Neste trabalho, desenvolve-se um algoritmo detector de PCDs - Plataformas de Coleta de Dados, primeira etapa do processo de regeneração a bordo, que possa ser utilizado nos satélites de coleta de dados da Missão Espacial Completa Brasileira - MECB. Os sistemas atuais utilizam busca no tempo dos vários sinais que chegam aleatoriamente ao receptor. A proposta é utilizar processamento digital de sinais para identificar, no domínio da freqüência, os sinais das PCDs e direcioná-los para os estágios seguintes de demodulação. Para isso, técnicas de estimação espectral foram estudas para se decidir quanto ao método de deteção mais adequado à aplicação. Foram levados em conta, nessa análise, não apenas o desempenho das técnicas de estimação, mas também a complexidade computacional e a capacidade de tratar, em tempo real, sinais com um número de PCDs desconhecido a priori; optando-se pela utilização do estimador direto constituído pelo periodograma com janela de dados temporal prolata de ordem zero. Em paralelo, foi desenvolvido um programa simulador e analisador de sinais, utilizado para avaliar o algoritmo de detecção desenvolvido. Finalmente, o algoritmo de detecção, com aplicação também nos detectores terrenos de PCDs, foi avaliado com sinais simulados e com sinais reais de PCDs,| recolhidos na estação de recepção de sinais de satélites do INPE, em Cuiabá.

Esta tese apresenta uma metodologia de implementação de diversas funções matemáticas de ponto-flutuante de alto desempenho para o processador digital de sinais (DSP) de ponto-fixo Blackfin ADSP-BF533 da Analog Devices através de aproximação polinomial. Foram implementadas as funções trigonométricas seno, co-seno, tangente e suas funções inversas, assim como funções logarítmica e exponencial. Será apresentado um meio para manipular valores ponto-flutuante em arquiteturas ponto-fixo, junto com estratégias de alto desempenho para aproximar e resolver funções através de polinômios. Comparações de desempenho serão feitas com a biblioteca matemática ANSI-C do processador Blackfin. Os resultados deste trabalho chegam a uma redução máxima de 85% do tempo de execução em relação à biblioteca desta arquitetura.

Este trabalho investiga os principais aspectos envolvidos no problema da extração, a partir de imagens digitais, de parâmetros que caracterizam o tráfego de veículos, tais como fluxo (em veículos por hora), classificação por tamanho (pequeno, médio ou grande), separação entre veículos (em segundos ou em metros), velocidade média dos veículos (km/h) e faixa de rolamento. De início é efetuada uma revisão do estado da arte no que se refere a algoritmos para processamento digital de imagens. Uma comparação entre os algoritmos estudados é feita montando uma lista dos desafios propostos pelo conjunto dos trabalhos e avaliando a solução dada a cada desafio em cada algoritmo. Além de mostrar que o acompanhamento do movimento de porções da imagem ao longo dos quadros é o método que resolve mais desafios, o estudo mostra que nenhum dos algoritmos apresentados resolve todos os desafios. Como resultado adicional, são tabulados os desempenhos registrados pelos trabalhos estudados, resultando em uma referência para comparações de novos algoritmos criados. Em seguida é montado o banco de imagens típicas de tráfego, que inclui 8 de 11 condições de clima, iluminação e congestionamento listadas como comuns em situações reais de processamento de tráfego por vídeo. Na seqüência, um ambiente de processamento de imagens é desenvolvido de forma a auxiliar os estudos, padronizando a criação e o agrupamento de filtros de imagens. Efetua-se então um estudo mais detalhado dos algoritmos existentes, buscando-se definir o algoritmo a ser implementado para teste com o banco de imagens. Os algoritmos são divididos em três etapas principais (segmentação, detecção e determinação de parâmetros). Cada etapa é avaliada individualmente e a seguir combinações de etapas são avaliadas em conjunto. Como resultado, um novo algoritmo é proposto, envolvendo segmentação de ordem 2 (variação do gradiente) e detecção por sensores virtuais, como uma boa relação entre complexidade e eficiência. O algoritmo proposto é então descrito e implementado. Finalmente, o algoritmo proposto é testado usando-se as seqüências do banco de imagens, mostrando-se superior, em alguns aspectos, aos algoritmos estudados inicialmente.

Video Object Tracking plays a crucial role on several Computer Vision applications, such as Video Surveillance, Intelligent Transportation System (ITS), Human Machine Interface (HMI), Video Indexing and Shopping Behavior Analysis. Nevertheless, the processing power demanded by object tracking techniques still consists in a bottleneck to their wider adoption. To reduce this computational power demand, some techniques that extract object motion information from compressed video domain, instead of the raw video, have been developed. This work addresses the problem of efficiently tracking objects from compressed video. The focus is on algorithms that track objects using motion estimation informationfrom MPEG-2 and MPEG-4 family of video compressors. Two complementary solutions are presented. At first, a novel Spatiotemporal Motion-Vector Consistency Filter is proposed and evaluated. The filter is applied on the initial stage of tracking algorithm and significantly reduces the noisy motion vectors which do not represent a real object movement. Then, a Kalman Filter is used to provide improved estimations of objects position and size. A novel model for Kalman Filter application on the context of motion-vector based object tracking is proposed and evaluated, with determination of measures and noise patterns. Qualitative and quantitative experiments, with standard metrics, are performed displaying that the proposed Spatiotemporal Filter outperforms the currently widely used Vector Median Filter. The results obtained with the Spatiotemporal Filter make it suitable as a first step of any system that aims to detect and track objects from compressed video using its motion vectors. Both filters are jointly used in a complete object tracker system denominated moveTRAKS - motion-vector based object Tracker with Kalman filter and Spatiotemporal filter. The moveTRAKS is also qualitative and quantitative tested, demonstrating its efficiency and limitations for compressed video object tracking.

Este trabalho apresenta a análise da aquisição do sincronismo das seqüências pseudoaleatórias no receptor GPS (Global Positioning System), que usa a técnica de espalhamento espectral com seqüência direta. A aquisição é feita pela técnica de busca serial "single dwell". A geração de seqüências de máximo comprimento, e suas propriedades aleatórias são estudadas. Os códigos gold utilizados pelo sistema GPS e o sinal pseudoaleatório transmitido são também apresentados. Faz-se uma análise de um circuito digital de recepção para obter a aquisição do sinal pseudoaleatório de acordo com as exigências impostas pelo sistema GPS. São obtidas as equações que permitem calcular analiticamente o tempo médio de aquisição e sua variância. As probabilidades de detecção e falso alarme são encontradas em função dos parâmetros de aquisição, sem considerar o efeito de desvio de freqüência. Finalmente aplica-se a técnica de simulação digital para analisar o desempenho da técnica por busca serial dos sinais pseudoaleatórios, e com ajuda do programa de simulação, torna-se possível avaliar a dupla influência na aquisição quando o efeito Doppler está presente, ou seja, um desvio na freqüência de portadora e um desvio no código pseudoaleatório recebido.

Neste trabalho propomos a aplicação da síntese digital direta coerente ao acionamento de máquinas elétricas de corrente alternada (CA). Inicialmente são apresentadas as técnicas mais comumente utilizadas na implementação de moduladores de largura de pulso (PWMs) para o acionamento de máquinas CA. Mostramos, para as diferentes técnicas, os efeitos na composição harmônica do sinal PWM obtido e concluímos que a técnica PWM otimizada apresenta o melhor desempenho. Apresentamos então nossa proposta para implementação de moduladores PWM através da síntese digital direta coerente, discutindo preliminarmente as técnicas mais comuns de síntese digital de sinais. A viabilidade técnica de nossa proposta é demonstrada com a implementação de um modulador PWM otimizado, destinado ao acionamento de um motor CA trifásico. Os resultados experimentais de nossa implementação são então comparados com os de previsões teóricas e simulações, verificando-se um desempenho do sistema e uma comparação favorável com outros implementados com técnicas convencionais.

No curso de sua missão, um veículo espacial é submetido a ambientes severos de vibrações e ruído. É portanto imperativo que um conjunto de meios de ensaio simule no solo as condições ambientais ligadas à vida do veículo. Durante a realização de ensaios mecânicos de cargas úteis espaciais, a resposta de numerosos sensores, na sua maioria acelerômetros, extensômetros e microfones, é analisada através de sistemas de aquisição e processamento que garantem o condicionamento e a amostragem dos sinais, e o tratamento dos dados. A aquisição e o tratamento dos dados de ensaios mecânicos realizados no Instituto de Aeronáutica e Espaço têm sido efetuados pelo sistema General Radio modelo 2515, que é um sistema antigo e que não vem proporcionando plena satisfação. Isto motivou a elaboração deste trabalho que reúne os resultados do estudo sobre a especificação do novo sistema de aquisição e processamento de dados que será utilizado nos ensaios de vibração mecânica especificados pela norma MIL-STD-810 e ensaios de análise modal realizados no Instituto.

Este trabalho examina o desempenho alcançado pela combinação do cancelador não-coerente subtrativo de interferência de múltiplo acesso (MAI) com os algoritmos de detecção diferencial multisímbolos em canais AWGN e em canais com desvanecimento Rayleigh plano em sistemas DS/SS CDMA com modulação DBPSK e DQPSK. As comparações de desempenho mostram que os canceladores de interferência em paralelo proporcionam aumento de capacidade e aceitável resistência "near-far" aos sistemas. Além disso, esta técnica tem implementação simples e robusta se comparada com outras técnicas de receptores de multiusuários. Portanto, foi selecionado o cancelamento paralelo de interferência em sua forma não-coerente para este estudo. Esta pesquisa é uma comparação deste receptor de multiusuário empregando as seguintes técnicas de detecção diferencial: a detecção tradicional de dois símbolos, a detecção com múltiplos símbolos, a detecção com decodificador de Viterbi e a detecção diferencial com múltiplos deslocamentos de fase. Em canais AWGN, observam-se sucessivas melhorias de desempenho com o aumento do número de símbolos na janela de processamento e também com o uso de detecção de seqüência de símbolos transmitidos analisando-se o sinal estatístico de decisão na saída do detector "soft" de multiusuários. No entanto, em canais com desvanecimento Rayleigh plano, devido à possibilidade de variações rápidas de fase entre símbolos consecutivos, a melhora de desempenho obtida não é tão atraente se for considerado o aumento necessário em complexidade devido aos detectores seqüenciais. Mas, eles ainda são melhores que o detector diferencial padrão.

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.

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