliographic revision of strategies to parallelize resampling algorithms was carried out. Further a quantitative and qualitative evaluation of the strategies was made. The distributed resampling strategy was choosen for the architecture implementations. This strategy is based on the distribution of the resampling operation into groups of particles. From the evalution it is concluded that: the estimation error of the filter is improved by increasing the number of particles per group. However, increasing the number of groups with equal quantity of particles does not reduce the error estimation. Three digital architectures were proposed based on distributed resampling. The two first architectures are based on the dataflow computational model and the third one is an array of general purpose processors that conforms a Single Instruction Multiple Data architecture (SIMD). First design is focused on maximizing the data processing rate meanwhile the two other designs are focused on reducing the required silicon area. In order to reduce the silicon area a time multiplexing of hardware resources was implemented. A comparison in terms of execution time and silicon area was carried out for the three proposed architectures. From this analysis is possible to observe taht the time multiplexing of hardware resources was successful in reducing the silicon area. Comparing Design 1 and Design 2 it is concluded that: for an equal number of processing groups instantiated Design 1 results more appropiate when data processing rate is important meanwhile Design 2 is the best option when the design goal is to reduce the silicon area. Finally Design 3 does not presents any advantage compared to Design 1 despite its more versatile processing element and its regular design.

Souza, D. A. Predição e monitoramento da vida útil remanescente de baterias aeronáuticas. 2016. 77f. Dissertação (Mestrado em Engenharia elétrica e da Computação) - Campus de Sobral, Universidade Federal do Ceará, 2016. / Submitted by Programa de Pós-Graduação Engenharia Elétrica e de Computação (secretaria_ppgeec@sobral.ufc.br) on 2017-02-01T16:29:31Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_dadesouza.pdf: 2712687 bytes, checksum: ab9342a53c8f7e103c022b0fcec1fcb7 (MD5) / Rejected by Ana Márcia Sousa (marciasousa@ufc.br), reason: Prezada, Favor concluir a submissão. Faltou o preenchimento dos campos: Título em inglês, citação e descrição. Também observamos que o título está todo em maiúsculo e os campos autor e orientador estão preenchidos de forma errada. Favor fazer como no guia de preenchimento, lembrando que apenas os sobrenomes compostos ficam juntos no campo sobrenome. Quanto ao trabalho o aluno precisa corrigir apenas a folha de aprovação de acordo com as normas bibliográficas que se encontram no site da biblioteca on 2017-02-02T12:13:11Z (GMT) / Submitted by Programa de Pós-Graduação Engenharia Elétrica e de Computação (secretaria_ppgeec@sobral.ufc.br) on 2017-02-03T14:01:51Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_dadesouza.pdf: 2712687 bytes, checksum: ab9342a53c8f7e103c022b0fcec1fcb7 (MD5) / Rejected by Ana Márcia Sousa (marciasousa@ufc.br), reason: Prezada, Favor verificar os campus: Autor, orientador, citação, descrição e título em inglês e fazer como está no guia de preenchimento que está na documentação enviada a você por ocasião do treinamento. Quanto a dissertação do aluno ainda falta corrigir o alinhamento da pág. de aprovação de acordo com o modelo da Normalização da UFC on 2017-02-03T14:58:11Z (GMT) / Submitted by Programa de Pós-Graduação Engenharia Elétrica e de Computação (secretaria_ppgeec@sobral.ufc.br) on 2017-02-07T15:54:14Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_dadesouza.pdf: 2712687 bytes, checksum: ab9342a53c8f7e103c022b0fcec1fcb7 (MD5) / Rejected by Ana Márcia Sousa (marciasousa@ufc.br), reason: Milleani, Infelizmente esta submissão continua incompleta. Por favor, faça com o guia que lhe enviei em mãos, do jeito dos exemplos para não ter que refazer. Ainda falta verificar os campus: Autor (incompleto), orientador (incompleto), descrição (incompleto) Quanto a dissertação do aluno ainda falta corrigir o alinhamento da pág. de aprovação de acordo com o modelo da Normalização da UFC. Você precisa entrar em contato com o aluno e pedir pra ele fazer a substituição do arquivo errado pelo corrigido. Aguardo, Márcia on 2017-02-08T10:46:04Z (GMT) / Submitted by Programa de Pós-Graduação Engenharia Elétrica e de Computação (secretaria_ppgeec@sobral.ufc.br) on 2017-02-08T20:58:04Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_dadesouza.pdf: 2711501 bytes, checksum: 89dae5f226ceb6e84f25e57c86aa358f (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Márcia Sousa (marciasousa@ufc.br) on 2017-02-09T12:24:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_dadesouza.pdf: 2711501 bytes, checksum: 89dae5f226ceb6e84f25e57c86aa358f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-09T12:24:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_dadesouza.pdf: 2711501 bytes, checksum: 89dae5f226ceb6e84f25e57c86aa358f (MD5) Previous issue date: 2017-01 / This dissertation presents a proposal for the prediction and monitoring of batteries in UAVs (Unmanned Aerial Vehicles). The applicability of batteries for aeronautical purposes has become quite common due to several advantages over the propellant combustion. However, it is important to use PHM (Prognosis and Health Monitoring) techniques as applied to UAV's equipment, where the Battery Remaining Useful Life (RUL) is supposed to be assessed in this case. This information can be used to aid decision-making on which missions must be assigned to the UAV before the next recharge. This paper presents the algorithms of the Extended Kalman Filter and Particle Filter for predicting Remaining Useful Life of Lithium Polymer (Li-Po) and Lithium Ion (Li-Ion) batteries, which are commonly used in UAVs. The proposed method uses data sets containing the profile of the voltage across the battery over time, where discharge is performed with constant current, current containing white noise, and random current. Several distinct current levels are considered, as an experimental workbench is developed for the test and generation of data sets used in this work. A database provided by NASA is also used for this purpose. The obtained results show that the introduced methodology present good considering the evaluated databases. / Este trabalho apresenta uma proposta para predição e monitoramento de baterias em VANTs (Veículos Aéreos Não Tripulados). A usabilidade de baterias para fins aeronáuticos tem se tornado bastante comum devido a diversas vantagens em relação a propulsores a combustão. Contudo, é importante o uso de técnicas de PMS (Prognóstico e Monitoramento de Saúde) de equipamentos do VANT, sendo que nesse caso deve ser avaliada a Vida Útil Remanescente (RUL- Remaining Useful Life) da bateria. Essa informação pode ser usada para auxiliar à tomada de decisão sobre quais missões são atribuídas ao VANT antes da próxima recarga. O presente trabalho apresenta o algoritmo do Filtro de Kalman Estendido e Filtro de Partículas para predição da Vida Útil Remanescente de baterias de Polímeros de Lítio (Li-Po) e Íons de Lítio (Li-Íon), em que estas são comumente usadas em VANTs. A metodologia proposta utiliza séries de dados contendo a evolução da tensão nos terminais da bateria ao longo do tempo, considerando que a descarga é feita com corrente constante, corrente com ruído branco e corrente aleatória. Diferentes níveis de corrente são considerados, de modo que uma bancada experimental foi desenvolvida para a realização de ensaios e geração das séries de dados usadas neste trabalho. Também foi empregada uma base de dados disponibilizada pela NASA. Os resultados demonstram que a metodologia proposta fornece bons resultados considerando as bases de dados testadas.

Ingeniero Civil Eléctrico / Desde hace algunos años que la disciplina especializada en el diagnóstico de fallas en sistemas y el pronóstico de eventos que pudieran afectar la salud de éstos, denominada Prognostics and Health Management (PHM), ha ido tomando cada vez más fuerza y ha empezado a consolidarse como una nueva área de la ingeniería. Esta disciplina tiene como eje principal la caracterización del estado de salud de los sistemas dinámicos, ya sea a través de enfoques probabilísticos, posibilísticos, o epistémicos, por nombrar algunos; siendo el enfoque probabilístico el adoptado en la presente Tesis. Dado que la mayoría de los sistemas se conciben mediante complejas relaciones que suelen establecerse en base a no linealidades e incertidumbre no necesariamente Gaussiana, el empleo de métodos secuenciales de Monte Carlo -también llamados filtros de partículas- ha tomado gran relevancia para el diagnóstico de la salud de los sistemas. Los filtros de partículas proveen una distribución empírica de probabilidad para los estados del sistema siguiendo un enfoque Bayesiano. Es muy frecuente que en rutinas de estimación, y en especial al usar filtro de partículas, algunas de las mediciones que debiesen proporcionar los sensores se pierdan de manera parcial o total. En el caso de una pérdida parcial, se propone una estrategia basada en la Teoría de Imputaciones Múltiples desarrollada en los años 60' que permite incorporar la incertidumbre que hay al perder solo parte de la información. Por otra parte, cuando se pierde acceso a la totalidad de las mediciones se puede hablar de un problema análogo al de pronóstico. Se propone un algoritmo que recibe como entrada una distribución empírica producto del final de una etapa de estimación basada en filtro de partículas, en la cual se propaga incertidumbre haciendo uso de sigma-points y del ajuste paramétrico de mezclas de Gaussianas para la aproximación de distribuciones de probabilidad. Además de los algoritmos anteriormente mencionados, en esta Tesis se presenta la deducción y demostración de una nueva medida de probabilidad de falla de sistemas en el contexto de monitoreo en línea, la cual modifica el estado-del-arte y abre nuevas ramas de investigación que pueden influir fuertemente en el desarrollo de nuevos sistemas de toma de decisiones. Los desarrollos presentados en esta Tesis abordan principalmente el caso del problema de estimación y pronóstico del Estado-de-Carga de baterías de ion-litio para el análisis y validación de los algoritmos que se proponen dada su relevancia en la autonomía de los dispositivos electrónicos que requieren procesamiento de información en tiempo real; tales como tablets, celulares, vehículos o micro-redes, por nombrar algunos ejemplos.

A tarefa de operar um veículo submarino durante missões de inspeção de ambientes estruturados como, por exemplo, duto de usinas hidrelétricas, é feita principalmente por meio de referências visuais e uma bússola magnética. Porém alguns ambientes desse tipo podem apresentar uma combinação de baixa visibilidade e anomalias ferromagnéticas que inviabilizaria esse tipo de operação. Este trabalho, motivado pelo desenvolvimento de um veículo submarino operado remotamente (ROV) para ser usado em ambientes com essas restrições, propõe um sistema de navegação que utiliza o conhecimento prévio das dimensões do ambiente para corrigir o estado do veículo por meio da correlação dessas dimensões com os dados de um sonar de imageamento 2D. Para fazer essa correlação é utilizado o ltro de partículas, que é uma implementação não paramétrica do ltro Bayesiano. Esse ltro faz a estimação do estado com base nos métodos sequenciais de Monte Carlo e permite trabalhar de uma maneira simples com modelos não lineares. A desvantagem desse tipo de fusão sensorial é o seu alto custo computacional o que geralmente o impede de ser utilizado em aplicações de tempo real. Para que seja possível utilizar esse ltro em tempo real, será proposto neste trabalho uma implementação paralela utilizando uma unidade de processamento gráco (GPU) da NVIDIA e a arquitetura CUDA. Neste trabalho também será feito um estudo da utilização de duas congurações de sensores no sistema de navegação proposto neste trabalho. / The task of navigating a Remotely Operated underwater Vehicles (ROV) during inspection of man-made structures is performed mostly by visual references and occasionally a magnetic compass. Yet, some environments present a combination of low visibility and ferromagnetic anomalies that negates this approach. This paper, motivated by the development of a ROV designed to work on such environment, proposes a navigation method for this kind of vehicle. As the modeling of the system is nonlinear, the method proposed uses a particle lter to represent the vehicle state that is a nonparametric implementation of the Bayes lter. This method to work needs a priori knowledge of the environment map and to make the data association with this map, a 2D image sonar is used. The drawback of the sensor fusion used in this work is its high computational cost which generally prevents it from being used in real time applications. To be possible for this lter to be used in real time application, in this work is proposed a parallel implementation using a graphics processing unit (GPU) from NVIDIA and CUDA architecture. In this work is also made a study of two types of sensors conguration on the navigation system proposed in this work.

In this thesis we propose a novel approach for tracking multiple objects using structural information. The objects are tracked by combining particle filter and frame description with Attributed Relational Graphs (ARGs). We start by learning a structural probabilistic model graph from annotated images. The graphs are then used to evaluate the current tracking state and to correct it, if necessary. By doing so, the proposed method is able to deal with challenging situations such as abrupt motion and tracking loss due to occlusion. The main contribution of this thesis is the exploration of the learned probabilistic structural model. By using it, the structural information of the scene itself is used to guide the object detection process in case of tracking loss. This approach differs from previous works, that use structural information only to evaluate the scene, but do not consider it to generate new tracking hypotheses. The proposed approach is very flexible and it can be applied to any situation in which it is possible to find structural relation patterns between the objects. Object tracking may be used in many practical applications, such as surveillance, activity analysis or autonomous navigation. In this thesis, we explore it to track multiple objects in sports videos, where the rules of the game create some structural patterns between the objects. Besides detecting the objects, the tracking results are also used as an input for recognizing the action each player is performing. This step is performed by classifying a segment of the tracking sequence using Hidden Markov Models (HMMs). The proposed tracking method is tested on several videos of table tennis matches and on the ACASVA dataset, showing that the method is able to continue tracking the objects even after occlusion or when there is a camera cut. / Nesta tese, uma nova abordagem para o rastreamento de múltiplos objetos com o uso de informação estrutural é proposta. Os objetos são rastreados usando uma combinação de filtro de partículas com descrição das imagens por meio de Grafos Relacionais com Atributos (ARGs). O processo é iniciado a partir do aprendizado de um modelo de grafo estrutural probabilístico utilizando imagens anotadas. Os grafos são usados para avaliar o estado atual do rastreamento e corrigi-lo, se necessário. Desta forma, o método proposto é capaz de lidar com situações desafiadoras como movimento abrupto e perda de rastreamento devido à oclusão. A principal contribuição desta tese é a exploração do modelo estrutural aprendido. Por meio dele, a própria informação estrutural da cena é usada para guiar o processo de detecção em caso de perda do objeto. Tal abordagem difere de trabalhos anteriores, que utilizam informação estrutural apenas para avaliar o estado da cena, mas não a consideram para gerar novas hipóteses de rastreamento. A abordagem proposta é bastante flexível e pode ser aplicada em qualquer situação em que seja possível encontrar padrões de relações estruturais entre os objetos. O rastreamento de objetos pode ser utilizado para diversas aplicações práticas, tais como vigilância, análise de atividades ou navegação autônoma. Nesta tese, ele é explorado para rastrear diversos objetos em vídeos de esporte, na qual as regras do jogo criam alguns padrões estruturais entre os objetos. Além de detectar os objetos, os resultados de rastreamento também são usados como entrada para reconhecer a ação que cada jogador está realizando. Esta etapa é executada classificando um segmento da sequência de rastreamento por meio de Modelos Ocultos de Markov (HMMs). A abordagem de rastreamento proposta é testada em diversos vídeos de jogos de tênis de mesa e na base de dados ACASVA, demonstrando a capacidade do método de lidar com situações de oclusão ou cortes de câmera.