Freqüentemente o Exército Brasileiro necessita adquirir novos equipamentos de Guerra Eletrônica, no intuito de se adequar a uma nova realidade tecnológica ou para melhor adestrar seus quadros. Nesse contexto, faz-se necessário tomar conhecimento de novas tecnologias ou avaliar o desempenho das existentes por métodos científicos. Dessa forma, esta tese pretende levantar possibilidades e limitações dos sistemas de localização eletrônica de emissores eletromagnéticos por determinação da direção de chegada na faixa de VHF e UHF por visada direta, através de uma análise estatística das técnicas comumente empregadas e, baseando-se nas limitações levantadas, fazer um estudo da técnica acustoóptica voltada para a obtenção de ângulo de chegada, buscando analisar sua viabilidade como técnica alternativa para a superação das limitações levantadas para esses sistemas. Mostra-se uma avaliação de desempenho baseada num modelo de estimador de ângulo de chegada com distribuição uniforme que esclarece dúvidas sobre a região de cobertura e sobre a influência da forma da linha-base na acurácia das estimativas de posição. Apresenta-se um estudo da obtenção de ângulo de chegada, usando modulador acustoóptico ou célula Bragg multicanal e chega-se a conclusão teórica que é possível implementar processadores desse tipo para medir fase com precisão de até meio grau e conseqüentemente dando maior precisão à estimativa de ângulo de chegada. Mostra-se também que a técnica acustoóptica é eficiente para trabalhar em ambiente sujeito ao ruído térmico, o que a torna mais atraente. Além disso, modernas técnicas digitais permitem processar os sinais identificados e mostrá-los em tempo real, mais uma vez caracterizando uma superioridade desta técnica.

Um pseudo-satélite foi desenvolvido tendo como objetivo superar o problema "near/far" mediante o emprego de uma estratégia que será denominada de "técnica de realimentação do receptor do usuário - RU". Foram desenvolvidos protótipos de pseudo-satélites GPS e programa controlador de potência para dar suporte à validação da proposta. O hardware e o firmware dos protótipos desenvolvidos são descritos. Análises e resultados de ensaios em campo, que consistiram de 4 vôos de helicóptero com receptores GPS embarcados, bem como os procedimentos conjuntos durante a campanha de ensaios são apresentados. Conclusões referentes aos objetivos propostos são apresentados e analisados. Por fim várias recomendações e sugestões são feitas, incluindo-se duas outras variantes da técnica RU.

Este trabalho tem por objetivo analisar o desempenho do protocolo IEEE 802.11b mostrando como as funcionalidades das camadas de Controle de Acesso ao Meio (MAC) e física (PHY), reduzem a vazão disponível na presença de ruído Gaussiano. Este protocolo tem a finalidade de prestar serviços de rede em canais sem fio, fazendo parte de um grupo de protocolos do IEEE usados em redes locais sem fio, chamadas de WLAN. Após uma breve explicação sobre o padrão IEEE 802.11, será descrito um modelo matemático simplificado, desenvolvido para a avaliação da vazão. A vazão resultante será comparada com a obtida a partir de um modelo matemático mais complexo utilizado como referência, assim como com as obtidas através de simulação e de medidas reais. Os resultados da simulação e da experimentação foram obtidos utilizando-se os softwares OPNET Modeler e CM Toolset respectivamente. Os resultados mostram que, enquanto a simulação e análise teórica se aproximam, resultando em valores similares, a experimentação resulta em valores diferentes (menores do que os resultados obtidos pela análise e pela simulação), sugerindo que o modelo de ruído Gaussiano não é o modelo de ruído mais apropriado para descrever o comportamento do ruído no canal para a faixa de valores de SNR de 7 a 15 dB's utilizada no estudo. Os resultados indicam também a existência de uma limitação no valor de vazão para as redes WLAN IEEE 802.11b de 6 Mbps, quando a taxa de transmissão de 11 Mbps é utilizada.

O sistema global de navegação por satélite (GNSS - Global Navigation Satellite System) tem potencial de se tornar um sistema primário de navegação em aeronaves civis, entretanto, necessita de melhoria no seu desempenho (acurácia, integridade, continuidade e disponibilidade). Ele apresenta a falta de uma característica fundamental para sistemas críticos de segurança, ele não provê limites de acurácia no cálculo da posição do usuário. Mesmo que na maioria do tempo a sua acurácia é excelente, mesmo assim o erro na posição pode ser muito grande sem que qualquer aviso seja dado ao seu usuário. Entre as várias fontes de erros no sistema GPS, a ionosfera é uma das maiores em sistemas com única portadora. Para corrigir tais deficiências, o sistema Satellite Based Augmentation System (SBAS) foi desenvolvido para auxiliar o sistema GPS na correção e limitação rígida dos seus erros. No sistema SBAS desenvolvido nos Estados Unidos da América, Wide Area Augmentation System (WAAS) existe, entre várias informações, o envio de mensagem para correção específica do atraso ionosférico sobre o sinal L1 do sistema GPS (Global Positioning System). Este efeito é estimado através de estações de referência espalhadas pelo continente norte-americano. Os dados das várias estações de referência são então enviados para estações principais, também chamados de WMS (WAAS Master Station), onde uma grade, com dados do atraso na vertical do sinal do sistema GPS devido ao efeito da ionosfera, será formada. Mostra-se neste trabalho como este sistema de auxílio aos usuários GPS trabalha e principalmente como pode ajudar na estimação do erro devido ao atraso de grupo no sinal do sistema GPS por conseqüência dos fenômenos que ocorrem na camada ionosférica. Neste trabalho o objetivo principal é a simulação através de um dos possíveis algoritmos em desenvolvimento para esta estimação do atraso ionosférico no sinal L1 do sistema GPS, o método LMMSE (Linear Minimum Mean Squared Error), que é gerado pelo segmento de controle. Através deste algoritmo serão gerados os valores dos atrasos ionosféricos para alguns pontos próximos a região sul e sudeste do Brasil e estes são então plotados juntamente com o atraso ionosférico estimado através do modelo IRI-2001 para um dado dia. Também serão estimados os valores dos erros pós-processamento do algoritmo. Os dados GPS utilizados neste trabalho são provenientes principalmente das estações que compõem a rede RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo) e controlada pelo IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística).

Classificação automática de modulação digital de sinais de comunicações é um importante problema de processamento de sinais no campo das comunicações. É um passo intermediário entre a interceptação do sinal e a recuperação da informação, no qual um classificador identifica automaticamente o tipo de modulação do sinal recebido para posterior demodulação e demais tarefas. A técnica de reconhecimento de padrões pode ser utilizada neste problema de classificação. Neste caso, na classificação é necessária a seleção e extração de características relevantes do sinal recebido. Neste trabalho, foram utilizados três tipos de características relevantes: espectrais, estatísticas e uma combinação dos dois tipos. Dois classificadores foram desenvolvidos nesta pesquisa: o primeiro, baseado em Redes Neurais Artificiais, utilizando o Perceptron Multicamadas (MLP); e o segundo, baseado em Máquinas de Vetores de Suporte (SVM). Estes dois classificadores foram usados para classificar as seguintes modulações digitais: Chaveadas em Amplitude (ASK2, ASK4), Chaveadas em Freqüência (FSK2, FSK4, FSK8), e Chaveadas em Fase (PSK2, PSK4, PSK8). Foi verificado, por meio de simulações em MATLAB 7, que o classificador com a abordagem SVM, utilizando uma combinação de características relevantes espectrais e estatísticas, obteve excelente resultados nos testes.

Uma série de fatores ambientais pode afetar o desempenho do GPS (Global Positioning System), tais como, interferência eletromagnética, multicaminho, atrasos em função de propagação pela atmosfera e cintilações ionosféricas. As cintilações da Ionosfera são responsáveis por parte significativa da diminuição de precisão do GPS e, em casos extremos, o funcionamento do receptor pode ser interrompido em função desse fenômeno. As cintilações ionosféricas resultam em variações rápidas na fase e na amplitude do sinal de rádio que atravessa a Ionosfera. Esse fenômeno é mais comum na região equatorial, onde ocorre diariamente após o pôr do sol. Este trabalho tem como objetivo avaliar os efeitos da cintilação ionosférica nas malhas de rastreamento do código, DLL (Delay Locked Loop), e da portadora, CCL (Carrier Costas Loop) de receptores GPS. Inicialmente, são apresentados os modelos estatísticos que caracterizam os sinais gerados pela cintilação em fase e amplitude. Posteriormente, é apresentada uma análise de desempenho do receptor em função dos efeitos da cintilação ionosférica. A partir dessa análise, são obtidos modelos analíticos para representar o desempenho do receptor GPS. Além das análises analíticas, são apresentados resultados obtidos por meio de simulação numérica. Exceção feita às situações envolvendo casos extremos de cintilação ou para casos onde a potência do sinal recebido é baixa, as simulações comprovaram o desempenho teórico dos modelos do CCL e do DLL.

A modelagem do espalhamento eletromagnético de alvos, na faixa de micro-ondas, é abordada neste trabalho, sendo estes alvos representados por estruturas com múltiplas camadas quirais (meios bi-isotrópicos recíprocos) confinadas entre a região de espaço livre e um meio linear, homogêneo e isotrópico. Interfaces planas separam as camadas destas estruturas, onde se admite a existência de elementos espalhadores capazes de suportar densidades superficiais de corrente elétrica e/ou magnética. Os campos eletromagnéticos em tais estruturas são determinados através da técnica de onda completa no domínio espectral, possibilitando, assim, a obtenção das correspondentes funções de Green espectrais. Estes cálculos são realizados com auxílio de um novo formalismo que utiliza um conjunto mínimo destas funções. A excitação das estruturas em consideração é realizada através de ondas planas e uniformes, elipticamente polarizadas. A partir do conhecimento dos campos espalhados em cada interface é possível estabelecer um sistema de equações integrais, o qual é resolvido numericamente através do método dos momentos no domínio espectral. Método este que permite a determinação das componentes das densidades superficiais de corrente induzidas sobre os elementos espalhadores. Na aplicação do método dos momentos tais densidades superficiais de corrente, que podem ser elétrica ou magnética, são modeladas através de funções de base triangulares de subdomínios. Expressões assintóticas para as componentes do campo elétrico distante produzido pelos espalhadores também são estabelecidas. A potencialidade da modelagem eletromagnética desenvolvida é demonstrada através da caracterização eletromagnética de estruturas isotrópicas e quirais contendo elementos espalhadores simples (dipolos elétrico e/ou magnético planos), assim como da simulação de imagens SAR polarimétricas. Esta caracterização é realizada através de atributos polarimétricos comumente usados no processamento de imagens SAR para a discriminação de alvos na superfície terrestre. A geração de imagens SAR polarimétricas é realizada a partir de estruturas que contêm somente camadas lineares, homogêneas e isotrópicas, sendo estas imagens avaliadas a partir de características intrínsecas de imagens SAR reais.

Neste trabalho são analisadas as figuras de mérito de antenas helicoidais, de microfita e redes de dipolos, operando na faixa de freqüências de comunicação e navegação via satélite na banda L, na presença de aeronaves. É utilizada primordialmente a técnica híbrida UTD/MoM do simulador SuperNEC, onde as antenas são modeladas pelo MoM e a aeronave é modelada pela técnica UTD. Além disso, é analisado o comportamento das antenas helicoidal e monopolo na presença da aeronave feita de material composto de fibra de carbono, cujos modelos são simplificados para viabilizar a análise do ponto de vista computacional. Inicialmente é feita uma breve descrição dos simuladores eletromagnéticos, ressaltando a idéia básica da técnica híbrida UTD/MoM. Em seguida são apresentados os projetos das antenas supracitadas realizados com auxílio dos simuladores, onde também são analisadas situações envolvendo os efeitos de reflexão, difração e obstrução em estruturas UTD mais simples. É feito uma análise comparativa de antenas na presença de placas feitas de composto de fibra de carbono e alumínio, onde os resultados teóricos e experimentais mostraram-se semelhantes para ambos os materiais. Finalmente, é realizada a análise dos efeitos causados nas figuras de mérito das antenas devido às várias partes que compõem a estrutura da aeronave. Utilizando este procedimento é possível identificar mais claramente cada efeito produzido pela estrutura da aeronave, possibilitando que sejam realizadas ações preventivas para obter uma melhor abordagem em testes de desenvolvimento, bem como um melhor desempenho operacional dos sistemas. Os procedimentos e resultados apresentados neste trabalho são considerados satisfatórios do ponto de vista de posicionamento preliminar de antenas sobre aeronaves, ressaltando-se a vantagem computacional da técnica híbrida. Contudo, a busca em modelar toda a estrutura da aeronave usando técnicas de onda completa ainda deve ser perseguida a fim de aumentar a acurácia dos resultados.

O trabalho apresenta a etapa de correlação em software de um receptor GPS de uso civil. O software do correlator tem como função extrair, em tempo real, os dados de navegação contidos no sinal GPS (CDMA), os quais são necessários para a determinação da posição dos satélites. Este trabalho apresenta também uma revisão das características e da estrutura do sinal GPS, para permite uma melhor compreensão do funcionamento das arquiteturas dos correlatores descritos na literatura e também, desenvolver o simulador de sinais GPS, necessário para testar as etapas de processamento do Correlator. As etapas de Aquisição, Confirmação, Alinhamento e Rastreamento do correlator, bem como os algoritmos de cálculo da envoltória, demodulação, sincronização de bit, extração dos dados de navegação são apresentados. O software utiliza, como plataforma, o DSP STARTER KIT (DSK) disponível no Departamento de Telecomunicações, o qual é composto pelo DSP da família C6000 (TMS320C6711) da Texas Instruments e pelo ambiente de programação Code Composer Studio. O trabalho, como um todo, enfatiza o processamento digital de sinais, focando no desenvolvimento de receptores em software, onde o sinal digital é processado em banda base através de técnicas de programação.

Due to the widespread acceptance of Synthetic Aperture Radar (SAR) imagery by the scientific community in recent years, SAR system design faces ever increasing demands for wide coverage of high resolution images. This represents a challenging task, since conventional monostatic SAR system are inherently subject to a compromise between the achievable resolution and the width of the imaged swath. In this context, multi-channel SAR systems arise as a promising alternative to overcome this limitation and achieve high-resolution wide-swath (HRWS) SAR imaging. Their operation requires the acquisition of more information about the scene through multiple channels and suitable digital beamforming techniques to adequately combine the output data. The innovative Multi-Channel Reconstruction Algorithm (MCRA) was recently introduced as a suitable alternative for the processing required by multi-channel SAR systems in azimuth. This thesis performs and evaluates on a demonstration of the capabilities of this algorithm employing real SAR multi-channel data acquired by DLR's new airborne system F-SAR. The combination of up to four different channels is performed, and analyzes of the algorithm performance follow, especially with regard to ambiguity suppression. The impact of channel imbalances in the residual ambiguity levels is considered and different channel balancing methods are assessed. Following the algorithm's success in yielding high quality reconstructed images given adequately balanced channels, focus is turned to balancing alternatives, with special interest in methods applicable to aliased data. Blind equalization techniques are employed to develop a version of the reconstruction algorithm with increased robustness to channel imbalances following a certain error model. Performance assessments of the alternative strategy are performed both for controlled imbalances following the design model and real unknown imbalances found on F-SAR data.