Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Texto_completo_PArt1.pdf: 9176320 bytes, checksum: ad1d8c914089946e709acb58d1bae9d9 (MD5) Previous issue date: 2013-03-14 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico / This dissertation did a study on the impact of soil moisture data assimilation on the hydroclimatological variables for the Brazilian semiarid and the La Plata River Basin. The choice of this theme was a result of the understanding that the accuracy of estimating soil moisture is directly associated with the accuracy of the weather forecast and climate simulations. The regions, in turn, were chosen because, despite presenting extremely different geographic and socio-economic features with episodes of lack and/or excess water. In this context, it is understood that accurate, representative forecasts are of great importance in developing strategies for managing water use, so relevant to these areas. The study was conducted using NCEP's NOAH land surface model, responsible for describing the dynamics of soil water and generating the estimate of the variable studied as necessary for the assimilation scheme. In addition, we used, as observations for the amount of water in the soil, soil moisture records from the AMSR-E sensor, coupled to the AQUA satellite, and also from ground-based, automatic agrometeorological stations maintained by INPE (Brazilian National Institute for Space Research). These observations were used directly into the assimilation scheme. The Ensemble Kalman Filter was the method used to perform the data assimilation experiments. The last step was to investigate the temporal evolution of the terms, in the assimilation scheme, containing estimates of model and analysis errors. These terms are fundamental parts of the Kalman Filter formulation and have a great in uence in the calculation of the result and its quality. / Este trabalho fez um estudo sobre o impacto da assimilação de dados de umidade do solo nas variáveis hidroclimatológicas sobre o Semiárido brasileiro e a Bacia do Prata. A escolha deste tema foi consequência do entendimento de que a precisão da estimativa da umidade do solo está diretamente associada á precisão da previsão meteorológica nas escalas de tempo e clima. As regiões, por sua vez, foram escolhidas porque, apesar de apresentarem características geográficas e socio-economicas extremamente diferentes, apresentando episódios de falta e/ou excesso de água. Neste contexto, entende-se que previsões representativas auxiliam no desenvolvimento de estratégias de gerenciamento do uso da água, tão relevantes para estas áreas. O trabalho foi desenvolvido utilizando o modelo de superfície NOAH, responsável por descrever a dinâmica da água no solo e gerar a estimativa da variável estudada, necessária no esquema de assimilação. Além disso, foram usados os registros de umidade do solo, oriundos do sensor AMSR-E, acoplado ao satélite AQUA; e também das estações agrometeorológicas, mantidos pelo INPE, como observações para a quantidade de água no solo. Estas observações foram utilizadas, diretamente, no esquema de assimilação. O Filtro de Kalman por Conjuntos foi o método utilizado para implementar a assimilação de dados. O último passo consistiu em investigar a evolução temporal dos termos que, no esquema de assimilação, contém as estimativas dos erros do modelo e da análise. Estes termos são parte fundamental na formulação do filtro de Kalman e tem grande influência no cálculo do resultado e sua qualidade.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2016-11-10T18:14:29Z No. of bitstreams: 1 thesis - Jair Agner Júnior.pdf: 1296115 bytes, checksum: 05d852ff855c073c25ef5d6737c04126 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2016-11-10T18:14:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 thesis - Jair Agner Júnior.pdf: 1296115 bytes, checksum: 05d852ff855c073c25ef5d6737c04126 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-10T18:14:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thesis - Jair Agner Júnior.pdf: 1296115 bytes, checksum: 05d852ff855c073c25ef5d6737c04126 (MD5) Previous issue date: 2016-03-17 / Unavailable / Neste trabalho foi desenvolvido um algoritmo para acompanhamento de múltiplos alvos em trajetórias tridimensionais. Esse tipo de algoritmo é cada vez mais utilizado em sistemas de navegação e vigilância civis e militares, permitindo o rastreamento de ameaças ou de alvos em tempo real. Sabe-se também que os modelos bidimensionais, de aviões civis em sistemas de controle de tráfego aéreo, mostram-se insuficientes para o tratamento de manobras tridimensionais, devido as consideráveis variações de altitude, presentes no acompanhamento de alvos militares. Entretanto, acompanhar uma grande quantidade de alvos é um processo complexo, o qual exige algoritmos de associação capazes de lidar com um grande volume de dados, com o elevado custo computacional, bem como com o uso de técnicas de filtragem lineares e não-lineares. O trabalho abrange modelos de dinâmica de voo que descrevem a evolução do estado de um alvo em trajetórias tridimensionais, tratado como objeto pontual, abordando o problema da incerteza do seu movimento. Para a estimativa da posição do alvo foi utilizado um estimador de Múltiplos Modelos, formado por bancos de filtros de Kalman com o auxílio das medidas efetuadas por um sensor. Dessa forma, foram adotados como estimadores de estado o Filtro de Kalman padrão e o Filtro de Kalman Estendido com integração através do filtro de sistemas híbridos de Múltiplos Modelos Interagentes (IMM). Com o objetivo de avaliar as metodologias de acompanhamento, foi desenvolvido, utilizando o software MATLAB, um gerador artificial de trajetórias, o qual atuou como ferramenta de simulação, permitindo avaliar diferentes métricas de desempenho. O mesmo possibilitou a geração de diversas trajetórias para alvos de modo a cobrir diversos tipos de manobras que podem ocorrer na realidade. Para o tratamento dos múltiplos alvos foi realizada a implementação paralela e para aceleradores (GPU). Além disso, o modelo desenvolvido permite contornar as limitações dos modelos bidimensionais, fornecendo um modelo dinâmico com nível de detalhamento capaz de representar bem essas manobras. Apesar desse detalhamento, a sua complexidade ainda viabiliza a implementação do filtro em sistemas reais, cuja necessidade de solução em tempo real é imprescindível. Para isso também utilizou-se de GPUs como ferramenta para a obtenção dessa solução no tempo adequado.

Para os sistemas drenantes exerçam adequadamente a sua função de coleta e condução da água de percolação, prevenindo a migração excessiva de partículas do solo de base, elementos de filtro devem ser a eles associados. Estes elementos de filtro devem apresentar uma permeabilidade adequada de forma a prevenir o aumento da pressão de poros, ao mesmo tempo em que permitem um fluxo adequado do volume de percolação. Substituindo os filtros convencionais granulares, os geotêxteis têm sido usados com sucesso por serem altamente efetivos na função de filtração. O desempenho, economia e facilidade de aplicação proporcionados por estes materiais, além da adequação de suas propriedades, têm sido os fatores responsáveis pelo crescimento de seu emprego. Apesar dos geotêxteis serem considerados uma alternativa consistente para substituir os pragmáticos filtros granulares, a prática não é isenta de algumas preocupações. Em especial para condições de solo e hidráulicas severas, problemas em sistemas filtro-drenantes podem surgir devido à inconsistência de grande parte dos métodos de dimensionamento disponíveis. O principal problema relacionado aos métodos consagrados de dimensionamento é que estes não consideram as características estruturais do solo de base. Com relação à estrutura peculiar dos colúvios, esta incapacidade dos métodos convencionais de considerar adequadamente todos os quesitos necessários para um dimensionamento de filtros consistente pode acarretar no comprometimento e até no colapso do sistema filtro-drenante. O presente trabalho tem como objetivo discutir como a heterogeneidade estrutural comumente observada nos colúvios podem propiciar situações críticas para o desenvolvimento dos mecanismos de filtração. Discute-se ainda como as peculiaridades destes solos deveriam ser consideradas para efeito de dimensionamento dos sistemas filtro-drenantes.

Apresentamos neste trabalho um método desenvolvido com o objetivo de analisar os dados do detector de ondas gravitacinais Mario Schenberg, considerando este como uma rede de seis detectores tipo barra, cada qual acoplado a um transdutor. Baseando-se neste novo ponto de vista , calculamos a função de transferência de um modelo que prevê um único transdutor acoplado à suoperfície esférica. Desta forma, comparando o espectro dos dados de cada transdutor e comparando com a função de transferência cauculada neste trabalho, pudemos estimar qual a massa efetiva da barra equivalente sentida por cada um dos transdutores. Com base na mesma idéia, construímos um filtro de correlação (Matched Filter) , que nos permitiu identificar um determinado sinal gravitacional nos dados de saída de cada um dos transdutores de forma independente. Além disso construímos um código computacional para determinar a direção da onda gravitacional incidente, utilizando um método proposto para uma rede de 5 detectores tipo barra. Os resultados obtidos mostram que a precisão na determinação da direção da onda esta intimamente ligada com a relação sinal-ruído dos dados. Concluímos que este é um método promissor, pois nos permite analisar os dados e obter candidatos a onda gravitacional com um único transdutor, foto importante devido ao foto de se colocar todos os seis tansdutores em funcionamento simultâneo. E, caso tenhamos cinco transdutores em funcionamento, com o auxílio do filtro de correlação, podemos resolver o problema inverso.

Além do sinal de visada direta, um receptor GPS pode receber sinais provenientes de reflexão e / ou difração sendo esses sinais denominados de multicaminho. Apesar dos contínuos avanços das tecnologias dos receptores GPS e das antenas, o sinal do multicaminho continua sendo uma das principais fontes de erro na determinação da posição do usuário e para minimizá-lo é preciso entender o seu comportamento e suas características. Esta tese visa apresentar a modelagem dos sinais de multicaminho provenientes de reflexões especulares próximas à antena do receptor e propor a utilização do novo sinal civil GPS L5 e da Filtragem Espacial Digital fazendo uso do algoritmo LMS para minimizar seus efeitos. No decorrer deste trabalho serão apresentados os planos de modernização do GPS e a estrutura do sinal GPS L5 destacando-se as principais vantagens associadas ao uso deste novo sinal no receptor GPS.

Devido a grande quantidade de resíduos gerados pelas empresas mineradoras e suas severas conseqüências com relação ao meio ambiente, estudos sobre estruturas de acondicionamento desses resíduos e garantia de sua estabilidade vêm adquirindo importância crescente. Neste contexto, o destino final dos resíduos recebe atenção especial por parte das mineradoras, especificamente em relação aos rejeitos finos ('lama') gerados no processo de beneficiamento. O presente trabalho apresenta uma nova técnica de desaguamento e disposição de rejeitos de mineração, baseada na utilização de tubos geotêxteis, na qual estes retêm os sedimentos, reduzindo o volume e aumentando a porcentagem de matéria sólida. Os resultados obtidos discutem as solicitações hidráulicas e mecânicas que influenciam no comportamento dos tubos quanto à eficiência do desaguamento, da filtração e estabilidade dessas estruturas. Para avaliar o desempenho da técnica em rejeitos de mineração, foram realizados ensaios de campo e laboratório com três tipos de rejeitos de mineração de fosfato, com características variando de muito fina a granular, comparando-se o comportamento em ensaios de cone e de bolsa suspensa, com filtração por camada simples de geotêxtil tecido e por camada dupla (geotêxtil tecido mais não-tecido). A análise dos resultados mostra um excelente desempenho destes sistemas para o rejeito considerado mais problemático (fino, com baixo teor de sólidos e deposição lenta). Mostrou ainda, que a presença da camada de geotêxtil não-tecido permitiu reduzir o tempo de desaguamento, sendo este efeito bem mais relevante no caso do rejeito granular.

This thesis presents a Graphic Processing Unit (GPU) implementation of the Livewire algorithm, instead of using traditional architectures, like the CPU. The GPU is a Single Instruction Multiple Data (SIMD) architecture. The algorithm is divided in three phases: Sobel or Laplacian filter convolution, image modeling as a grid graph and solving the non-negative weighted edges single source shortest path problem. In order to calculate the shortest path, a parallel approach is made through the development of an adapted version of the D-stepping algorithm for GPUs. Although originally designed for applications highly focused on rendering, GPGPU (General Purpose Computing on Graphic Processing Units) researchers have shown that the huge processing power available on GPUs as well as the recent advent of a programmable pipeline have made of them an attractive option for low cost high performance platforms. Even though the implementation has used CUDA API, several other approaches are analyzed, like the Cell processor, other graphic APIs and languages, such as Cg, OpenGL, RapidMind, and Brook. Results show that intense speedups are seen in image filtering algorithms. On the other hand, D-stepping algorithm was constrained from achieving higher performance than CPU implementation. This thesis makes available an open-source image segmentation GPU based application, which can be used as example for future GPU algorithm implementations at http://code.google.com/p/gpuwire/.

O método magnetotelúrico (MT) é uma técnica passiva de sondagem geofísica que utiliza medidas das variações temporais das componentes horizontais dos campos elétrico e magnético naturais, simultaneamente, realizadas sobre a superfície da Terra para investigar a distribuição da resistividade elétrica das rochas do seu interior. Um sistema de medidas de sinais MT é proposto e implementado neste trabalho. São apresentados o projeto, os resultados de uma série de testes realizados para obtenção dos dados técnicos e os resultados do teste funcional completo deste sistema. Os resultados alcançados mostram que o sistema satisfaz às condições requeridas para um sistema de tratamento e coleta de dados para observação de sinais MT. Um sistema MT modular, compacto e robusto foi projetado para utilização nas condições austeras existentes em regiões de baixa latitude magnética. Suas principais características são: baixo consumo de energia, grande capacidade de armazenamento de dados e procedimentos operacionais simples. Por exemplo, adquirindo dados a uma taxa de uma amostra por minuto (taxa de aquisição lenta), o sistema consome continuamente 100mW, o que lhe garante uma autonomia de quarenta dias, sem que as baterias sejam recarregadas. Os dados podem ser monitorados com a utilização de um computador tipo notebook e a recarga das baterias pode ser realizada com o sistema funcionando. Para as medidas telúricas de longo período, foram construídos eletrodos de Pb-PbCl2 de baixo ruído e grande estabilidade conforme Petiau (2000). Vinte sistemas MT completos foram construídos, testados e calibrados, após extensivos testes de dois protótipos em campo.

Este trabalho teve por objetivo apresentar um estudo de comparativo entre dois tipos de contaminantes tipo poeiras denominado padrão (ISO Coarse e ISO Fine) e um tipo de poeira coletado de uma fazenda de cana-de-açúcar da região de Ribeirão Preto do estado de São Paulo. Os resultados da caracterização dos três tipos de poeira, ISO Coarse, ISO Fine e Ribeirão foram apresentados através dos ensaios: FT- IR, Raio-X, MEV/EDS, Filtração e posterior análise da porosidade, através dos métodos indiretos e diretos. Um filtro do ar tipo plano, de papel celulose, para aplicação em motores de combustão interna da linha automotiva leve foi utilizado para os ensaios. Nos ensaios de filtração foram determinados os parâmetros de restrição, eficiência e a capacidade de retenção de poeira. Pelo resultado apresentado no ensaio de capacidade de retenção das amostras de poeira ISO Fine e Ribeirão, conduziu para que o estudo da porosidade fosse realizado somente para esses dois tipos de poeira. A porosidade foi analisada pelo método direto e indireto. O método direto consistiu na análise de imagens obtida por microscópio eletrônico de varredura (MEV), da seção transversal da torta de filtração, através de um programa de imagem. A porosidade pelo método indireto foi resultante da aplicação de equações empíricas da literatura adaptadas para tortas de filtração. Os resultados experimentais apresentaram que a poeira de Ribeirão é mais próxima das características da poeira ISO Fine do que a da ISO Coarse.

Este trabalho apresenta o projeto, a implementação e a aplicação em tempo real de uma arquitetura multiprocessadora de baixo custo e com alta capacidade para processamentonumérico. Dois processadores digitais de sinais TMS320C30 são empregados para processamento numérico intensivo, em microcontrolador PCB80C552 faz a interface de arquitetura com sistemas analógico/digitais. Um microcomputador IBM PC é empregado como hospedeiro, plataforma de desenvolvimento de aplicativos e interface eficiente com o usuário. Os processadores se comunicam via memória SRAM de duplo acesso através de um protocolo dirigido por interrupções. Além de flexível, a arquitetura pode ser expandida para implementação em hipercubo.Aplicações em tempo real de filtragem e controle adaptativo são apresentadas e discutidas. Uma metodologia baseada em heurística para a paralelização de algoritmos seriais em equivalente paralelos mapeados na arquitetura é proposta.