Atualmente, os elevadores estão sendo atualizados (modernizados) para controles mais novos, substituindo-se por um microcontrolador os relés anteriormente empregados nas lógicas. Com a utilização do microcontrolador, podem-se programar lógicas melhores que as do passado e desenvolver sistemas que podem ajudar a economizar energia nas edificações. Atualmente, existem inúmeros elevadores já modernizados que possuem saídas de comunicação serial utilizadas para a comunicação do controle de grupo. Esta comunicação, se aplicada em elevadores de alto desempenho, irá influenciar no tempo de resposta, fazendo o elevador não parar na posição correta ou até mesmo passar do ponto de parada, devido ao atraso das informações. Desta forma, surgiu a necessidade de desenvolver uma plataforma utilizando DSP, um dispositivo que possui velocidade de processamento maior que a dos processadores atuais. Considerando que os elevadores modernizados não possuem o mesmo padrão de comunicação do DSP, para se compatibilizar as comunicações foi empregado o FPGA. O emprego do FPGA apresentou uma redução dos tempos de comunicação de aproximadamente 98% e reduziu em aproximadamente 50% o tempo de cálculo de grupo, pois foram eliminados os processos de interrupção na leitura/escrita de dados existentes na placa de controle de grupo atual.

O Radar de Abertura Sintética (SAR) tem sido extensivamente utilizado em diversas aplicações de sensoriamento remoto. Uma destas aplicações, no âmbito de defesa, é a detecção de alvos móveis de superfície através de técnicas denominadas Ground Moving Target Indication (GMTI). A maioria dessas técnicas, encontradas na literatura, preconiza o uso mínimo de duas antenas para o SAR, o que equivale a ter praticamente dois sensores SAR numa mesma plataforma. O uso de duas ou mais antenas também pode ser proibitivo, principalmente em frequências mais baixas, onde se exige uma separação entre as antenas que pode ser inviabilizada pelo tipo de plataforma que transporta o SAR. Este trabalho analisa uma proposta de detecção e medição completa da velocidade de alvos móveis utilizando-se somente uma antena, a qual exige um processamento de sinais mais complexo e custoso computacionalmente que o processamento SAR normal. Na análise são enfatizadas as hipóteses consideradas e os procedimentos de cálculo para se obter expressões que possam ser implementadas em um processador SAR. A proposta teórica analisada é implementada e testada em um ambiente simulado em MATLAB, onde são considerados alvos móveis com diferentes velocidades, clutter estático e o ruído térmico. São realizadas análises dos resultados obtidos nas bandas S e P. A utilização desse processador na banda P necessita de melhoras antes de poder ser considerada prática. Na banda S os resultados são compatíveis com o reportado na literatura.

Sistemas de compressão de imagens sem perdas, no atual estado da arte, decompõem o processo em modelagem e em codificação. A tese aqui defendida é que alta eficiência na compressão pode ser obtida usando-se técnicas combinadas de modelagens aliadas a algoritmos combinados de codificação. Este trabalho, baseando-se nos padrões JPEG com e sem perdas, implementa variantes de modelagens e seleciona a mais eficiente através de cálculo que considera a entropia dos dados a serem codificados. Na compressão com perdas, introduz-se uma fase de modelagem que consiste no agrupamento de bits dos coeficientes da transformada, criando-se áreas potencialmente redundantes e preparando, dessa forma, os dados para uma melhor eficiência dos algoritmos de codificação. Na fase de codificação, com perdas ou sem perdas, avaliam-se vários algoritmos, entre eles alguns desenvolvidos e propostos neste trabalho, selecionando-se o mais eficiente através de cálculos baseados nas estatísticas posicionais e globais obtidas durante uma leitura prévia dos dados.

O trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de um ANC (Active Noise Canceller) para o controle ativo do ruído gerado por um condicionador de ar comercial. São estudadas as principais técnicas de ANC unidimensional de um único canal, possíveis de serem implementadas por meio de um DSP de baixo custo.Visando à escolha da melhor técnica, caracterizou-se o ruído gerado pelo condicionador e estudou-se as características de alguns possíveis sensores a serem utilizados na implementação. Confrontando as características de aplicabilidade das técnicas estudadas com as características do problema, optou-se pela implementação de uma das técnicas de ANC feedforward, utilizando-se um sensor de referência coerente com o ruído a ser cancelado e insensível ao sinal gerado por fontes secundárias. Foram implementadas três técnicas de ANC feedforward: sistema de identificação simples baseado em um filtro adaptativo tranversal leaky LMS; algoritmo leaky (filtered-X LMS) com identificação on-line do caminho secundário através do sinal de controle e o algoritmo leaky FXLMS com identificação on-line do caminho secundário por meio da adição de ruído aleatório. A implementação que apresentou melhores resultados foi a baseada no algoritmo leaky FXLMS com identificação on-line do caminho secundário através da adição de ruído aleatório, a qual proporcionou uma atenuação de até 10 dB dos principais tons presentes no sinal.

Apresenta-se um estudo sobre o uso de técnicas de processamento digital de sinais para analisar circuitos ópticos interferométricos de tipo Sagnac e Mach-Zehnder. Os circuitos ópticos investigados utilizam um modulador de fase óptica em um dos seus braços interferométricos o qual proporciona o controle de suas funções de transferências visando aplicações em giroscópio a fibra óptica, GFO, e analisador de circuitos ópticos. No caso do GFO ênfase especial é dedicada à configuração tipo malha aberta com entrada e saída comum e dois tipos de sinais moduladores foram empregados: a modulação harmônica simples e a modulação harmônica secundária. As implicações da escolha de uma destas modulações na largura de faixa do circuito de detecção óptica são investigados. Já no caso do circuito interferom''etrico baseado na configuração de tipo Mach-Zehnder o tipo de modulação empregada é a dente-de-serra uma vez que esta modulação permite realizar a supressão de uma banda espectral lateral do sinal de saída do interferômetro e conseqüentemente permite utilizar este tipo de interferômetro para caracterizar a função de transferência de um dispositivo óptico, isto é, o interferômetro desempenha a função de um analisador de circuitos ópticos. Na aplicação em GFO tem-se como objetivo determinar a variação de fase de um sinal óptico gerada por uma rotação do interferômetro com relação a um referencial inercial. A análise da fase é realizada através da aplicação do algoritmo de divisão de harmônicos ao sinal de saída do interferômetro. Os vários harmônicos necessários neste algoritmo são determinados através da transformada de Fourier do sinal de saída do interferômetro, para este efeito é utilizado o algoritmo de Goertzel. Como o cálculo dos harmônicos é realizado de forma digital o sinal de saída do interferômetro é quantizado e processado digitalmente, desta forma os erros decorrentes da quantização são analisados, utilizando a teoria estatística do processo de quantização. No caso do processamento do sinal quantizado são analisados os erros decorrentes da implementação do algoritmo de Goertzel em aritmética de ponto fixo. O desvio padrão do valor médio da fase foi analisado levando em consideração o ruído shot de natureza quântica e o ruído de quantização inerente ao processamento digital. Os resultados numéricos obtidos por simulações corfirmam que dependendo do número de bits utilizado na quantização o fator limitante na resolução de GFO será o ruído shot de natureza quântica , assim é possível obter GFO em malha aberta com desempenho comparável àquele obtido em configuração tipo malha fechada. O processamento digital também foi utilizado para analisar a amplitude e a fase do sinal óptico na saída do analisador de circuitos ópticos que emprega modulação tipo dente-de-serra. Com este tipo de modulação analisou-se também a influência do ruído shot de natureza quântica e do ruído de quantização em função do número de bits. Os resultados obtidos mostram que o erro de fase cometido utilizando 14 bits na quantização é menor a 0.0039o na fase, e menor a 0.7 10-5 na amplitude apresentando concordância satisfatória com dados disponíveis na literatura.

Este trabalho analisa uma técnica totalmente digital para sincronização de símbolos e fase em receptores de comunicação digital. A avaliação do desempenho é feita por meio de simulações em canais invariantes no tempo. A técnica aplicada pode ser usada em receptores de estações terrenas de satélites geo-estacionários ou em receptores fixos de radio microondas com modulações complexas (MPSK ou MQAM). O sincronizador analisado apresenta estrutura "feed-forward" derivada da maximização da função de máxima verossimilhança (ML) para a classe "non-data-aided"(NDA) e a estimação de parâmetros é realizada por bloco de dados. A técnica utilizada permite que a freqüência de amostragem no receptor seja completamente descorrelacionada com a taxa de símbolos. Os resultados da simulação para avaliação de desempenho do sincronizador foram avaliados em termos da variância da estimativa comparados com o limite inferior de Cramer Rao (CRLB). A avaliação foi feita de duas formas: 1. Fixando a relação sinal ruído e variando o tamanho do bloco de dados; 2. Fixando o tamanho do bloco de dados e variando a relação sinal ruído. Os resultados das simulações demonstraram que as estimativas apresentam um comportamento assintótico em relação aos limites teóricos. Para o caso da sincronização de símbolos é necessário que seja levado em conta o efeito da discretização do tempo, devido a estrutura paralela do sincronizador. Este trabalho também apresenta resultados de desempenho global do receptor com o algoritmo de sincronização. A avaliação do desempenho é realizada em termos da probabilidade de erro na detecção dos símbolos transmitidos num canal que não apresenta interferência entre símbolos (ISI). Com as simulações dos algoritmos apresentados é possível projetar o receptor levando em consideração a sincronização dos símbolos e da fase.

Os Radares de Abertura Sintética (SAR) normalmente são utilizados acoplados a aeronaves ou satélites e têm o objetivo de realizar imageamento de alvos e mapeamento de terrenos. O armazenamento dos sinais de retorno captados pelo radar e seu processamento enquanto a plataforma se movimenta permitem simular uma antena bem maior do que a antena real e com isto pode-se proporcionar uma melhor resolução do que a dos Radares de Abertura Real convencionais. O objetivo principal deste trabalho é o de apresentar o desenvolvimento de uma simulação computacional capaz de demonstrar a aquisição de dados brutos de uma cena e realizar o processamento relativo a um SAR no modo spot. O algoritmo escolhido para a implementação é o Algoritmo de Formato Polar. Este trabalho visa também a traçar um paralelo teórico entre os modos spot e stripmap e, portanto, durante a revisão teórica sobre o assunto, muitas diferenças são apresentadas entre esses dois modos. Por meio da simulação desenvolvida, as características principais relativas ao processamento de imagens para o modo spot podem ser investigadas e as operações de aeronaves que utilizam o sistema podem ser simuladas.

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.

Uma forma de se reduzir o custo (em termos tanto de área de chip quanto de consumo de energia) de algoritmos de processamento de sinais é empregar aritmética de ponto fixo, usando o menor número de bits possível para se representar as variáveis e coeficientes necessários. Com isso, consegue-se reduzir a complexidade do hardware, levando a economias de energia e de área de chip em circuitos dedicados. A escolha do nível de quantização a que cada variável deve ser submetida depende de se conhecer o efeito da quantização de cada variável nas saídas do sistema, o que pode ser conseguido através de simulações (em geral lentas) ou por métodos analíticos. Este documento propõe avanços a uma nova metodologia de análise de algoritmos para processamento digital de sinais implementados em aritmética de ponto fixo, usando modelos baseados em cadeias de Markov. As contribuições desta dissertação são as seguintes: Filtros IIR de primeira e de segunda ordem são analisados via cadeia de Markov, pressupondo que a entrada possui uma função densidade de probabilidade conhecida. O modelo é desenvolvido de forma geral, de forma que pode ser considerada uma função de densidade de probabilidade qualquer. A saída dos filtros é usada para definir os estados da cadeia. O modelo via cadeia de Markov para o coeficiente do algoritmo LMS unidimensional é estendido para entrada correlacionada. Nesse caso, os estados passam a ser descritos em termos do coeficiente e do da entrada anterior. Um exemplo assumido função de densidade de probabilidade de entrada gaussiana para o filtro adaptativo é apresentado. / The implementation cost of signal processing algorithms may be reduced by using fixed-point arithmetic with the smallest possible word-length for each variable or parameter. This allows the designer to reduce hardware complexity, leading to economy of energy and chip area in dedicated circuits. The choice of word-length depends on the determination of the effect at the output of the quantization of each variable, which may be obtained through simulations (generally slow) or through analytical methods. This document proposes new advances to a new analysis method for digital signal processing algorithms implemented in fixed-point arithmetic, based on Markov chain models. Our contributions are the following: A Markov chain model is used to study first and second order IIR filters for an known input density probability function. The model is general and can be applied for any probability function. We use the output of the filters to define the states of the Markov chain. The unidimensional LMS Markov chain model is extended to correlated input. The states are defined by a pair considering the coefficient and the previous input and an example assuming Gaussian-distributed input is presented.

Esta tese estuda modificações no sistema operacional Linux para a arquitetura x86 da Intel, com a finalidade de aumentar o desempenho, nessa plataforma, das aplicações de processamento digital de sinais em tempo real. Inicialmente são estabelecidos requisitos para um sistema operacional voltado para o processamento digital de sinais. Os requisitos são estabelecidos com base na estrutura dos programas de processamento digital de sinais em tempo real e nas situações mais comuns nesse tipo de processamento. Um fator chave quando se trata de processamento em tempo real é a latência para colocar o aplicativo em execução. Nesse contexto, o trabalho desenvolve um modelo para a latência no tratamento das interrupções externas no Linux. Usando esse modelo é desenvolvido um método para medir as várias componentes dessa latência, método este baseado na colocação de marcadores de tempo no núcleo do Linux. O método de medida proposto é usado para medir a latência do Linux no tratamento de uma interrupção externa em três condições diferentes. O estudo finaliza propondo, implementando e testando alterações no Linux que visam melhorar o desempenho, desse sistema, em aplicações de processamento digital de sinais em tempo real. / This work studies modifications in the Linux operating system for the Intel x86 architecture, with the purpose of increasing the performance in applications of digital signal processing in real-time. Initially the requirements for a digital signal processing operating systems are established. These requirements are based on the structure of the programs of digital signal processing in real-time and the most common situations in this type of processing. An important factor in real-time processing is the latency to put the process in execution. In this context, this work develops a latency model for the I/O interrupts handling in Linux. By using this model, a method is developed to measure components of this latency. This measurement method is based on time markers collocated in the Linux kernel. The proposed method is used to measure the Linux latency for an I/O interrupt handling in three different conditions. Finally this research proposes, implements and tests alterations in Linux with the purpose of increasing the performance of this operating system in applications of digital signal processing in real-time.