Submitted by Daniella Santos (daniella.santos@ufma.br) on 2017-11-17T18:29:08Z No. of bitstreams: 1 ANTONIOCUNHAFILHO.pdf: 1793440 bytes, checksum: 6416646c9d62d757da9c159657cb5c19 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-17T18:29:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ANTONIOCUNHAFILHO.pdf: 1793440 bytes, checksum: 6416646c9d62d757da9c159657cb5c19 (MD5) Previous issue date: 2017-04-28 / CAPES / In the Person with Down Syndrome (DS), autonomic nervous system (ANS) modulation of the heart rhythm can be compromised, resulting in changes in heart rate (HR) and cardiac cycle duration. Capacity to accumulate more adipose tissue is commonly present in people with DS, being this an independent factor for a worse prognosis of sudden death in this population. Objective: To study the effect of physical exercise on autonomic variables and body composition in individuals with active Down Syndrome And sedentary in São Luis-MA. Materials and Methods: This was an analytical and cross-sectional study, data analysis was performed in GraphPad Prism® software, version 5.01 and field research was performed at APAE's in the cities of São Luís - MA. We analyzed 52 individuals with Down Syndrome. Of these individuals, 15 sedentary SD (SDS), 9 SDS (mild active) and 12 SDs (strong active) and 11 controls (CG) were divided through the results obtained in the International Physical Activity Questionnaire (IPAC), anthropometric, hemodynamic and autonomic evaluation in the time domain, frequency domain and symbolic analysis. The constitution in relation to sex was that all were made up of males. Results: SD FH presented lower BMI than Control and SD SD group. Body fat (%) was lower in SED AF / AL than Control and SD group SED. And the hemodynamic parameters were similar between the groups. During the baseline period, there were no significant differences, however, sedentary subjects exhibited lower values in relation to the time domain, such as RR and VAR-RR intervals, when compared to the control group. Frequency domain indexes showed that SD SED individuals had higher values for sympathetic activity regarding low frequency (LF) and similar values for parasympathetic (HF) activity in relation to SD / AF groups. These results, when normalized, presented higher vagal sympathetic balance (LF / HF). In addition, the symbolic analysis showed higher 0V (related to sympathetic activity) and lower values in 2LV (related to parasympathetic activity) in the SD SED group when compared to the control group, SD AL and SD AF. The 2LV was lower in SD-AL and SD AF than in the control group, but 2UV was higher in SD AF than the control group. And there were no differences between the SD / AF group. Conclusion: Thus, we conclude that regardless of intensity, exercise may promote positive adaptations in autonomic modulation in people with Down Syndrome. / No indivíduo com Síndrome de Down (SD), a modulação do sistema nervoso autônomo (SNA) sobre o ritmo cardíaco pode estar comprometida, podendo resultar em alterações na frequência cardíaca (FC) e na duração do ciclo cardíaco. A disfunção do SNA e da capacidade de acumular mais tecido adiposo está comumente presente nas pessoas com SD, sendo este um fator independente para um pior prognóstico de morte súbita nessa população. Objetivo: Analisar o efeito do nível de atividade física nas variáveis autonômicas e composição corporal em indivíduos com Síndrome de Down ativos fortes e leves e sedentários em São Luís-MA. Materiais e Métodos: Trata-se de um estudo do tipo analítico e transversal, a análise dos dados foi realizada no software GraphPad Prism®, versão 5.01 e a pesquisa de campo foi realizada na APAE( Associação de pais e amigos especiais) da cidade da grande São Luís - MA. Foram analisados 52 indivíduos com Síndrome de Down e 11 indivíduos do grupo controle , sem a trissomia 21. Divididos em: 15 grupo SD sedentário (SED), 9 do grupo SD-AL (ativo leve) e 12 do grupo SD-AF (ativo forte) e 11 do grupo Controle (GC) foram divididos através dos resultados obtidos no Questionário Internacional de Atividade Física (IPAC), avaliação antropométrica, hemodinâmica e autonômica no domínio do tempo, domínio de frequência e análise simbólica. Resultados: O SD AF apresentou menor IMC que o Controle e o grupo SD-SED. A gordura corporal (%) foi menor em SED-AF e AL do que o Controle e o grupo SD-SED. Os parâmetros hemodinâmicos foram semelhantes entre os grupos. Durante o período basal, não houve diferenças significativas, contudo, os sujeitos sedentários exibiram valores mais baixos em relação ao domínio do tempo, como intervalos RR e VAR-RR, quando comparados com o grupo controle. Os índices de domínio da frequência mostraram que indivíduos SD-SED valores maiores na atividade simpática referente à baixa frequência (LF) e valores semelhantes na atividade parassimpática (HF) em relação aos grupos SD-AL e AF. Além disso, a análise simbólica mostra maior 0V% (relacionado a atividade simpática) e valores mais baixos em 2LV%(relacionado a atividade parassimpática) no grupo SD SED quando comparado ao grupo controle , SD-AL e SD-AF. O 2LV% foi menor em SD-AL e SD-AF do que o grupo controle, mas 2UV% foi maior em SD-AF do que o grupo controle. E não houve diferenças entre o grupo SD-AL e AF. Conclusão: Independentemente da intensidade, o exercício pode promover adaptações positivas na modulação autonômica em indivíduos com Síndrome de Down.

A crescente demanda por Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT) tem sido objeto de preocupação por parte das organizações internacionais responsáveis pela segurança do espaço aéreo. O uso de VANT em condições restritas tem sido realizado pelos interessados e envolvidos, mas para que o VANT seja economicamente viável, há a necessidade de regulamentação ainda não existente para sua integração segura no Espaço Aéreo Controlado e Não Segregado. Em função dessa demanda não atendida, nesta Tese foi desenvolvido um método (Safety-VANT) que avalia a segurança crítica da condução do VANT, tarefa realizada por um Sistema Autônomo de Pilotagem. O desenvolvimento do Método Safety-VANT tem como missão fornecer aos órgãos reguladores, assim como aos desenvolvedores de VANT, meios de quantificar a avaliação de segurança na navegabilidade aérea dessas aeronaves. Uma hipótese considerada para o método é a de que o hardware e software (aviônicos, fuselagem, sensores e atuadores) do VANT estejam previamente avaliados e certificados pelos mesmos procedimentos e regras aplicáveis para os equipamentos de aeronaves tripuladas. Essa hipótese permitiu que o desenvolvimento do método de avaliação de segurança Safety-VANT fosse direcionado para avaliar a capacidade de comando autônomo de um VANT para voar, navegar e comunicar de acordo com as regras do sistema de gerenciamento e controle do tráfego aéreo. A aplicação do Safety-VANT foi exercitada sob um VANT hipotético definido como sendo capaz de voar, navegar e se comunicar com o Controle de Tráfego Aéreo e que tenha os equipamentos e estrutura da aeronave (fuselagem) que o constitui, devidamente certificados. Adicionalmente são realizadas considerações sobre como implantar a utilização do Safety-VANT no desenvolvimento de VANT Autônomo com a missão de ser integrado no Espaço Aéreo. / The growing demand for unmanned aerial vehicles (UAV) has been a subject of concern on the part of international organizations responsible for airspace safety. UAV has been used by stakeholders in strict conditions, but for UAV to become economically viable, it is necessary to issue regulations that still do not exist for safe integration in the controlled non-segregated airspace. In the light of this unattended demand, a method (Safety-VANT) was developed in this Thesis to evaluate the critical safety of UAV conduction, a task performed by a Piloting Autonomous System. The development of the Safety-VANT method aims to provide UAV regulators and developers, means of quantifying the safety assessment in the aircraft airworthiness. A hypothesis used in the method considers that the UAV hardware and software (avionics, fairing, sensors and actuators) are previously evaluated and certified by the same procedures and rules applicable to manned aircraft equipment. This hypothesis allowed the Safety-VANT - the developed safety assessment method - to evaluate the ability of an autonomous command embedded in an UAV to fly, to navigate and to communicate, according to the management of air navigation system rules. The Safety-VANT application was exercised under a hypothetical UAV set to being able to fly, to navigate and to communicate with Air Traffic Control and it has the equipment and the certified aircraft structure (fairing). In addition, considerations are performed for deploying the use of Safety-VANT in autonomous UAV development to integrate it into the Airspace.

A crescente demanda por Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT) tem sido objeto de preocupação por parte das organizações internacionais responsáveis pela segurança do espaço aéreo. O uso de VANT em condições restritas tem sido realizado pelos interessados e envolvidos, mas para que o VANT seja economicamente viável, há a necessidade de regulamentação ainda não existente para sua integração segura no Espaço Aéreo Controlado e Não Segregado. Em função dessa demanda não atendida, nesta Tese foi desenvolvido um método (Safety-VANT) que avalia a segurança crítica da condução do VANT, tarefa realizada por um Sistema Autônomo de Pilotagem. O desenvolvimento do Método Safety-VANT tem como missão fornecer aos órgãos reguladores, assim como aos desenvolvedores de VANT, meios de quantificar a avaliação de segurança na navegabilidade aérea dessas aeronaves. Uma hipótese considerada para o método é a de que o hardware e software (aviônicos, fuselagem, sensores e atuadores) do VANT estejam previamente avaliados e certificados pelos mesmos procedimentos e regras aplicáveis para os equipamentos de aeronaves tripuladas. Essa hipótese permitiu que o desenvolvimento do método de avaliação de segurança Safety-VANT fosse direcionado para avaliar a capacidade de comando autônomo de um VANT para voar, navegar e comunicar de acordo com as regras do sistema de gerenciamento e controle do tráfego aéreo. A aplicação do Safety-VANT foi exercitada sob um VANT hipotético definido como sendo capaz de voar, navegar e se comunicar com o Controle de Tráfego Aéreo e que tenha os equipamentos e estrutura da aeronave (fuselagem) que o constitui, devidamente certificados. Adicionalmente são realizadas considerações sobre como implantar a utilização do Safety-VANT no desenvolvimento de VANT Autônomo com a missão de ser integrado no Espaço Aéreo. / The growing demand for unmanned aerial vehicles (UAV) has been a subject of concern on the part of international organizations responsible for airspace safety. UAV has been used by stakeholders in strict conditions, but for UAV to become economically viable, it is necessary to issue regulations that still do not exist for safe integration in the controlled non-segregated airspace. In the light of this unattended demand, a method (Safety-VANT) was developed in this Thesis to evaluate the critical safety of UAV conduction, a task performed by a Piloting Autonomous System. The development of the Safety-VANT method aims to provide UAV regulators and developers, means of quantifying the safety assessment in the aircraft airworthiness. A hypothesis used in the method considers that the UAV hardware and software (avionics, fairing, sensors and actuators) are previously evaluated and certified by the same procedures and rules applicable to manned aircraft equipment. This hypothesis allowed the Safety-VANT - the developed safety assessment method - to evaluate the ability of an autonomous command embedded in an UAV to fly, to navigate and to communicate, according to the management of air navigation system rules. The Safety-VANT application was exercised under a hypothetical UAV set to being able to fly, to navigate and to communicate with Air Traffic Control and it has the equipment and the certified aircraft structure (fairing). In addition, considerations are performed for deploying the use of Safety-VANT in autonomous UAV development to integrate it into the Airspace.

O presente documento tem por objetivo apresentar a tese desenvolvida no programa de doutorado em Ciência da Computação e Matemática Computacional do ICMC/USP. Esta tese aborda o desenvolvimento de sistemas autônomos, de baixo custo, para supervisão de missão e segurança de voo em Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs). A supervisão da missão é assegurada através da implementação de um sistema do tipo Mission Oriented Sensor Array (MOSA), responsável pelo adequado cumprimento da missão. A segurança de voo é garantida pelo sistema In-Flight Awareness (IFA), que visa monitorar o funcionamento da aeronave. Os assuntos missão e segurança são complexos e os sistemas MOSA e IFA foram idealizados e desenvolvidos de forma independente, fundamentando-se na ideia de separação de interesses. O desenvolvimento desses sistemas foi baseado em dois modelos de referência: MOSA e IFA, propostos pela literatura. Em trabalhos anteriores da literatura, alguns sistemas do tipo MOSA e IFA foram propostos para situações específicas de missão. Numa outra abordagem, esta tese propõe um único sistema MOSA e IFA capaz de se adequar a um conjunto distinto de missões. Neste trabalho, foi desenvolvida toda arquitetura de comunicação que integra os sistemas MOSA e IFA. No entanto, apenas esses dois sistemas não são suficientes para fazer a execução da missão com segurança, necessitando-se de um sistema capaz de se comunicar com o Piloto Automático (AP) do VANT. Logo, um sistema capaz de enviar requisições e comandos ao AP foi também implementado. Através desses três sistemas, missões autônomas com desvio de obstáculos puderam ser realizadas sem intervenção humana, mesmo diante de situações críticas ao voo. Assegurar os aspectos de segurança e missão pode se tornar conflitante durante o voo, pois em situações emergenciais deve-se abortar a missão. Diferentes estratégias para planejamento e replanejamento de rotas, baseadas em computação evolutiva e heurísticas, foram desenvolvidas e integradas nos sistemas MOSA e IFA. Os sistemas, aqui propostos, foram validados em quatro etapas: (i) experimentos com o simulador de voo FlightGear; (ii) simulações com a técnica Software-In-The-Loop (SITL); (iii) simulações com a técnica Hardware-In- The-Loop (HITL); (iv) voos reais. Na última etapa, os sistemas foram embarcados em dois modelos de VANTs, desenvolvidos pelo grupo de pesquisa. Durante a experimentação, alguns modelos de pilotos automáticos (APM e Pixhawk), computadores de bordo (Raspberry Pi 3, Intel Edison e BeagleBone Black), planejadores de missão e replanejadores de rotas emergenciais foram avaliados. Ao todo, três planejadores de rotas e oito replanejadores são suportados pela plataforma autônoma. O sistema autônomo desenvolvido permite alterar missões com diferentes características de hardware e de software de forma fácil e transparente, sendo, desse modo, uma arquitetura com características plug and play. / This document aims to present the thesis developed in the doctoral program in Computer Science and Computational Mathematics at ICMC/USP. This thesis addresses the development of low- cost autonomous systems for mission supervision and flight safety in Unmanned Aerial Vehicles (UAVs). The mission supervision is ensured through the implementation of a Mission Oriented Sensor Array (MOSA) system, which is responsible for the proper fulfillment of the mission. The flight safety is guaranteed by the In-Flight Awareness (IFA) system, which aims to monitor the aircraft operation. The mission and safety issues are complex, and the MOSA and IFA systems were idealized and developed independently, based on the idea of separation of concerns. The development of these systems was based on two reference models: MOSA and IFA, proposed in the literature. In previous works of the literature, some MOSA and IFA systems have been proposed for specific mission situations. In another approach, this thesis proposes a single MOSA and IFA system capable of adapting to a distinct set of missions. All the communication architecture that integrates the MOSA and IFA systems were developed in this work. However, only these two systems are not sufficient to carry out the mission safely; a system that can communicate with the AutoPilot (AP) of the UAV its also needed. In this way, a system that is capable of sending commands and requests to the AP was implemented in this work. Through these three systems, autonomous missions with a diversion of obstacles could be carried out without human intervention, even in critical situations to the flight. Ensuring the safety and mission aspects can become conflicting during the flight because in hazards situations the mission must be aborted. Different strategies for path planning and path replanning, based on evolutionary computation and heuristics, were developed and integrated into the MOSA and IFA systems. The systems proposed here were validated in four stages: (i) experiments with FlightGear flight simulator; (ii) simulations using Software-In-The-Loop (SITL); (iii) simulations using Hardware- In-The-Loop (HITL); (iv) real flights. In the last stage, the systems were embedded in two models of UAVs, developed by the research group. During the experiment were evaluated some models of autopilots (APM and Pixhawk), companion computers (Raspberry Pi 3, Intel Edison and BeagleBone Black), mission planners and emergency route planners. In all, three route planners and eight replanners are supported by the autonomous platform. The developed autonomous system allows changing missions with different hardware and software characteristics in an easy and transparent way, being, therefore, an architecture with Plug and play characteristics.