O modelo dinâmico da aeronave é combinado com medidas obtidas com sensores GPS e INS visando obter redução nas incertezas de determinação de posição. Esta combinação é calculada de modo ótimo, no sentido de média quadrática, empregando-se o Filtro de Kalman Estendido para obter estimativas de posição com acurácia adequada para utilização em navegação de área (RNAV). As medidas obtidas com os sensores GPS e INS são simuladas através da utilização de modelos de erros conservativos para corromper a informação de posição dada pelo método dinâmico da aeronave. As medidas do GPS são disponibilizadas com freqüência de 2Hz enquanto que as do INS são disponibilizadas com 100Hz, sendo também esta a freqüência de atualização do Filtro de Kalman. Na configuração proposta, as estimativas de posição obtidas são suficientemente acuradas para garantir níveis RNP da ordem de 0,037 milha náutica durante um mínimo de 95% do tempo de vôo.

Este trabalho investiga sistemas de navegação INS/GNSS auxiliado por medidas de baseline e ângulo GNSS. Os dados gerados para as simulações foram os dados IMU, dados GNSS e informações de baseline e ângulo GNSS. Estas informações, determinadas a partir de um sistema multiantenas para o posicionamento simples e relativo e no método direto, respectivamente, foram utilizadas como medidas auxiliares para a fusão INS/GNSS. Foi estudada a influência dessas medidas auxiliares nas estimativas de atitude do navegador, mais especificamente no ângulo de yaw, pois o acoplamento da dinâmica do sistema com este ângulo é fraco. Assim, a principal contribuição das medidas adicionais ocorre para este ângulo. Adicionalmente, foi feito um estudo da navegação INS/GNSS usando dados reais SIG-IMU/NAVCON para análise dos biase, baseado em um maior número de realizações, analisou-se a influência do valor de estimativa do erro de atitude do navegador INS/GNSS no erro máximo de posição. Uma interface gráfica foi aprimorada de modo a facilitar as mudanças nos parâmetros do sistema e as simulações dos vários casos, tais como navegação INS/GNSS sem auxílio e com auxílio de baseline e ângulo GNSS, falha do sinal GNSS e navegação INS/GNSS utilizando dados reais.

O uso de sistemas de posicionamento por satélite vem se tornando uma necessidade mundial cada vez mais importante em termos comerciais e militares. O Plano Nacional de Defesa brasileiro, publicado em 2008 por meio de Decreto Presidencial, estabelece que o Ministério da Defesa e o Ministério da Ciência e Tecnologia promoverão medidas com vistas a garantir a autonomia de produção, lançamento, operação e reposição de sistemas espaciais, inclusive por meio de atividades de capacitação de pessoal nas áreas de concepção, projeto, desenvolvimento e operação de sistemas espaciais. O Decreto prevê o desenvolvimento de alternativas nacionais aos sistemas de localização e de posicionamento dos quais o Brasil depende, para fins de monitoramento e controle. Ainda, o desenvolvimento de tecnologia de determinação de coordenadas geográficas a partir de satélites é listado como prioridade para o setor aeroespacial do Brasil nesse Plano. Esta dissertação objetiva propor uma configuração de segmento espacial para um Sistema Brasileiro de Posicionamento por Satélites. Essa configuração representa um importante passo num projeto preliminar para o mesmo, devendo ser selecionadas as características de órbita para os satélites empregados no sistema. Utilizando cálculos baseados em Astrodinâmica e mediante restrições calculadas para a operação dos satélites, são apresentados dados para fundamentação da seleção e dimensionamento do segmento espacial do Sistema.

A cintilação ionosférica causa variações rápidas de amplitude e fase em sinais de rádio que atravessam a ionosfera devido às irregularidades em sua densidade. A cintilação pode degradar o sinal de GPS (Global Positioning System), em alguns casos este sinal pode ser totalmente atenuado. O emprego de sistemas que utilizam o GPS na aviação é realidade, novas tecnologias e formas de navegação que utilizam GPS estão em desenvolvimento. Neste contexto, é importante compreender o comportamento dos receptores quando submetidos à cintilação ionosférica e aplicar métodos que possam melhorar sua eficiência. Receptores de GPS utilizam a demodulação PSK coerente com sincronismo de portadora, quando os sinais de GPS são submetidos aos efeitos da cintilação ionosférica o receptor pode perder o sincronismo referente a um dado satélite e desta forma diminuir a precisão da sua posição. Na literatura foi demonstrado que a modulação PSK (Phase Shift Key) poderia ser demodulada diferencialmente utilizando bits conhecidos para referência, esta técnica apresenta um melhor desempenho para sinais que operaram sobre os efeitos de desvanecimento do tipo Rayleigh quando comparado à demodulação coerente. A presente dissertação apresenta um estudo de caso sobre os efeitos da cintilação ionosférica em um sistema simulado que utiliza a modulação DPSK. Para atingir o objetivo proposto foram criados dois ambientes de simulação, um integrado e um simplificado em MATLAB, estes ambientes foram construídos com os seguintes modelos: geração do sinal de GPS, rastreamento do sinal de navegação do GPS, geração sintética da cintilação ionosférica e adaptações para o emprego da modulação diferencial.

Este trabalho aborda o estudo de um sistema de referência inercial de posição e atitude e um sistema de controle para um helicóptero autônomo utilizando, como base para formulação e testes, o modelo linearizado da aeronave Yamaha R-MAX. Um sistema de referência inercial (INS) e um sistema de referência de atitude e orientação (AHRS) são utilizados para estimar a posição e atitude da aeronave, e estimadores robustos baseados no filtro de Kalman são empregados para minimizar os efeitos de incertezas paramétricas. É utilizada uma estratégia de controle em cascata com três malhas consistindo de uma malha interna para garantir a estabilidade do helicóptero (são utilizadas as técnicas LQR e H \'INFINITO\', separadamente), uma malha intermediária baseada em linearização por realimentação (FLC) para desacoplar os pares entrada/saída e uma malha externa baseada em um controlador proporcional-derivativo (PD) para permitir o rastreamento da trajetória. Resultados de simulação são apresentados para avaliar o desempenho de cada abordagem. / This work concerns the study of an inertial reference system and a control system for an autonomous helicopter using, as basis for the formulation and testing, the linearized mo del of the aircraft Yamaha R-MAX. An inertial navigation system (INS) and an attitude and orientation reference system (AHRS) are used to estimate the position and attitude of the aircraft and robust estimators based on Kalman filter are employed to minimize the effects of parametric uncertainties. A cascaded control architecture with three control methodologies is used, consisting of an inner-loop to ensure stability of the helicopter (the LQR and H \'INFINITE\' techniques are used, separately), a mid-loop based on linearization feedback (FLC) to decouple the dynamics ofthe lateral, longitudinal, vertical and heading axes and an outer-loop based on a proportional-derivative (PD) controller to enable trajectory tracking. Simulation results are presented to evaluate the performance of each approach.

Em sistemas de transporte inteligentes, as redes veiculares têm um papel fundamental. Por meio da comunicação sem fio, veículos irão disseminar conteúdo nessas redes para melhorar a segurança e eficiência no transporte, prover aplicações de entretenimento etc. Beaconing, proposto originalmente para aplicações de segurança, é usado neste estudo como uma das maneiras de disseminação de conteúdo, onde o nó emissor insere uma informação em um quadro de beacon, que é propagado em broadcast. A maioria dos estudos da literatura focam na otimização de desempenho de beaconing e utilizam o método de simulação para validação e avaliação. Esta tese explora estratégias de beaconing com validação e avaliação usando método experimental em ambientes reais para resolver problemas relacionados a aplicações cooperativas de localização e posicionamento de veículos. Para tanto, foi implantado um testbed veicular para realização de testes tradicionais, como o de desempenho sobre os parâmetros de comunicação, mas principalmente de novos protocolos que transmitem informações adicionais nos beacons. Os principais resultados são: i) uma aplicação para inferência da distância entre os veículos por meio do sinal recebido de rádio frequência, ii) localização de pontos de interesse para motoristas e passageiros e por fim, iii) verificação da localização do veículo e disseminação de beacons anonimamente. Desta maneira, este estudo demonstrou, por meio de experimentos em ambientes reais, que estratégias de beacons podem ser aplicadas com sucesso para aplicações que usam cooperação para localização e posicionamento em redes veiculares / Vehicular networks play an important role in intelligent transportation systems. Through wireless communication, vehicles can disseminate information to improve transportation safety and efficiency, and provide entertainment applications. Beaconing, first proposed for safety applications, is used in this study as one of the ways to disseminate information, in which the source node adds information to the beacon frame, which is finally propagated in broadcast. Most studies in the literature focus on beaconing performance and optimization using simulations. This thesis explores beaconing strategies, applying experimental methods to validate and evaluate beaconing in real environments, solving problems related to cooperative location applications and vehicles positioning. A vehicular network testbed was developed to perform traditional tests, such as the performance of the communication parameters and to specifically test novel protocols that transmit additional information in the beacons. The key contributions are: i) an application to infer the distance between vehicles via the radio frequency signal received; ii) location of points of interest for drivers and passengers; and iii) location verification of vehicle and anonymous beacon broadcast. In brief, this study demonstrated, through experiments in real environments, that beacon strategies can be successfully applied to problems of location and positioning in vehicular networks

As alterações respiratórias durante o aumento do volume gástrico, como na dieta por gavagem, acarretam algumas conseqüências ao recém-nascido pré-termo, alterando indicadores da função respiratória, como: aumento da freqüên cia respiratória e cardíaca, fadiga muscu lar, apnéias, cianose, hipoxemia e hiper capnia. Um posicionamento corporal adequado apresenta grande influência sobre a biomecânica da caixa torácica, pois serve como ponto de apoio à mus culatura respiratória, ocasiona maior contratibilidade do músculo, altera a pressão pleural, aumenta o volume de ar pulmonar gerando menor esforço respi ratório e menor desvantagem mecânica ao sistema respiratório. O posicionamen to direcionado aos recém-nascidos pre maturos promove uma reorganização sensorial, sono tranqüilo, menor gasto energético e menor desordem no equilíbrio muscular postural, promovendo menor índice de complicações futuras no desenvolvimento. O presente estudo propôs analisar através dos indicadores da função respiratória a resposta aos posicionamentos em recém-nascidos pré-termo submetidos ao aumento do volume gástrico durante a gavagem. Foi realizado um estudo com delineamento prospectivo, randomizado e tipo cross over. Foram estudados 16 recém-nasci dos prematuros de 31 a 34 semanas de idade gestacional, com peso de nasci mento até 2.500 g. Foram selecionados os recém-nascidos que recebiam a dieta via sonda oro-gástrica com volume total de 150 ml/kg/dia, que se encontravam do sétimo ao décimo dias de vida, sem oxigenoterapia suplementar. Foi utilizado a cada administração da dieta um posicionamento de decúbito diferente, sendo todos com 30° de elevação. Cada recém-nascido recebeu quatro gava gens com intervalo entre elas de 3 ho ras. Os decúbitos foram: lateral direito, lateral esquerdo, pronação e supinação. Os indicadores da função respiratória analisados foram: freqüência respirató ria e cardíaca, saturação de oxigênio, tiragem intercostal, batimento de asa nasal e gemência. Os parâmetros foram coletados de dois em dois minutos a partir de cinco minutos antecedendo a gavagem até o quinto minuto após o término da administração da dieta. Os recém-nascidos acompanhados apre sentaram média de 32 semanas de idade gestacional (desvio padrão, DP, 1,31), peso médio ao nascimento de 1.722 g (DP 276,33). Na comparação entre os decúbitos, a freqüência respiratória média apresentou-se com valores mais altos durante toda a coleta em supina ção e lateral esquerdo (média = 69 e 68, incursões por minuto, ipm) e os valores mais baixos foram encontrados em lateral direito e pronação (61 e 59 ipm). Nos posicionamentos em lateral direito e pronação a freqüência cardíaca média obteve os níveis mais estáveis e mais baixos durante toda a coleta, porém, a supinação apresentou os valores mais altos (média = 142,4, batimentos por minuto, bpm). No decúbito lateral esquerdo e supinação a saturação de oxigênio médio apresentou os menores valores (média geral = 94%) principal mente após a gavagem. Na tiragem intercostal, no batimento de asa nasal e na gemência o lateral direito e pronação apresentaram maior ausência destes sinais, e o lateral esquerdo e supinação apresentaram maior freqüência a eles. Assim, conclui-se que os decúbitos lateral direito e pronação demonstraram maior repercussão positiva nos indica dores da função respiratória, sendo a supinação e lateral esquerdo as posi ções de maiores efeitos negativos nos recém-nascidos submetidos ao aumento do volume gástrico. / The respiratory alterations during the gastric volume\'s increasing, as the gavages, cause some consequences to the premature newborn, modifying the respiratory function indication as: increase of the respiratory and cardiac frequency, muscular fatigue, apneas, cyanosis, hypoxemia and hypercapnia. An appropriate corporal positioning presents great influence on the biomechanics of the rib cage, abutment to the respiratory musculature; it causes greater muscle contraction, modifies the pleural pressure, it increases the pulmonary air volume, causing less respiratory effort and less mechanics\' disadvantages to the respiratory system. The positioning directed to the premature newborns promote a sensorial reorganization, calm sleep, less energy expenses and less clutter in the postural muscular balance, promoting less possibility of future complications in the baby\'s development. The purpose of this study is to analyze through the pointers of the respiratory function the reply of the positioning of in newborn premature submitted to the increase of the gastric volume during the gavages feeding. It was made a study with prospective delineation, randomized and crossover type. It was studied 16 preterm infants of 31 - 34 weeks of gestational age, weighting about 2.500 g. It had been selected newborn that received the diet through the oral-gastric sounding with the volume of 150 ml/kg/day, which was found in the seventh to the tenth days of life, without supplemental oxygen-therapy. It was used different positions to each act of receiving the diet, with 30 degrees elevation. Each newborn used four gavages with spaces of time between them of 3 hours. The positions were: right lateral, left lateral, prone and supine. The analyzed indicators of the respiratory function were: respiratory and cardiac frequency, oxygen saturation, drawing of intercostals, beating of nasal wing and grunting. The parameters were collected from two to two minutes from five minutes preceding the gavage until the fifth minute after the administration diet ending. The newborns studied presented about 32 weeks of gestational age (shunting line standard, DP, 1.31), average weight to the birth of 1.722 g (DP 276,33). Comparing the positions, the average respiratory frequency presented higher values during all the collection in supine and left lateral (average = 69 and 68, breaths per minute, rpm) and the lowest values were found in right lateral and prone (61 and 59 rpm). In the average cardiac frequency, the positions in the right lateral and prone were the ones that had kept the lower levels steadiest during all the collection. However, the supine presented the highest values (average = 142,4, beatings per minute, bpm). In the saturation of medium oxygen, the left lateral and supine presented less values mainly after (average generality = 94%) the gavages. In the drawing of intercostals, in the beating of nasal wing and the grunting, the right lateral and prone presented a greater absence of these signals, and the left lateral and supine presented greater frequency of them. Thus, it is concluded that the right lateral and prone positions showed a greater positive repercussion in the pointers of the respiratory function, being the lateral left and supine the positions of bigger negative effects in the submitted newborn to the increase of the gastric volume.

Na Geodésia, quando se deseja determinar coordenadas com exatidão e precisão, faz-se uso do posicionamento relativo. Esta técnica consiste no emprego de dois ou mais receptores GPS onde um receptor permanece sobre um ou mais pontos de coordenadas conhecidas (base) e um ou mais receptores (rover) são colocados sobre os pontos a serem determinados. Para auxiliar e aumentar a produtividade dos usuários que utilizam o posicionamento relativo foram criados os Sistemas de Controle Ativo (SCA), que permitem ao usuário empregar apenas um receptor para realizar o posicionamento relativo, desde que dados coletados simultaneamente de uma estação contínua, pertencente a uma rede ativa, estejam disponíveis. No Brasil, a rede ativa, gerenciada pelo IBGE, é materializada pela RBMC - Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo do Sistema GPS. Os dados de 24 estações distribuídas por todo o território nacional são coletados ininterruptamente e disponibilizados para os usuários. Devido ao grande aumento da utilização das redes de monitoramento contínuo, é de suma importância que as observáveis das estações passem por um controle de qualidade, assegurando confiabilidade aos dados coletados. Neste trabalho é apresentada uma análise detalhada dos indicativos de qualidade dos dados da estação NEIA (Cananéia/SP), pertencente a RBMC, referente ao período compreendido entre janeiro de 2002 e abril de 2006, bem como da variação temporal de suas coordenadas (latitude, longitude e altura geométrica), quando comparadas com as coordenadas fiduciais da estação. Estas análises foram realizadas com base nos resultados de processamento obtidos com o uso dos seguintes programas: TEQC, BERNESE V. 5.0 e pelo serviço de processamento on-line AUSPOS. / In Geodesy, when the determination of coordinates with great accuracy and precision is desired, relative positioning is used. This technique consists of the use of the two or more receivers, where a receiver is placed on a station of known coordinates (base) and one or more remote receivers (rover) is placed on the stations to be determines. To help and increase the productivity of the users that use relative positioning, had been created the Control Active Systems (SCA), that allow the use of only one receiver by the user to carry out the relative positioning, provided that the data collected simultaneously from a continuous station of an active network is available. In Brazil, the active network is materialized by the RBMC - Brazilian Network of Continuous Monitoring of GPS, managed by the IBGE. Data of 24 stations distributed throughout the country is collected uninterruptedly and made available for the users. Due to the great increase of the use of the networks of continuous monitoring, it is of high importance that the observations pass through a quality control, assuring trustworthiness to the collected data. In this work is presented a detailed analysis of the data quality of station NEIA (Cananéia/São Paulo State/Brazil), belonging to the RBMC, referring to the period between January 2002 and May 2006, and the secular variation of its coordinates (latitude, longitude and geometric height), when compared with the fiducials coordinates of this station. These analyses had been carried out based on the results obtained by the processing with the following softwares: TEQC, BERNESE V. 5.0 and the AUSPOS on-line processing service.

Sistemas de Posicionamento Dinâmico (SPD) são sistemas de controle que visam assegurar que um veículo oceânico se mantenha em uma determinada posição ou acompanhe uma trajetória de referência, mediante o emprego exclusivo de seus propulsores. Um SPD pode ser desmembrado em vários módulos específicos, com funções bem determinadas. Os módulos mais importantes são os sistemas de medição de posição e aproamento, o estimador de estados, o controlador e o algoritmo de alocação de empuxos. Atualmente, o Filtro de Kalman Estendido (FKE) é o estimador padrão para todos os SPD comercialmente disponíveis. Entretanto, o emprego do FKE implica em uma série de desvantagens. A sintonização do sistema é demorada e difícil, em função do elevado número de parâmetros de sintonização. Estabilidade assintótica global não pode ser conferida ao sistema. Adicionalmente, é necessário aplicar a técnica de programação de ganhos, uma vez que as equações cinemáticas de movimento do modelo devem ser linearizadas para aproximadamente 36 ângulos de guinada. A fim de eliminar estes óbices, o presente estudo propõe o desenvolvimento de um SPD totalmente não-linear, composto por um observador passivo não-linear e um controlador não-linear backstepping. / Dynamic Positioning Systems (DPS) are control systems used to maintain the vessel on a desired position or pre-defined path exclusively by means of active thrusters. A DPS can be separated into a set of dedicated modules with designated tasks. The most significant modules are the position and heading measurement systems, the state estimator, the controller and the thrust allocation algorithm. Nowadays, the Extended Kalman Filter (EKF) is the standard state estimator for all commercial DPS. However, the EKF technique presents several drawbacks. There is a large number of tuning parameters which requires a time-consuming tuning procedure. Global asymptotic stability cannot be assured to the system. Furthermore, it requires the use of a gain-scheduling technique, since the model is linearized about approximately 36 yaw angles due to the kinematics equations of motions. To solve these problems, this study proposes the development of a fully nonlinear DPS comprising a passive nonlinear observer and a nonlinear backstepping controller.

Hoje em dia, a maioria das operações de alívio é feita utilizando um sistema de posicionamento dinâmico (DP). O sistema DP permite controlar a posição relativa entre o navio aliviador e o FPSO (Floating Production Storage and Offloading), trazendo desta forma muitas vantagens à operação. Neste tipo de operação os dois corpos flutuantes precisam ficar muito próximos um do outro em alto-mar, aumentando de forma significativa a interação hidrodinâmica entre eles. Quando um corpo está no mar ele se torna uma barreira à propagação das ondas, distorcendo o campo de ondas ao redor. Este efeito é chamado de efeito de sombra de onda ou simplesmente efeito de sombra. O efeito de sombra depende do comprimento de onda, do tamanho do corpo que o está criando e da direção de propagação da onda. O efeito de sombra altera de forma significativa a distribuição de energia das ondas do mar na região do fenômeno, alterando desta forma, o comportamento do corpo que está sob a influência do mesmo. Com o comportamento do corpo alterado é esperado que o sistema DP se comporte de forma diferente quando sob influência do efeito de sombra. Este trabalho se propõe a estudar a influência que o efeito de sombra causa no sistema DP, visando obter dados para melhorar os projetos de sistema DP. / Nowadays, a great number of offloading operations is carried out using a dynamic positioning (DP) system. The DP system allows the position between the shuttle tanker (ST) and the FPSO platform (Floating Production Storage and Offloading) to be controlled, bringing several advantages to the operation. In this kind of operation the two vessels must be kept very close in the sea, increasing significantly the hydrodynamic interaction effects between them. When a body is floating at the sea, it turns into a barrier to the wave propagation, disturbing the wave field around it. This effect is called shielding effect or shielding area. The shielding area depends on the wave length, the size of the body and the wave direction. The shielding area significantly disturbs the energy of the wave field nearby the FPSO. Because of that, it is expected that the shuttle tanker presents a different hydrodynamic behavior. The purpose of this work is to study the influence of the shielding area on the DP system, trying to obtain data to improve DP systems design.