Veículos Aéreos não Tripulados (VANTs) são aeronaves que voam sem tripulação e são capazes de realizar diversos tipos de missões, como vigilância, coleta de dados topográficos e monitoramento ambiental. Este é um domínio que tem muito a ganhar com a aplicação da abordagem de Linha de Produtos de Software (LPS), uma vez que é rico em variabilidades e cada modelo de VANT tem também muitas partes comuns. Neste trabalho é apresentada uma infraestrutura tecnológica e de configuração de ativos em Simulink, gerenciados pelas ferramentas Pure::variant e Hephaestos para uma LPS de VANTs. Um conjunto de padrões para especificação de variabilidades em Simulink é proposto, bem como uma extensão para a ferramenta Hephaestus. Uma comparação entre as ferramentas Pure::variants e Hephaestus é apresentada / Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are aircrafts that can fly without any crew and are capable to realize several types of missions such as surveillance, topographic data collection and environmental monitoring. This is a domain which can benefit very much with the adoption of the Software Product Lines (SPL) approach, as each UAV model is rich in variabilities and has many common parts. In this work it is presented a software asset configuration infrastructure for the Simulink environment, managed by the tools Pure::variants and Hephaestus for a UAV SPL. A set of patterns of variability specification in Simulink is proposed as well as an extension to Hephaestus to support a SPL product engineering for Simulink. A comparison between Pure::variants and Hephaestus is also presented

Com a necessidade de substituir o trabalho humano em áreas de risco, ambientes impróprios ou inalcançáveis, diversos centros de pesquisas e universidades têm desenvolvido aplicações e estratégias de controle para robôs móveis. Porém, o alto custo na aquisição de um ou mais protótipos para estudos e desenvolvimento de novas tecnologias pode se tornar um fator limitante para o incremento dessas pesquisas. Como parte de uma solução para contornar esta eventual limitação em robótica móvel, uma arquitetura de baixo custo, modular e expansível é apresentada neste trabalho. São apresentadas também as metodologias de desenvolvimento dos módulos, os algoritmos de controle, as interfaces de comunicação e os principais componentes utilizados para desenvolvimento do robô móvel ZEUS, cujo sistema eletrônico de controle é a implementação da arquitetura proposta. Análise de custo, resultados experimentais de sensoriamento e navegação concluem este trabalho. / With the need to replace human work in risk\'s areas, improper or unreachable environments, several research centers, and universities have developed applications and strategies for mobile robots control. However, the high acquisition cost of one or more prototypes used for research and in development of new technologies may become a limiting factor. As part of the solution to get a round any such limitation on mobile robotics, a modular and expandable low-cost architecture is presented in this work. There are also presented the methodologies for modules development, the algorithms of control, the communication interfaces and the main components used for the development of ZEUS mobile robot, whose electronic system control is the implementation of the proposed architecture. Analysis of cost, experimental results of the sensing and the navigation system conclude this work.

São apresentados os conceitos e as características elétricas e de protocolo do barramento de dados MIL-STD-1553B. São propostos procedimentos para a realização de medidas e testes em aeronaves, bem como em laboratório. É mostrada a estrutura do sistema de barramento, detalhando a função de seus equipamentos, as palavras de dados utilizadas para realizar as trocas de informações e os tipos de mensagens possíveis que constituem o protocolo 1553. É feita a simulação de um sistema aviônico para consolidar os conceitos apresentados. Na proposta de procedimentos é apresentada a montagem de um barramento em laboratório, apresentando as características elétricas de seus componentes. É verificado que as características cumprem os requisitos através de testes de validação de componentes. Testes de protocolo são demonstrados com inserção de erros nas palavras, com simulações, equipamento energizado em laboratório e equipamento integrado à aeronave. Propõem-se procedimentos para o monitoramento do barramento e procedimentos para a realização de testes automatizados

Esta dissertação propõe o projeto de um sistema de monitoração veicular (SMV), utilizando o sistema de posicionamento global (GPS) e a telefonia celular. O dispositivo GPS e o telefone celular foram integrados a um microcomputador de bordo (SBC) compacto para uso em sistemas embarcados. A integração resultou em um sistema para monitorar a posição de um veículo de modo a detectar automaticamente se o veículo se afasta de uma distância superior a um valor máximo permitido em uma trajetória ideal prevista.

Esta dissertação apresenta o projeto, a construção e a avaliação experimental de uma plataforma móvel autônoma construída para atender os seguintes requisitos: 1) seguir uma trajetória previamente planejada utilizando para isto uma fusão entre as informações provenientes da sua odometria e dos marcos externos artificiais distribuídos no ambiente, e 2) transmitir em tempo real informações relativas à postura (posição + orientação) estimada pela plataforma para um computador base. As informações provenientes da odometria da plataforma são obtidas utilizando encoders incrementais ópticos construídos em rodas auxiliares. A informação proveniente dos marcos externos é obtida a partir de 5 sensores de infravermelho que detectam segmentos de faixa branca (grade reticulada com diagonais) colocados sobre piso preto. São implementados dois algoritmos embarcados, um algoritmo de controle e um algoritmo de estimação da trajetória realizada pela plataforma. O algoritmo de controle é utilizado para corrigir a orientação da plataforma ao longo da trajetória realizada. O algoritmo de estimação calcula a postura (posição + orientação) da plataforma no ambiente e envia o resultado para o computador base em tempo real. Os resultados experimentais mostram que os algoritmos de controle e estimação da trajetória efetivamente: 1) fazem a plataforma seguir a trajetória planejada com pequenos erros e 2) evitam o acúmulo do erro de odometria decorrente do uso do método de dead-reckoning.

Os computadores de bordo de satélites devem ser projetados para utilização em ambiente espacial. Entre as características deste ambiente destaca-se a presença de diferentes tipos de radiação que podem alterar a operação dos componentes do computador de bordo, causando desde falhas temporárias até na perda total do satélite. Neste contexto, este trabalho apresenta uma análise do comportamento de memórias SRAM quando submetidas a radiação ionizante. Com esta finalidade foi desenvolvida uma plataforma composta por um sistema microprocessado que monitora em tempo real a ocorrência de falhas em memórias. Foram realizados diversos testes nos quais memórias SRAM foram submetidas a diferentes doses de radiação ionizante. As falhas detectadas incluem desde a mudança temporária de bits até a interrupção permanente do funcionamento da memória. Tais testes serviram para investigação do comportamento das memórias SRAM quanto à tolerância a ambientes espaciais com diferentes características.

A utilização de protocolos de comunicação em rede de computadores é uma prática que começou a ser difundida nos anos 60 e ultimamente tem passado por um grande crescimento em todas as áreas de aplicação; na indústria, nas escolas, nos escritórios e nos lares através da Internet. Os protocolos de comunicação em rede de computadores que se tornaram padrão foram os TCP/IP que através da Internet passaram a ser os mais utilizados no mundo. Atualmente crescem as implementações destes protocolos em sistemas embarcados, o número de dispositivos e utilitários domésticos conectados a Internet continuam aumentando. São eletrodomésticos, celulares, telefones com funções especiais, sistemas de segurança, câmaras de monitoramento, enfim uma gama muito grande de novos dispositivos conectados em rede. Neste trabalho será mostrada uma implementação de protocolos TCP/IP em um sistema embarcado que utiliza um sistema operacional multitarefas de tempo real que não possui os recursos existentes em um computador normal, um módulo GPS (Global Positioning System) da Tyco Electronics com micro-controlador da ST Electronics. Foram implementados os protocolos IP, ICMP, SLIP, ARP, UDP, TCP utilizados na pilha de protocolos TCP/IP e as aplicações de telnet, http e Daytime, com funções básicas, utilizando apenas 14 Kbytes de memória ROM (Flash) e 22 Kbytes de memória RAM de dados do sistema embarcado alvo. Também consta desta implementação, o desenvolvimento e testes de um driver para interface Ethernet de comunicação de dados entre um PC (Personal Computer) e o módulo GPS utilizando uma placa Ethernet padrão ISA.

Neste trabalho é feito um estudo comparativo entre dois algoritmos de identificação de estrelas desenvolvidos para um sensor de estrelas autônomo de campo largo em projeto no INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. A comparação é realizada com base nas especificações técnicas deste sensor de estrelas, cujas principais características são: campo de visada quadrado de 25,5 x 25,5 , matriz fotodetectora de 1024 1024 pixels de tecnologia CMOS-APS e precisão na determinação de atitude de segundos de arco. Esta comparação teve como objetivo validar, em parte, a arquitetura de hardware escolhida para o sensor de estrelas, assim como verificar os pontos fortes e fraquezas de cada um dos algoritmos de identificação de estrelas testados, possibilitando melhorias futuras. Foram realizadas várias simulações por computador com os algoritmos sob teste, tanto através de um computador pessoal compatível com IBM-PC, como através de um simulador capaz de executar código compilado para o processador escolhido para o sensor estelar. Foram avaliados itens como taxa de sucesso, taxa de identificações errôneas, tempo de execução e quantidade de memória utilizada. Foi também realizado um estudo preliminar sobre a influência da área do campo de visada no desempenho dos algoritmos testados, através do uso de um campo de visada reduzido de 20 x 20 .

Essa tese de mestrado apresenta o projeto e desenvolvimento de unidade de aquisição de dados multicanal a ser integrante de uma rede de sensores inteligentes, abordando o estudo realizado para o desenvolvimento do projeto do circuito eletrônico e descrevendo os blocos de hardware e software implementados. Pontos relevantes e característicos dos sistemas de aquisição de dados multicanal e multitaxa são discutidos juntamente com as soluções possíveis dos problemas encontrados em tais sistemas, tal como o sincronismo entre os canais de aquisição. Os resultados do projeto são apresentados em forma de simulações e ensaios com medidas de sinais de testes utilizados para validação do funcionamento do protótipo.

Software industry is currently moving towards automation of business processes and applications increasing architectural complexity and the dynamics of requirements change. This work proposes a novel software development process, called SPAREv that includes all todays critical innovations on four areas: Model-Driven Development (MDD); Systematic Reuse; Development by assembly; and Process frameworks. SPAREv employs for: (1) Safe architectural reuse - intent specifications and a customized domain-specific pattern-based software framework; (2) Project variability - metaprogramming and Software Product- Line Engineering (SPLE); and (3) Adaptability - round-tripping and software automation by adopting MDD. A case study on satellite on-board software considers an architectural pattern or framework where project specificities are added as plug-ins, e.g. different control algorithms. Software dependability in this domain is discussed and a novel concept of Pattern-Based Software Fault Tree Analysis (PB-SFTA) presented. Finally, impact is inferred via reuse metrics, e.g. Return on Investment (ROI), and Cost/Benefit analysis. Trends and perspectives are presented highlighting assets and knowledge management, and a Reuse Maturity Model. In order of relevance, the author considers that the three major contributions of this work are: (1) The SPAREv process; (2) The PB-SFTA approach; and (3) The application of metaprogramming into the space software domain.