Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Automação). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Automação). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Estágio realizado no Laboratório OCEANSYS e orientado pelo Prof. Doutor Aníbal Matos / Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Este trabalho trata da determinação preliminar da órbita de um satélite com um receptor GPS a bordo. O método proposto, baseado no Filtro de Kalman Discreto, usa quatro medidas da pseudodistância e da sua variação temporal. O programa computacional ASAP da JPL é utilizado para simular as órbitas dos 24 satélites GPS e do satélite usuário. Para modelo do sistema, foi considerada uma órbita kepleriana. As equações de medida foram determinadas em função dos elementos orbitais dos quatro satélites GPS e do satélite usuário. Duas versões do Filtro de Kalman Discreto Linearizado foram implementadas: uma convencional, envolvendo inversão de matrizes, e a outra de forma seqüencial. A solução numérica foi analisada para os seis parâmetros orbitais do satélite usuário e para o erro de seu relógio. Os dados da órbita simulada são comparados com os dados do filtro a fim de verificar a precisão da solução numérica.

Sistemas de navegação inercial (INS) possuem erros de posição, velocidade e atitude divergentes com o tempo em uma taxa dependente da precisão dos sensores inerciais. Por outro lado, as taxas divergentes da INS, sistemas de posicionamento global por satélites (GNSS) e dispositivos imageadores (SD) fornecem medidas de posição, velocidade e desalinhamento com erros limitados e em baixas frequências. A complementariedade das características dos sistemas motiva a fusão de dados. A estratégia tradicional de integração é o filtro de Kalman extendido (EKF) como estimador do vetor de erros. Sob certas condições, o filtro de Kalman é o estimador ótimo sob ampla variedade de critérios. Essas condições necessitam de uma modelagem acurada da dinâmica da planta e da sintonia das estatísticas do ruído de modelo e sensores. Portanto, erros de modelagem e sintonia impossibilitam otimalidade e consistência estatística do erro de estimação do filtro e ainda podem levá-lo à divergência. O presente trabalho aborda o problema de buscar a consistência estatística na operação do filtro de Kalman estendido através de técnicas de sintonia automática do ruído de modelagem, a saber, Estimação Adaptativa baseada em Inovação (IAE) e Escalonamento do Ruído de Modelo (SPN). Será experimentalmente demonstrado que IAE falha ao sintonizar o filtro. Será proposta uma alteração na estratégia IAE, a saber, Estimação Adaptativa baseada em Inovação Parcial (IAEP), que deixará o filtro consistente e habilitado a fornecer uma solução de navegação satisfatória. Resultados são obtidos por simulações, onde um veículo aéreo não-tripulado voa uma trajetória conhecida com medidas de sensores inerciais corrompidas por um modelo de constante aleatória e ruído branco. Erros de posição e velocidade, desalinhamento, bias de acelerômetro, deriva de girômetro e erros de relógio GNSS são estimados através da fusão INS/GNSS/SD e testados para consistência estatística em diversos cenários. Adicionalmente, o algoritmo de navegação inercial operando autonomamente é avaliado através de dados reais obtidos em um experimento em montanha-russa.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Humanas, Departamento de Geografia, Programa de Pós-graduação, 2018. / A expansão tecnológica nas últimas décadas vem promovendo transformações significativas na sociedade e também na aviação civil, pois é um dos setores que mais se desenvolve no cenário mundial. Para permitir a continuidade do crescimento e os benefícios dele decorrentes, a Organização de Aviação Civil Internacional (ICAO) desenvolveu o conceito CNS/ATM, ainda no início dos anos 80, de forma a estruturar as bases da aviação do futuro. Dentro do conceito, a Navegação Baseada em Performance (PBN) é ferramenta fundamental e tida como prioridade da Organização de Aviação Civil Internacional (ICAO). A PBN utiliza avanços tecnológicos, voos mais curtos, rápidos, seguros, econômicos, menos poluentes e proporciona a maximização do espaço aéreo. Nesse sentido, este estudo tem como objetivos apresentar o processo PBN no Brasil demonstrando a relação com os sistemas de navegação global por satélite e seus sistemas de acréscimo de sinal; as especificações de navegação que são usadas no espaço aéreo nacional; e comparar rotas PBN com rotas convencionais em relação a distâncias, ao consumo de combustível e emissão de dióxido de carbono (CO2) utilizando para isso a metodologia da ICAO de Cálculo de Emissão de Dióxido de Carbono e tendo base a análise multitemporal do tráfego aéreo nacional nos últimos doze anos. Os resultados apontam vantagens expressivas da PBN frente à navegação aérea convencional nos aspectos estudados. Na rota Brasília – Manaus, ao longo de um ano, é possível economizar 438 mil litros de combustível com 821 toneladas de CO2 podendo deixar de serem emitidas à atmosfera. Em um panorama temporal de doze anos, economizar-se-ia aproximadamente 50 milhões de litros de combustível e se evitaria a emissão de 107 bilhões de toneladas de CO2 na rota São Paulo/Congonhas – Rio de Janeiro/Santos Dumont, voando-se exclusivamente em rotas PBN com trajetória direta. Embora as rotas PBN impõem o cumprimento de vários requisitos para sua implementação, elas permitem o incremento de tráfego, a acessibilidade ao espaço aéreo, diminuição de distâncias percorridas, economia de combustível e redução da emissão de dióxido de carbono na atmosfera. / The technological expansion in the last decades has been promoting significant transformations in society and also in civil aviation, since it is one of the sectors that develops most in the world scenario. To enable continuity of growth and the resulting benefits, the International Civil Aviation Organization (ICAO) developed the CNS / ATM concept in the early 1980s in order to structure the aviation bases of the future. Within the concept, Performance Based Navigation (PBN) is a fundamental tool and considered a priority of the International Civil Aviation Organization (ICAO). PBN uses technological advancements, shorter, faster, safer, cheaper, less polluting flights and maximizes airspace. In this sense, this study aims to present the PBN process in Brazil demonstrating the relationship with global satellite navigation systems and their augmentations systems; navigation specifications that are used in national airspace; and compare PBN routes with conventional routes in terms of distances, fuel consumption and carbon dioxide (CO2) emissions using the ICAO Carbon Dioxide Emission Calculation methodology and based on multi-temporal traffic analysis over the last twelve years. The results point to the PBN advantages over conventional air navigation in the studied aspects. On the Brasilia - Manaus route, over a year, it is possible to save 438 thousand liters of fuel with 821 tons of CO2, whose emission can be avoided into the atmosphere. In a twelve-year timeframe, approximately 50 million liters of fuel would be saved and the emission of 107 billion tons of CO2 would be avoided on the São Paulo / Congonhas - Rio de Janeiro / Santos Dumont route, flying exclusively on PBN routes with direct trajectory. Although PBN routes require compliance with so many requirements for their implementation, they allow for increased traffic, accessibility to airspace, reduction of distances traveled, fuel economy and reduction of the emission of carbon dioxide in the atmosphere.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores (área de especialização de Informática Industrial), na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. sob a orientação do Professor Doutor Francisco José de Oliveira Restivo

Submitted by Diogo Barreiros (diogo.barreiros@ufba.br) on 2017-02-17T15:18:14Z No. of bitstreams: 1 mestrado_Luiz.pdf: 2296935 bytes, checksum: cfe40df7ba936424cec5e47234d51af1 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-02-17T15:30:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 mestrado_Luiz.pdf: 2296935 bytes, checksum: cfe40df7ba936424cec5e47234d51af1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-17T15:30:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 mestrado_Luiz.pdf: 2296935 bytes, checksum: cfe40df7ba936424cec5e47234d51af1 (MD5) / O ROV, VeÍculo Operado Remotamente, É um robÔ subaquático que permite ao operador permanecer em um ambiente seguro enquanto este veículo efetua uma tarefa perigosa. Para facilitar a navega¸c˜ao com estes ve´ıculos s˜ao necess´arios dados que forne¸cam informa¸c˜oes sobre o posicionamento e o estado do ve´ıculo. Esta disserta¸c˜ao descreve o desenvolvimento de um sistema eletrˆonico de sensoriamento para navega¸c˜ao de ROV atuando em ´aguas rasas, at´e 30 metros. S˜ao consideradas v´arias estrat´egias, t´ecnicas e teorias envolvendo o projeto, o desenvolvimento, a montagem e os testes de circuitos eletrˆonicos, da calibra¸c˜ao de sensores, dos protocolos de comunica¸c˜ao e linhas de transmiss˜ao para robˆos submers´ıveis. O sistema de sensoriamento ´e composto por sensores que informam: perfis em trˆes dimens˜oes do campo magn´etico terrestre (b´ussola), acelera¸c˜ao, velocidade, posi¸c˜ao do ve´ıculo, medida da profundidade, vis˜ao colorida em duas dimens˜oes e o estado de carga da bateria de bordo. A combina¸c˜ao destes dados fornece ao operador informa¸c˜oes sobre o estado do ve´ıculo, o que possibilita uma navega¸c˜ao segura e eficiente. Para a leitura dos sinais dos sensores e transmiss˜ao destes dados `a central de controle foi desenvolvido um sistema embarcado baseado em um microcontrolador PIC. Toda a eletrˆonica desenvolvida neste trabalho foi projetada de forma modular, de modo que os diversos elementos desenvolvidos possam ser reaproveitados em outros trabalhos. Como resultados mais relevantes podemos destacar: a unidade de medida de acelera¸c˜ao que mostrou-se sens´ıvel para est´ımulos da ordem de 0,03 g, a b´ussola eletrˆonica que apresentou um erro m´aximo de 9o para as medidas de ˆangulo e o profundimetro que apresentou uma resolu¸c˜ao de 0,04 m. Estes resultados s˜ao extremamente vi alentadores e mostram que, com a continuidade e a consolida¸c˜ao das pesquisas em rob´otica m´ovel no Laborat´orio de Propriedades Opticas (LaPO), melhores resultados podem ser obtidos em um futuro pr´oximo. . Aplicações para os ROVs incluem resgate, manutenção e construção de estrutura submarinas, manutenção de plantas nucleares, medidas de poluição da água e observação.

Submitted by Marcio Filho (marcio.kleber@ufba.br) on 2017-06-09T12:54:47Z No. of bitstreams: 1 mestrado_vitor.pdf: 2209704 bytes, checksum: d39df531f410d6533d4c54bd9255e48c (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-06-13T15:15:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 mestrado_vitor.pdf: 2209704 bytes, checksum: d39df531f410d6533d4c54bd9255e48c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-13T15:15:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 mestrado_vitor.pdf: 2209704 bytes, checksum: d39df531f410d6533d4c54bd9255e48c (MD5) / A pesquisa para o desenvolvimento do conjunto de circuitos eletrônicos (hardware) para aquisição de dados e sistemas de controle de vôo para aeronaves n˜ao-tripuladas(UAV -Unmanned Aerial Vehicle) tem gerado novos conhecimentos aeronauticas, com aplicações em monitoramento ambiental e controle de areas agrícolas e de pragas. Neste trabalho, foi concebido o desenvolvimento de todo o aparato eletrônico necessário para um UAV, sendo este desenvolvimento parte integrante do projeto UAV-UFBA. Apresenta-se aqui um detalhamento do funcionamento dos sensores utilizados para o sistema de navegação inercial, bem como todas as equações necessárias para a conversão dos valores de tens˜ao adquiridos pelos sensores em suas respectivas unidades de medida: aceleração, press˜ao, velocidade do angular e outros. S˜ao também apresentados os filtros analógicos e digitais desenvolvidos e os circuitos de condicionamento de sinal de cada sensor. O sistema de processamento ´e composto por dois microcontroladores da família MCS-51, como módulo de interface entre o sistema de navegação e a aeronave. A arquitetura desenvolvida ´e flexível, podendo ser utilizada de várias formas e expandida de acordo com a necessidade. Para validar o equipamento foram feitos diferentes tipos de ensaio. As respostas obtidas tiveram erros inferiores a 4%, levando em considera¸c˜ao que se esperava erros maiores, próximos a 20%, visto que a equipe n˜ao tinha experiência nesta área, nem outros trabalhos como referência. Desta maneira mostra que com a continuidade e o aprofundamento da pesquisa, pode-se obter resultados ainda melhores.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-08-26Bitstream added on 2014-06-13T18:49:01Z : No. of bitstreams: 1 reis_yc_me_prud.pdf: 4404643 bytes, checksum: d955f1ecd9f11d5c953843527380b5e3 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A presença e utilização de sistemas de navegação em automóveis no mundo, atualmente, é cada vez maior. Esses sistemas são utilizados por pessoas que necessitam de informações navegacionais para alcançarem seus destinos. Entretanto, em muitos casos, são fornecidas apenas a localização do veículo no visor dos sistemas e setas de direção. Diferentes estudos realizados nos EUA, Inglaterra, Japão e Suécia, buscam analisar quais informações os motoristas selecionam do ambiente urbano a partir de sua memória, para assim indicar e conceber sistemas de navegação com informações que auxiliem os motoristas em sua navegação. Esses estudos apontam que o mapa cognitivo dos motoristas é a melhor fonte de informações de guia de rota, pois possui as informações realmente úteis para auxiliar a navegação em automóveis, o que indica ser necessário conhecer as representações internas do ambiente dos motoristas, para assim conceber sistemas que propiciem maior eficiência navegacional. Desse modo, esta dissertação de mestrado objetivou investigar quais aspectos do ambiente os motoristas utilizam durante a navegação. Para tanto, aplico-se o método de esboço cartográfico para seleção de informação de guia de rota em automóvel. No desenvolvimento do método desse estudo participaram 50 (cinquenta) motoristas... / The presence and use of navigation systems in cars in the world is currently increasing. These systems are used by people in need of navigational information to reach their destinations. However, in many cases, are given only the vehicle's location on the systems display and directional arrows. Different studies indicate that the cognitive map of the drivers is the best source of information for route guidance, it has the really useful information to aid navigation in cars, which indicates the need to understand the internal representations of the environment of motorists, so as to conceive systems that provide navigational efficiency. Thus, this dissertation aims to investigate which environmental aspects drivers use when navigate. For that, were applied the method of sketch map for selection of route guidance information in car. In developing the method of this study involved fifty (50) drivers (undergraduate students, postgraduate students and taxi drivers) familiar with ... (Complete abstract click electronic access below)