As memórias são de fundamental importância no computador de bordo de um satélite, uma vez que são responsáveis por armazenar as informações necessárias para o funcionamento correto do mesmo, além dos dados coletados pela carga útil do satélite. Este trabalho propõe uma metodologia e aplicação da mesma em um sistema de memória, de tal forma que, através de passos bem definidos, possibilite a utilização de componentes de memórias não qualificadas para área espacial, com o grau de confiabilidade especificado. Uma etapa baseada no processo de screening foi utilizada como parte integrante de um programa de confiabilidade conduzido na fase de projeto e desenvolvimento do computador de bordo. Na aplicação, um lote mínimo de memórias SRAMs de categoria industrial projetada sem levar em conta efeitos do ambiente espacial (não possuindo garantia do fabricante para operar no espaço) foram submetidas a screening.A metodologia utiliza a aplicação da técnica de screening com a finalidade de conhecer as características de confiabilidade desses componentes e a eliminação de componentes defeituosos. Uma outra etapa abordada na metodologia é o aumento da confiabilidade no desenvolvimento do módulo de memórias SRAMs para o computador de bordo, utilizando os componentes que sobreviveram ao screening. Finalmente, é proposta uma etapa de validação do desenvolvimento do aumento da confiabilidade do módulo, utilizando o método de injeção de falhas. Os resultados conseguidos através da aplicação da metodologia aos módulos de memória SRAM demonstram que a metodologia proposta pode vir a ser uma eficiente ferramenta de projeto a ser utilizada no desenvolvimento de sistemas espaciais.

O trabalho apresenta uma comparação entre protocolos de comunicação tolerantes a falha, TTP/C e Flexray, utilizando um simulador de tempo real, propondo modelar uma aplicação brake-by-wire tolerante a falhas que gere uma intensa troca de dados validando a comparação. O presente trabalho toma como base um modelo de um sistema de freio antitravamento (ABS - Antilock Brake System) para uma única roda, de Michaels e Quinn (1997), estendendo tal trabalho ao desenvolvimento de uma aplicação brake-by-wire, composta basicamente de 5 nós, sendo um controlador central e 4 nós locais apara as rodas do veículo. Após uma breve descrição introdutória sobre os conceitos básicos necessários para entender o projeto, a aplicação brake-by-wire será apresentada. Posteriormente serão apresentados conceitos de funcionamento da aplicação, tolerância a falha, controle de frenagem, entre outros. A modelagem e simulação do sistema foi realizada na ferramenta computacional TrueTime baseada no Matlab/Simulink, utilizando kernels de tempo real. A simulação demonstra os diferentes comportamentos da aplicação quando protocolos TTP/C e Flexray variam em largura de banda e taxa de utilização do barramento. Foi inserido um nó de interferência na rede, visando verificar o comportamento de tais protocolos com um trafego mais intenso na rede. Os resultados obtidos com a simulação de tempo real demonstram que o protocolo TTP/C apresentou um comportamento mais estável e seguro para tal aplicação considerada de tempo real crítico.

Aplicações computacionais embarcadas de tempo-real têm restrições temporais para atender a requisitos de segurança e confiabilidade. Uma das restrições temporais é o atraso de transporte. Os atrasos de transporte máximos e mínimos da informação, desde o seu recebimento até o seu consumo, constituem a cadeia de atrasos da informação. O objetivo deste trabalho é propor um método para estimativa de cadeias de atrasos de informações em modelos de aplicações computacionais embarcadas de tempo-real. Com o método proposto, pretende-se identificar a contribuição de cada componente da arquitetura nas cadeias de atrasos da aplicação, possibilitando assim um projeto de sistema mais robusto. Neste trabalho, a metodologia Model-Based Design é empregada para a construção de um modelo de aplicação computacional embarcada de tempo-real, utilizando uma biblioteca de sistemas computacionais, desenvolvida com o ambiente MATLAB/Simulink. Para verificar o método proposto, experimentos foram realizados com o modelo de um sistema de uma aeronave. As contribuições pretendidas por este trabalho são: reduzir o tempo necessário para estimar as cadeias de atrasos de informações, e antecipar a estimativa das cadeias de atrasos no ciclo de desenvolvimento do projeto.

Computadores embarcados sao empregados em veiculos aeroespaciais com a finalidade de realizar o controle da trajetoria.O presente trabalho contem a solucao para a computacao embarcada do missil superficie-ar VTT-1, referente a implementacao de seu software. Como a maioria dos projetos de sistemas, este se iniciou pela definicao dos criterios e requisitos operacionais. Foram estabelecidas as sequencias de eventos de execucao do computador embarcado. Para este estudo foi empregada uma plataforma, de testes e de desenvolvimento, baseada num sistema de desenvolvimento. Os resultados da implementacao embarcada sao apresentados e avaliados com referencia a dados obtidos teoricamente.

Satélites artificiais, em sua grande maioria, requerem algum tipo de sistema de controle de atitude (SCA) embarcado. A utilização de simuladores para avaliar este tipo de sistema é uma técnica bastante difundida na _área de engenharia, pois viabiliza a realização de testes de maneira rápida e a um custo menor do que utilizando ambientes com componentes reais. Contudo, de ciências no desenvolvimento de softwares embarcados podem ser difíceis de detectar quando o ambiente de teste não leva em consideração restrições comuns aos ambientes de tempo real. Partindo deste preâmbulo, este trabalho apresenta e analisa a modelagem em UML (Unified Modeling Language) de um sistema de controle de atitude autônomo para satélites estabilizados por rotação, bem como implementação de um ambiente de teste, com base na técnica de simulação hardware-in-the-loop, utilizando um sistema operacional de tempo real para escalonamento das tarefas, e um típico computador de bordo com processador ERC32. Na simulação hardware-in-the-loop o SCA é realimentado por estimativas da atitude em 3 eixos e da velocidade angular do satélite fornecidas pelo sistema de determinação de atitude (SDA). O SDA consiste de um filtro de Kalman estendido (FKE) que processa as medidas vetoriais da direção do Sol e campo geomagnético para gerar as estimativas. Resultados experimentais mostram que o sistema de controle de atitude foi bem-sucedido em regime após uma fase inicial de manobras para aquisição da atitude desejada.

Dentro do contexto de aquisição dos dados de testes, de preparação para lançamento e de vôo, para a verificação de funcionamento dos equipamentos e a validação de modelos matemáticos utilizados no projeto do Veículo Lançador de Satélites (VLS-1), este trabalho apresenta uma técnica para processamento de dados das medidas de sensores embarcados, a ser implementada em uma estação de solo. Nessa técnica, é verificado o desempenho de vários métodos utilizados na geração das curvas de ajustes. A avaliação do desempenho de um método é prejudicada em medidas com incertezas, devido ao valor verdadeiro ser desconhecido. Para tal, são realizadas simulações com medidas teóricas acrescidas de incertezas, considerando média nula e desvios padrões de sensores reais, obtidos através dos dados de calibração de laboratório. Desse modo, pode-se selecionar o método que apresenta melhor desempenho para os dados simulados. O desempenho é avaliado através do desvio padrão e do coeficiente de correlação, entre as medidas estimadas pelos métodos aplicados e as medidas verdadeiras teóricas. Os resultados são apresentados através de um benchmark. O método selecionado varia em função da configuração de monitoramento empregada e da característica do elemento sensor, denominadas padrão de monitoramento. Diante de inúmeros padrões de monitoramentos, este trabalho apresenta a aplicação dessa técnica em dois padrões de monitoramentos, sendo utilizados em casos reais para a avaliação dos resultados.

Este trabalho apresenta os resultados da avaliação experimental da cobertura e latência dos mecanismos de detecção de erros implementados no computador de bordo do Satélite de Sensoriamento Remoto (SSR), desenvolvido pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). A avaliação foi obtida usando a ferramenta de injeção de falhas físicas RIFLE, sendo adaptado ao computador do SSR através de um novo Módulo de Adaptação. A injeção de falhas consiste na emulação de falhas de curta duração (um ciclo de memória) nos pinos do processador. Dois conjuntos de experiências foram realizados: o primeiro conjunto de falhas foi injetado com uma distribuição aleatória ao longo do código do programa e o segundo ao longo do tempo de execução. Além dos mecanismos de detecção de erros originalmente implementados, foi proposto e avaliado um novo mecanismo de detecção de erros. Este novo mecanismo foi implementado exclusivamente por software. Em função da distribuição de falhas, foi obtida uma cobertura de 16,1% a 56,4%, apresentando uma baixa latência. Uma análise do impacto das falhas no sistema também é apresentado. Esta análise mostrou que 41,3% a 83,4% das falhas não apresentaram nenhum impacto macroscópico no comportamento do sistema e os erros causados por essas falhas foram "overwritten" ou descartados em conseqüência da execução normal do programa. Uma pequena percentagem de falhas (9,1% a 6,2%) causou erro no resultado produzido. Assumindo que todas as falhas detectadas podem ser recuperadas pelos mecanismos de recuperação (não desenvolvidos até o momento), acredita-se que o sistema possa tolerar de 93,8% a 99,9% das falhas transitórias.

Apesar da crescente importância dos Sistemas Computadorizados na Sociedade Moderna, ainda não se tem notícia da existência de uma metodologia consagrada para o Desenvolvimento de Softwares Críticos Embarcados Aeroespaciais, que seja capaz de propiciar aumento nos níveis de Segurança de Software e evitar o desperdício de recursos. Este Trabalho de Pesquisa consiste da elaboração de uma nova Metodologia para o Desenvolvimento de Softwares Críticos Embarcados Aeroespaciais - SCEA's com Garantia de Segurança, levando-se em consideração as suas características peculiares, e propiciando-se um aumento nos níveis de Segurança de Software, desde o início de seu ciclo de desenvolvimento. Inicialmente, realizou-se uma pesquisa bibliográfica envolvendo o conhecimento atual das áreas de Segurança de Software e de Desenvolvimento de SCEA. Em seguida, apresentou-se uma discussão a respeito das formas utilizadas atualmente para se garantir a Segurança desse tipo de Software. Após isso, apresenta-se uma nova Metodologia, desenvolvida a partir da integração de uma Sistemática para a Garantia de Segurança de Software com a Técnica de Modelagem de Objetos (Object Modeling Technique - OMT), utilizando-se o padrão de Linguagem Unificada para Modelagem (Unified Modeling Language - UML). Ao final, um Estudo de Caso é utilizado para avaliar o emprego da Metodologia proposta de Desenvolvimento do SCEA no Projeto do Veículo Experimental Carro Anfíbio Voador TRIPHIBIUS. Isto foi executado na fase inicial do desenvolvimento do Projeto no Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA. Pesquisas futuras apontam para aspectos ainda não consolidados da Segurança de Software, principalmente quanto à criação de: métricas para avaliação quantitativa da Segurança de Software; estratégias para a realização dos Testes Funcionais; e novas técnicas para Análise de Segurança dos SCEA's, que sejam mais apropriadas às suas características.

Este trabalho contempla o estudo de algoritmos criptográficos para assegurar a comunicação entre sistemas embarcados críticos tendo em vista o grande crescimento na utilização e disseminação desse tipo de sistema, bem como a alta necessidade em se assegurar as informações que são enviadas e recebidas. Um dos desafios a serem contemplados é o estudo e a avaliação do impacto no desempenho desses sistemas, levando em consideração limitações de recursos inerentes a esta plataforma e a criticidade da comunicação em sistemas de tempo real. Os experimentos realizados são de cunho prático por meio de um protótipo implementado em kits Gumstix Overo EVM. Os resultados avaliam os principais algoritmos de criptografia, provendo informações que podem auxiliar na escolha de uma solução criptográfica própria para ambientes embarcados / This research includes the study of cryptographic algorithms to ensure communication among critical embedded systems, considering the large growth of application and dissemination of this type of system, as well as the high necessity to ensure the security of information that is exchanged. One of the challenges to be addressed is the study and evaluation of the performance impact in these systems, considering resource constraints inherent to the platform and the criticality of the communication in real-time systems. The experiments are of practical lead through a prototype implemented in Gumstix Overo EVM kits. The results evaluate the main encryption algorithms, providing information that may help in choosing a cryptographic solution suitable for embedded environments

O estudo da Inteligência Artificial e de suas técnicas tem trazido grandes resultados para a evolução da tecnologia em diversas áreas. Técnicas já conhecidas como as Redes Neurais e Árvores de Decisão vêm sendo aprimoradas por técnicas de Boosting como o Adaptive Boosting. Esta técnica é uma das que apresenta maior perspectiva de crescimento devido a seu potencial, flexibilidade e simplicidade para ser implementada em diferentes cenários, como por exemplo, no tratamento de imagens para reconhecimento de padrões. Um mercado com grande potencial para se beneficiar da técnica de Boosting, e em especial do AdaBoost, é o mercado de sensores. É cada vez mais comum a utilização de sensores isolados ou sistemas de múltiplos sensores trabalhando concomitantemente para se atingir um objetivo comum. Na utilização de sistemas embarcados compostos por sensores para realização de análises e tomadas de decisão são cada vez mais requisitados, principalmente onde se requer algum tipo de reconhecimento de padrão. O objetivo desta dissertação é estudar e desenvolver o conhecimento do algoritmo AdaBoost para aplicação em sensores, de forma a aprimorar a sensibilidade e precisão das medições, tanto de sensores isolados como de sistemas complexos com vários sensores, sem que seja necessário realizar modificações no próprio sensor. O estudo estende-se também em como implementar o algoritmo inteligente a um dispositivo autônomo composto por sensores e um microprocessador que contenha um classificador embarcado de reconhecimento de padrões. Para demonstrar a utilidade da técnica, foi realizado um estudo de caso utilizando um sistema composto de sensores capacitivos interdigitalizados e microfabricados, sensores de temperatura e sensor a fibra óptica, para verificar adulterações em combustíveis automotivos, em especial, do etanol combustível. Sete experimentos são apresentados no trabalho. Índices acima de 90% de classificações corretas foram obtidos, indicando a viabilidade da utilização do algoritmo para calibração de sensores ou rede de sensores. Por fim, foi desenvolvida com sucesso uma forma de embarcar o classificador treinado em um microprocessador, confirmando assim ser possível desenvolver dispositivos embarcados contendo essa tecnologia. / Studies on Artificial Intelligence and its techniques have provided great results for the whole technology evolution in several areas. Techniques known as Neural Networks and Decision Trees have been improved by Boosting techniques such as Adaptive Boosting. This particular technique presents great growth prospects due to its potential, flexibility and simplicity to be implemented in different scenarios, such as image analysis for pattern recognition. A specific market that can greatly benefit from the technique of Boosting and particularly AdaBoost is the sensor market. The use of isolated sensors or multiple sensor systems working together in order to reach a common goal is increasingly common. Embedded systems consisting of sensors for analysis and decision-making are also increasingly common especially in cases in which some sort of pattern recognition is necessary. Therefore, the purpose of this thesis is to study and to develop some knowledge about the AdaBoost algorithm applied to sensors in order to improve the sensitivity and accuracy of its measurements, both in isolated sensors and in complex systems with multiple sensors, without requiring any change in the sensor itself. The study also approaches how to implement the intelligent algorithm in an autonomous device composed by sensors and a microprocessor that contains an embedded classifier for pattern recognition. Accordingly, a case study was conducted using a system composed of microfabricated capacitive sensors, temperature sensors and fiber optical sensor with the purpose of analyzing the amount of automobile fuels, especially ethanol fuel. Seven experiments were performed in order to demonstrate the usefulness of this technique and they are presented in the study. Rates above 90% of correct classifications were obtained, which indicates the feasibility of using the algorithm for sensor calibration or sensor network calibration. Finally, a way to embed a trained classifier into a microprocessor was successfully developed, confirming that it is possible to develop embedded devices containing this technology.