O filtro de Kalman ée uma ferramenta que tem sido o assunto de várias pesquisas e aplicações, particularmente na área de navegação. Isto se deve basicamente a relativa simplicidade e robustez natural do filtro. Será apresentada neste trabalho análise da aplicação do filtro de Kalman à detecção e rastreamento de alvos móveis. O cenário do trabalho ée composto pelo controle de tráfego aéreo que recebe informações em solo de diferentes tipos de aeronaves via datalink. Será estudada a detecção de duas aeronaves no momento do seu cruzamento. Inicialmente será apresentado o estudo da modelagem de uma aeronave, a simulação da dinâmica látero direcional e as equações da trajetória para um e dois alvos. Em seguinda, será utilizado o filtro de Kalman para rastreio e detecção dos alvos, que é, basicamente, um conjunto de equações matemáticas que implementam um algoritmo corretor/preditor. Foi observado como o erro entre a trajetória real e a estimada ée influenciado pela variação de diversos parâmetros. ÉE feita a análise de sensibilidade em relação aos seguintes parâmetros: covariância do processo, covariância do ruído da medida, taxa de atualização do filtro, velocidade das aeronaves, tempo de perda dos sensores e mudança na manobra. Desde que sejam respeitados os limites de operação dos parâmetros citados anteriormente, os bons resultados qualificam o filtro de Kalman como uma potencial ferramenta para rastreamento e detecção de duas aeronaves no momento de cruzamento.

Este trabalho considera um sistema aéreo autônomo não propulsado, lançado de aeronave, controlado por canards, utilizando guiamento terminal com realimentação visual, cujo objetivo é chegar a um determinado alvo em solo com o menor desvio possível. É desenvolvido o modelo não-linear com seis graus de liberdade do artefato. O sistema de controle é projetado em uma determinada condição de voo e os ganhos obtidos são extrapolados para todo o envelope utilizando técnicas de otimização numérica, dados os requisitos de desempenho desejados. É desenvolvido um simulador de voo baseado em imagens de satélite capaz de gerar imagens de uma câmera embarcada no artefato. É implementado um método de análise das imagens geradas pelo simulador, baseado no método SIFT, capaz de registrar as imagens oblíquas da câmera com imagens ortogonais de satélite de referência. O resultado da análise das imagens permite a obtenção dos erros em azimute e elevação, realimentando o sistema de controle e permitindo o guiamento preciso do artefato até o alvo. O sistema completo é simulado na presença de vento e turbulência com a utilização de quatro configurações de sensores, consistindo de combinações de sistemas de navegação inercial, sistema de posicionamento global por satélites, e câmera de vídeo. O método de análise de imagens proposto e a acurácia das diferentes configurações de sensores são avaliados através de simulação Monte Carlo, quantificando as vantagens e desvantagens do guiamento visual.

As perspectivas de expansão no volume de tráfego aéreo global para os próximos anos criam importantes desafios para os setores de controle e monitoramento. Nesse cenário surge um novo conceito para controle de tráfego aéreo baseado na cooperação das aeronaves denominado ADS-B. A técnica vem sendo difundida com a ajuda de órgãos homologadores de todo o mundo tornando-se popular gradativamente. Baseada na utilização de informações provenientes de sistemas de posicionamento e navegação por satélites, a mesma busca uma integração com os atuais sensores radar para o provimento de informações de maior precisão para monitoramento de tráfego. O presente trabalho avalia a utilização eficiente dos dados de ambos os sensores - radar e ADS-B - através de técnicas de fusão de dados. Fusões do tipo centralizada e descentralizadas são avaliadas mostrando ganhos na estimação de rotas de aeronaves, em ambos os casos, quando da utilização de informações de um sistema GPS simulado. As conclusões apresentadas apontam para o fato de que o sistema pode ser capaz de acomodar o crescimento do tráfego com reduções da distância de separação entre as aeronaves.

O problema de rastreio de aviões ágeis, sob altas acelerações, utilizando-se de filtros recursivos de estimação, necessita de modelos suficientemente sofisticados para a determinação de trajetórias com precisão desejável. Como conseqüência, surge a complexidade do algoritmo de estimação, que suscita métodos mais elaborados e com maior demanda de recursos computacionais, tanto para o tratamento de não linearidades do modelo quanto para a manipulação de um número maior de variáveis de estado que o caracterizam. Os modelos bidimensionais considerados para o rastreio de aviões civis em sistemas de controle de tráfego aéreo mostram-se insuficientes para o tratamento de manobras tridimensionais com consideráveis variações de altitude. Os modelos tridimensionais de curva constante, de curva plana variável e de curva coordenada possuem degradação de desempenho para alvos que perfazem curvas não planas e com razão de curva variável. O modelo de dinâmica de vôo de corpo rígido, para três dimensões, é relativamente complexo para constituir a base de um filtro de estimação prático e requer a observação da atitude do alvo, de forma colaborativa ou por imageamento, além de algum conhecimento a priori de parâmetros aerodinâmicos. O presente trabalho resolve as limitações dos modelos constantes da literatura utilizando um modelo de dinâmica de vôo de um ponto de massa que leva em conta características aerodinâmicas típicas para o movimento longitudinal. Este tratamento fornece um modelo dinâmico com um nível de detalhamento capaz de representar bem as manobras arrojadas, sem torná-lo complexo o suficiente para inviabilizar a realização do filtro. Este modelo é utilizado para o desenvolvimento de um filtro de estimação não linear, baseado no filtro de Kalman-Bucy estendido (EKBF). O filtro leva em conta a equação de estado em tempo contínuo e a equação de medida em tempo discreto, uma vez que a dinâmica de alvos ágeis é muito bem descrita em tempo contínuo, enquanto que a trajetória observada pelo sensor é essencialmente digital. Duas extensões deste filtro são estudadas: (i) o uso de termos de segunda ordem na aproximação do modelo conforme a teoria de Daum; e (ii) o emprego de uma rede neural acoplada ao filtro, treinada iterativamente, para a compensação de erros de modelagem e de cálculos das estimativas (NEKBF). As avaliações de desempenho qualitativa e quantitativa do modelo proposto, bem como das duas variações, é feita por meio de métodos sistemáticos de aferição de não linearidades, efeitos de bias, precisão e robustez. Conclui-se que o filtro proposto é suficientemente preciso para ser aplicado em sistemas de defesa e, com as extensões propostas, apresenta a robustez adequada para o rastreio de alvos em combate.

Este trabalho analisa o uso da técnica Track-Before-Detect (TBD) em Sistemas Radar que necessitam detectar e rastrear alvos. A técnica TBD presumindo a presença de um alvo em uma varredura Radar propaga a posição deste alvo (rastreio o alvo) em sucessivas varreduras e utilizando uma métrica, que utiliza o sinal eco nas posições presumidas, decide se o pretenso alvo é de fato verdadeiro (detecta o alvo). Uma vez detectado um alvo, considerado agora verdadeiro, as suas as sucessivas posições, conhecidas a priori (antes da detecção), são confirmadas. Deste modo, o rastreio foi feito antes da detecção, origem do nome da metodologia. Faz-se a implementação da técnica programando um processador TBD baseado em técnicas de programação dinâmica, de modo a minimizar a carga computacional. A implementação realizada deriva de uma aplicação TBD utilizada para seqüências de quadros de imagens ópticas. Utiliza-se também o Filtro de Kalman como uma alternativa da predição da trajetória do alvo nas sucessivas varreduras do Radar. Avalia-se o desempenho do TBD implementado em um cenário de interesse naval, onde um míssil e um caça bombardeio são monitorados por um sistema Radar de uma embarcação.

O efeito de multitrajeto é quase inevitável na maioria dos sistemas de comunicação, como por exemplo no GPS, o que ocasiona erros na determinação da pseudodistância. São analisados os erros de atraso de rastreamento de código (valores: médio, rms, máximo e mínimo absoluto) para canal especular, para receptores coerente e não-coerente, confirmando os resultados da literatura. Como contribuições são apresentados e analisados os erros de atraso de rastreamento para canal difuso (distribuição de probabilidade de amplitudes Rice), utilizando-se receptor não-coerente com desvanecimento lento e rápido. O modelo de canal especular simulado consiste de dois trajetos, um direto e outro refletido por um obstáculo fixo ou móvel. Para a simulação do canal difuso tem-se a presença de diversos trajetos refletidos obedecendo a uma distribuição de probabilidade de amplitudes Rayleigh ou Rice, esta última, quando se considera o trajeto direto. Foram analisados, modelados e simulados circuito de rastreamento coerente e não-coerente, e os canais com desvanecimento lento e rápido.

É desenvolvido um receptor por software para GPS, fundamentada na análise do ambiente de operação de cada um de seus segmentos e que pode utilizar dados digitalizados ou simulados para testar todos os processos que podem vir a ser utilizados nos receptores implementados por firmware e hardware. O receptor desenvolvido, pela facilidade computacional existente e o atual estado da arte, pode ser programado em um computador convencional.No sistema desenvolvido, o sinal é condicionado e processado antes da entrada no receptor GPS por software. É mostrado que o sistema desenvolvido é uma ferramenta util na análise de sistemas de aumentação ou melhoramento baseados em técnicas de minimização ou eliminação de ruídos e interferências, especialmente os de multitrajetos.Foram simulados vários tipos de sinais em visada direta em diferentes ambientes de ruído (SNR) e usados para avaliar os processos de aquisição e rastreamento do receptor por software. Os resultados são apresentados e analisados. Os algoritmos sugeridos na literatura se amostram vulneráveis na presença de ruído e foram modificados e avaliados sob as mesmas condições e mostraram-se mais robustos e eficientes na presença de ruído.Pelos resultados conclui-se que o receptor por software é também uma ferramenta didática útil para formação de recursos humanos nas áreas de Telecomunicações e GNSS.

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.

Posição cirúrgica é a movimentação do corpo humano de forma a deixá-lo apoiado na mesa cirúrgica num ângulo que propicie ao cirurgião boa visão da área operatória, mas que garanta ao paciente conforto, segurança e respeito aos seus limites anatômicos e fisiológicos. A relevância deste estudo baseia-se no fato de se ter poucos profissionais na área de enfermagem, e em âmbito nacional, que estudem o tema com mais profundidade. O enfermeiro deve utilizar a Sistematização da Assistência de Enfermagem Perioperatória para direcioná-lo neste cuidado: prevendo e provendo recursos de proteção adequados e recursos humanos qualificados. Este estudo objetivou caracterizar a assistência, incluindo as necessidades e dificuldades, da equipe de enfermagem frente ao posicionamento cirúrgico. Trata-se de um estudo de campo exploratório, descritivo, com abordagem quantitativa. A coleta de dados foi realizada no 8° Congresso Brasileiro de Enfermagem em Centro Cirúrgico, Recuperação Anestésica e Centro de Material e Esterilização, organizado pela SOBECC em Julho de 2007. O estudo contou com a participação de 235 profissionais de enfermagem. Três categorias profissionais foram representadas, com 200 enfermeiros (entre coordenadores, assistenciais e docentes universitários), 28 técnicos e 7 auxiliares de enfermagem (entre circulantes de sala e instrumentadores cirúrgicos). O estudo foi feito com um p significativo ( 0,05) frente aos testes estatísticos não-paramétricos. O profissional que executa o posicionamento possui idade mediana de 39 anos (p = 0,021) e tempo de trabalho em centro cirúrgico mediano de 10 anos (p = 0,004). O profissional que não executa o posicionamento possui idade de 33 anos e tempo de trabalho no setor de 5 anos. Protocolos e treinamentos sobre posicionamento vigoram, respectivamente, em 34,3% e 32,4% das instituições hospitalares segundo os pesquisados. O enfermeiro executa o posicionamento em 24,8% das vezes. Porém, quando ele participa ocorre uma diminuição significativa da participação dos técnicos e auxiliares de enfermagem (p = 0,047). O registro da posição cirúrgica à qual ficou submetido o paciente é feito em 69,4% das vezes e dos recursos de proteção em 45,9% no relatório intra-operatório. Dados significantes (p = 0,007) apontam que os profissionais que mais posicionam o paciente possuem mais adaptações para fazer tal ação. As dificuldades levantadas pela equipe de enfermagem na realização do posicionamento são: falta de recursos materiais (39,5%), pouca cooperação entre a equipe multidisciplinar (27,5%), esforço físico (15,6%), déficit de recursos humanos (10,9%), despreparo assistencial ao paciente (10,4%), falta de treinamento (9,8%) e de informações técnico-científicas (7,8). A falta de cooperação entre a equipe de enfermagem e cirúrgica reduz, de forma significativa (p = 0,013), a participação do corpo de enfermagem na execução do posicionamento. Materiais e equipamentos adequados, protocolos, estratégias para a cooperação multidisciplinar e treinamento são os recursos que os profissionais mais gostariam de possuir para melhorar a assistência ao posicionamento do paciente. As informações levantadas neste trabalho poderão subsidiar propostas, como um protocolo futuro, que, de fato, norteiem a assistência de enfermagem no posicionamento, trazendo mais segurança e qualidade de cuidado ao paciente e maior preparo aos atuais e aos novos profissionais de enfermagem / Surgical positioning is the movement of the human body on the surgical table in such a way as to provide the best angle of vision to the surgeon, while at the same time guaranteeing the comfort and security of the patient with respect to his anatomical and physiological limits. The relevance of this study is based on the fact that there are few nursing professionals, nationally, who have studied this theme in depth. The nurse should make use of the Sistematização da Assistência de Enfermagem Perioperatória [Systemization of Perioperative Nursing Assistance] for guidelines, resources, and human resource qualifications. The goal of this study was to characterize the positioning task of the nursing team, including its requirements and difficulties. It is an exploratory, descriptive study with a quantitative approach. The data were collected at the 8th Brazilian Congress of Surgical Center Nursing, Anesthetic Recovery and Hospital Sterilization Units organized by SOBECC in July of 2007. 235 nursing professionals participated in the study in three categories: 200 Registered Nurses (as coordinators, practicing nurses, and university professors), 28 Licensed Practical Nurses [LPNs] and seven Certified Nursing Assistants [CNAs] (including operating room assistants and surgical instrument handlers). Significance was set at (p 0.05) for non-parametric statistical tests. Professionals who executed the positioning had a median age of 39 (p= 0.021) with a median surgical center experience of 10 years (p= 0.004). Professionals who did not execute the positioning had a median age of 33 and median work experience in the sector of five years. Protocols and training about patient positioning were in force in 34.3% and 32.4% of the represented institutions according to the respondents. The nurse executed the positioning in 24.8% of the surgeries. However, when the RN participated, there was a significant reduction in participation by the LPNs and CNAs (p = 0.047). Registry of the patients surgical position was made in 69.4% of the cases and registry of protection resources in 45.9% in the intra-operational reports. Significant data (p =0.007) point to the fact that the professionals who most frequently position the patient have the most experience and skill for that task. The most common difficulties confronting the nursing team with respect to positioning are: lack of material resources (39.5%), poor cooperation among the interdisciplinary team (27.5%), physical effort (15.6%), lack of human resources (10.9%), unpreparedness (10.4%), lack of training (9.8%), lack of technical/scientific information (7.8%). The lack of cooperation between the nursing and surgical teams significantly reduced (p = 0.013) participation by the nurses in the execution of positioning. Adequate materials and equipment, protocols, strategies for multidisciplinary cooperation and training are resources that the nursing professionals would most like to have in order to better serve patients. The information collected in this study could be foundational to proposals, such as a future protocol, which could direct nurses regarding positioning and thereby lead to greater security and quality of patient care as well as greater preparedness of current and future nursing professionals

Um contador a gás, com multifios, sensível à posição, para a detecção de raios X foi construído utilizando linhas de atraso integradas para leitura da posição. Seis linhas de atraso (50ns de atraso cada, frequência de corte de 40MHz) cobrem um comprimento sensível total de 150mm, possuindo uma razão do atraso total pelo tempo de subida dos sinais na linha adequadas para a detecção em posição raios X de 5,9keV do ANTIPOT. 55 Fe com alta resolução. Testes usando a forneceram uma não-linearidade linha de integral máxima menor que 0,1% e não-linearidade diferencial máxima de ±4,0%, com o detector utilizando a mistura 700torr. Testes similares foram feitos usando de Ar-CH IND 4 (90%-10%) a a linha de 8,04keV de um tubo de raios X de Cu. Uma resolução total de 330m, e as mesmas não-linearidades integral e diferencial foram obtidas. Com a finalidade de t.est.ar o comportamento do detector sob condições experimentais reais, duas diferentes amostras foram analisadas na região de espalhamento em baixo ângulo. As amostras analisadas foram o carvão vítreo e o dodecil sulfato de sódio (SLS). O feixe de raios X foi colimado por um conjunto de fendas, com 50,um cada uma delas e separadas de 98mm. A distância entre a amostra e o detector era de 404,5mm, fazendo com que a região sensível do detector cobrisse um ângulo de espalhamento de ±12 °. Foram obtidos um raio de giro de 22 Å para o carvão vítreo e um dos parâmetros da rede cristalina c de 39,1 Å para o SLS. Estes resultados estão de acordo com trabalhos anteriores obtidos com técnicas tradicionais de maior dispêndio de tempo que utilizam detectores de Nal(T1) e chapas fotográficas em uma câmara de Laue. / A multiware position sensitive gas counter for X-Ray detection was developed in our laboratory making use or commercial delay-lines for position sensing. Six delay-line chips (50ns delay each 40Mhz cut-off frequency) cover a total sensitive length of 190mm leading to a delay-risetime ratio that allows for a high-resolution position detection. Tests using the 5,9keV X-Ray line from a 55Fe source an integral linearity better than 0,1% and a maximum differential linearity or ±4,0% were obtained operating the detector with an Ar-CH 4 (90%-10%) gas mixture at 700torr. Similar tests were performed using the 8,04keV line from a Cu X-Ray tube. A total resolution or 330m, and the same integral and differential linearities were obtained. In order to check the detector performance under usual experimental conditions two different samples were analyzed in the low scattering-angle region. The samples analyzed were vitreous carbon and sodium dodecyl sulfate (SLS). The X-Rays were collimated by a set or slits each 50m wide separated by 98mm. The distance between the sample and the detector was 404,5mm, so that the detector covered a scattering angle of ±12°. A radius of gyration of 22Å for vitreous carbon and a crystallographic parameter of 39,1Å for SLS were obtained. These values are in good agreement with those obtained with the more time-consuming traditional techniques making use of a rotating NaI(T1) detector and photographic plates with a Laue camera.