Orientador: Prof. Dr. Ramón Vicente García Fernandez / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciências Humanas e Sociais, 2017.

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:24:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-05-23. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:47:52Z : No. of bitstreams: 1 000843718.pdf: 5952102 bytes, checksum: 101c216a7db66a7254609e66b919fa8b (MD5) / Sistemas de mapeamento móvel terrestre que integram sensores de orientação (Inertial Navigation System), posicionamento (Global Navigation Satellite System), câmaras digitais e metodologia podem produzir imagens georreferenciadas e coordenadas de qualquer atributo dos objetos observáveis. Porém, problemas como a perda de sinal GPS e o acúmulo de erros pelo uso contínuo do INS podem influenciar diretamente a orientação e o posicionamento das imagens digitais obtidas pelo levantamento fotogramétrico. Com o objetivo de agregar mais recursos e amenizar os eventuais problemas ocasionados pelas limitações dos sensores este trabalho propõe uma solução semi-automática de extração de pontos homólogos em pares de imagens estereoscópicas a fim de realizar a fototriangulação com base em observações obtidas apenas das imagens e referencial local arbitrado. A técnica de extração de pontos em imagens digitais utilizada neste trabalho é o SIFT (Scale Invariant Feature Transform) e a correspondência entre eles é feita a partir de uma busca pela similaridade dos descritores de cada ponto-chave cuja métrica analisada é a menor distância euclidiana. Podendo haver falsas correspondências o método proposto por David Lowe compara a menor distância com a segunda melhor distância selecionando somente os pontos correspondentes que estejam próximos a um limiar (threshold) previamente estabelecido... / Systems Terrestrial mobile mapping systems integrate inertial navigation and positioning sensors such as INS (Inertial Navigation System), GNSS (Global Navigation Satellite System), digital cameras and methodology can create georeferenced imagens and coordinates from any attribute of observable objects. However, problems such as loss of GNSS signal and the errors accumulation's by the continuous use of the INS can directly influence the orientation and positioning of digital images obtained by photogrammetric surveying. With the goal of adding more resources and alleviate the problems caused by the limitations of the sensors this thesis proposes a semi-automatic extraction solution of homologous points in stereo image pairs to perform photo-triangulation based in observations obtained only of the images and local reference arbitrated. The technique of extracting points in digital images used in this study is the SIFT (Scale Invariant Feature Transform) and the correspondence among them is taken from a search for similarity descriptors of each key point whose metric analyzed is the smallest Euclidean distance. There may be false matches proposed by David Lowe method compares the shortest distance with the second best distance selecting only the corresponding points that are near a threshold previously established...

Orientador: João Fernando Custódio da Silva / Banca: Ricardo Luís Barbosa / Banca: Júlio Kiyoshi Hasegawa / Resumo: Sistemas de mapeamento móvel terrestre que integram sensores de orientação (Inertial Navigation System), posicionamento (Global Navigation Satellite System), câmaras digitais e metodologia podem produzir imagens georreferenciadas e coordenadas de qualquer atributo dos objetos observáveis. Porém, problemas como a perda de sinal GPS e o acúmulo de erros pelo uso contínuo do INS podem influenciar diretamente a orientação e o posicionamento das imagens digitais obtidas pelo levantamento fotogramétrico. Com o objetivo de agregar mais recursos e amenizar os eventuais problemas ocasionados pelas limitações dos sensores este trabalho propõe uma solução semi-automática de extração de pontos homólogos em pares de imagens estereoscópicas a fim de realizar a fototriangulação com base em observações obtidas apenas das imagens e referencial local arbitrado. A técnica de extração de pontos em imagens digitais utilizada neste trabalho é o SIFT (Scale Invariant Feature Transform) e a correspondência entre eles é feita a partir de uma busca pela similaridade dos descritores de cada ponto-chave cuja métrica analisada é a menor distância euclidiana. Podendo haver falsas correspondências o método proposto por David Lowe compara a menor distância com a segunda melhor distância selecionando somente os pontos correspondentes que estejam próximos a um limiar (threshold) previamente estabelecido... / Abstract: Systems Terrestrial mobile mapping systems integrate inertial navigation and positioning sensors such as INS (Inertial Navigation System), GNSS (Global Navigation Satellite System), digital cameras and methodology can create georeferenced imagens and coordinates from any attribute of observable objects. However, problems such as loss of GNSS signal and the errors accumulation's by the continuous use of the INS can directly influence the orientation and positioning of digital images obtained by photogrammetric surveying. With the goal of adding more resources and alleviate the problems caused by the limitations of the sensors this thesis proposes a semi-automatic extraction solution of homologous points in stereo image pairs to perform photo-triangulation based in observations obtained only of the images and local reference arbitrated. The technique of extracting points in digital images used in this study is the SIFT (Scale Invariant Feature Transform) and the correspondence among them is taken from a search for similarity descriptors of each key point whose metric analyzed is the smallest Euclidean distance. There may be false matches proposed by David Lowe method compares the shortest distance with the second best distance selecting only the corresponding points that are near a threshold previously established... / Mestre

A marcha humana, ou caminhada, é um padrão cíclico de movimentos corporais que se repetem a cada passo que desloca um indivíduo de um local a outro. Atualmente, avaliações biomecânicas da marcha humana tem sido utilizado no diagnóstico de alterações neuromusculares, músculo-esqueléticas e como forma de avaliação pré e pós-tratamento cirúrgico, medicamentoso e/ou fisioterapêutico. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta acadêmica de baixo custo para o estudo da marcha humana. Esse sistema consiste no sensoriamento da marcha de um usuário através de sensores inerciais e de um modelo virtual do corpo humano para permitir a visualização do movimento gerado. Dessa maneira o usuário poderá ter suas ações corrigidas por sua percepção visual e também corrigida pelas orientações de um fisiatra ou fisioterapeuta que terá a reprodução do modelo virtual conforme a movimentação detalhada do paciente para análise. O sistema ainda efetuará os registros das variáveis cinemáticas da marcha (tais como aceleração, velocidade angular, angulações dos membros sensoriados) para estudos e acompanhamento mais detalhado da sua recuperação e/ou tratamento. Como resultado, o sistema desenvolvido obteve erros médios de X 0,52º Y 1,20º Z 1,80º e erros em RMS de X 3,01º Y 3,30º Z 5,70º quando comparados com um sistema comercial, sendo esse resultado próximo à literatura e aplicável em exames biomecânicos de marcha. / The human gait is a cyclical pattern of body movements that are repeated every step that moves a subject from one location to another. Currently, biomechanical assessments of human gait has been used for diagnosing neuromuscular disorders, musculoskeletal and as a way of pre and post-surgical treatment, medication and/or physical therapy. This paper presents the development of a low cost academic tool for the study of human gait. This system consists of sensing the motion of a user through inertial sensors and a virtual model of the human body to allow the visualization of the generated movement. In this way, the user can have its actions corrected by his visual perception and also corrected by therapist or physiotherapist who will visualize the virtual model as the detailed movements of patient. The system will also record the kinematic gait variables (as acceleration, angular velocity, angles of the sensed members) for studies and more detailed monitoring of their recovery and/or treatment. As result, the developed system obtained average errors of X 0,52º Y 1,20º Z 1,80º and errors in RMS X 3,01º Y 3,30º Z 5,70º compared to a commercial system, and these results close to the ones seen in literature and applicable in biomechanical tests of gait.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-12-06T11:56:34Z No. of bitstreams: 1 2013_FabioFerreiraMonteiro.pdf: 2696614 bytes, checksum: 619da8ca760af24bd24b9970634dde0f (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-08-04T13:11:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_FabioFerreiraMonteiro.pdf: 2696614 bytes, checksum: 619da8ca760af24bd24b9970634dde0f (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-04T13:11:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_FabioFerreiraMonteiro.pdf: 2696614 bytes, checksum: 619da8ca760af24bd24b9970634dde0f (MD5) / O trabalho contido nesta tese apresenta uma nova abordagem numérica computacional para sistemas hidrogenoides, baseada na teoria de Hamilton-Jacobi e nas propriedades de transformação entre os grupos O(3,1) e SU(2) em um espaço plano de Minkowski, cujo desenvolvimento, que parte de uma equação de onda tipo Dirac, porem numa representação bi-dimensional, permite a previsão de autovalores de energia de altíssima precisão, com funções de onda extremamente simples. A partir desta abordagem desenvolvemos o programa computacional DIRAC-LIKE que, no tratamento de sistemas hidrogenoides, se mostrou eficiente, elegante e simples, onde foi possível explorar e se beneficiar do método variacional, sem os desconfortos do chamado colapso variacional. Alem disso, algumas funções de onda geradas pelo programa DIRAC-LIKE foram testadas no calculo de secções de choque diferenciais envolvendo processos de espalhamento fotoelétrico, apresentando excelentes resultados. O sucesso do método para sistemas hidrogenoides sugeriu uma extensão para os sistemas helioides, cujo desenvolvimento já está em andamento. Uma versão preliminar deste método, com abordagem não relativística semelhante à de Hylleraas, e também apresentada neste trabalho e, a partir dela, desenvolvemos o programa computacional HELIUM TEST que oferece valores numéricos de energia para os estados fundamental e excitados, além de suas respectivas funções de onda, atendendo as premissas de simplicidade e razoável precisão. Alguns destes valores, incluindo alguns estados excitados, são apresentados e comentados neste trabalho. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The work contained within this thesis presents a new numerical approach for computing hydrogen-like systems, based on Hamilton-Jacobi theory and the transformation properties between O(3,1) and SU(2) groups in a Minkowski flat space, whose development, starting form a Dirac-like equation, but in a bi-dimensional representation, allows the prediction of high precision energy eigenvalues, with extremely simple wave functions. From this approach we have developed the DIRACLIKE program that, in the treatment of hydrogen-like systems, has proved to be efficient, elegant and simple, and where it was possible to explore the benefits of using the variational method, without the discomforts of the so-called variational collapse. Besides that, some wave functions generaded by the DIRAC-LIKE program were tested in the calculation of photoelectric effect differential cross sections, with excellent results. The success of the method for the hydrogen-like systems has suggested an extension to helium-like systems, whose development is already in progress. A preliminary version of this method in a non-relativistic approach, similar to that of Hylleraas, is also presented in this work and, based on it, we have developed the HELIUM TEST program for calculating numerical values of energy from ground and excited states, and their respective wave functions, taking into account the assumptions of simplicity and reasonable accuracy. Some of these values, including some excited states are presented and discussed in this work.

O presente trabalho trata do desenvolvimento de um sistema de sensoriamento de orientação utilizando sensores inerciais de baixo custo, de tecnologia MicroElectroMechanical Systems, MEMS, que apresentam altas taxas de ruído. Assim, é realizada a filtragem e fusão dos dados dos sensores para obtenção de uma estimativa confiável, com a aplicação do filtro de Kalman estendido. O sistema é utilizado para a navegação e controle em um veículo aquático de superfície autônomo. No desenvolvimento do trabalho são investigados os princípios da navegação inercial, da representação da orientação e os sistemas de coordenadas envolvidos, apresentando o método por ângulos de Euler, quatérnios e DCM e o procedimento de atualização conforme a variação da orientação. O sistema desenvolvido foi testado em bancada e em um barco com formato de trimarã construído no Laboratório de Controle e Eletrônica de Potência, na Escola de Engenharia de São Carlos, mostrando os resultados dos testes realizados navegando em uma represa, obtendo resultados satisfatórios para essa aplicação. É mostrado também o comportamento dinâmico dos veículos aquáticos de superfície através do estudo da dinâmica de corpos rígidos. / This work describes the development of an orientation sensing system composed of low cost inertial sensors with MicroElectroMechanical Systems (MEMS) technology, which presents high noise levels. Thus, filtering and sensor\'s measurements fusion is done in order to achieve a reliable estimation, trough an extended Kalman filter. The system is used for navigation and control of an autonomous aquatic surface vehicle. In this work, the principles of inertial navigation, orientation representation as well as the coordinate frames involved are investigated, presenting the methods trough Euler angles, quaternions and DCM, and the update proceeding according to the orientation changes. The developed system was tested in the lab and on a trimaran shaped vessel navigating on a dam, wich was developed in the Control and Power Electronics Laboratory at the São Carlos School of Engineering, achieving satisfactory results for this application. It is also shown the dynamic behavior of the surface aquatic vehicles, using rigid-body dynamics.

A proposta deste trabalho é contribuir com a construção de uma plataforma de veículo autônomo para viabilizar as pesquisas na área pelo Departamento de Engenharia de Transportes da USP. Até o momento o departamento dispõe de uma plataforma que, a partir de sua posição conhecida, consegue navegar autonomamente até um ponto de destino utilizando apenas uma solução GNSS, no caso, GPS. Para ampliar a mobilidade da plataforma, está sendo sugerida aqui, a adição de sensores inerciais ao veículo, para que ele consiga obter uma solução de posição mesmo em áreas sem cobertura GNSS. Um Sistema de Navegação Inercial não depende de infraestrutura externa, exceto para inicializar suas variáveis, o que neste caso pode ser feito com auxílio de um receptor GPS. Sensores inerciais de alto desempenho são caros, tem alta complexidade mecânica e em geral são de grande porte. A alternativa é o uso de sensores do tipo MEMS que são pequenos, fáceis de serem manipulados e apresentam baixo consumo de energia. A contrapartida é que a solução é mais susceptível a ruído do que seus pares que custam na faixa de centena de milhões de dólares. / The proposal of this paper is to build an autonomous vehicle platform to enable the researches in this area by the Transport Engineering Department of the USP. Until now the Department has a platform that, once its initial position is known, it can navigate autonomously to a destination point using only the GNSS, in this case, GPS. To expand the mobility resources of the platform, it is being suggested here the addition of inertial sensors to the vehicle, enabling it to acquire a position solution even in areas where there is no coverage of the GNSS. An Inertial Navigation System does not depend on an external infra-structure, with the exception on the initial setup, where the GPS can be used to provide this kind of initialization. High performance inertial sensors are expensive, have high mechanical complexity and in general are big. The alternative is the usage of MEMS sensors, which are small, easy to handle and has low power consumption. In the opposite side this solution is more susceptible to noises in comparison to those High performance sensors that cost hundreds of thousands of dollars.

A presente pesquisa engloba a análise de diversos aspectos a respeito da avaliação de irregularidade longitudinal de pavimentos, tratando mais detidamente das situações em que tal avaliação é executada a partir de perfis longitudinais medidos com perfilômetros inerciais, tipo de equipamento que também é objeto de exame. A análise é iniciada com o entendimento da evolução histórica deste tipo de avaliação funcional que abrange não só os equipamentos, como também os métodos de avaliação e os índices de irregularidade utilizados no Brasil. O trabalho relata as principais etapas do desenvolvimento do perfilômetro inercial que foi usado nesta pesquisa, seus aspectos técnicos e operacionais, além dos resultados dos testes que evidenciaram seu funcionamento e também uma comparação com os resultados obtidos por um medidor de irregularidade do tipo resposta. A pesquisa é completada com uma série de análises a respeito do método mais adequado para a verificação do funcionamento de perfilômetros inerciais, abarcando importantes recomendações para a escolha e medição de perfis de referência indispensáveis em tais verificações. São discutidos importantes aspectos do processamento de perfis para a determinação do QI que concluíram pela indicação da redução do espaçamento entre pontos do perfil para 25 cm. As incertezas dos índices QI e IRI obtidos a partir de perfilômetros inerciais são também abordadas, sendo que se constatou que o índice QI é afetado por grandes comprimentos de onda que normalmente não são considerados como irregularidade. A correlação entre os índices QI e IRI é amplamente avaliada através de dados reais de perfis de centenas de quilômetros de rodovias, que evidenciaram a existência de grande dispersão em tal correlação indicando que o melhor é não correlacioná-los. Por fim, a pesquisa deixa como legado a proposta de um anteprojeto de norma brasileira para este tipo de avaliação que abarca os julgamentos de todo o trabalho. / This research includes de analysis of several aspects regarding longitudinal pavement roughness evaluation, more specifically when these evaluations are done using an inertial profiler - kind o equipment that is also an object of this study. The analysis is initiated with the comprehension of the historical evolution of this type of functional evaluation that not only encloses equipment, but also the methods and the roughness indexes more common in Brazil. The main stages throughout of the development of the inertial profiler used on this research, its technical and operational features, the results of the tests that proved its good functionality and also the comparison of the results obtained with a response type roughness meter were incorporated. The research is completed with a series of analysis regarding the methods more appropriate for the verification of inertial profilers functioning, including important recommendations for the choice and measurement of reference profiles, indispensable in such verifications. Important aspects concerning profiles processing for the QI determination were verified and concluded for reduction of the displacement between the profile elevations for 25 cm. The uncertainties of QI and IRI indexes obtained from inertial profiles measurements were also researched and at this opportunity it was verified that value of QI is affected by long wavelengths that usually are not considered roughness. The correlation between QI and IRI indexes were widely evaluated using real data of hundreds of kilometers of highways profiles, and evidenced the existence of a great dispersion in such correlation what indicates that the best recommendation is not to correlate them. Finally, this research leaves as a legacy the proposal of a first draft for a Brazilian standard for this type of roughness evaluation that accumulates most of the judgments presented here.

Orientador: Paulo Roberto Gardel Kurka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T20:14:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_PedroRamondeMello_M.pdf: 5875188 bytes, checksum: c2d175b05fd3a31dbc7149f0b1b417b1 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A navegação autônoma de robôs tem sido alvo de pesquisa. Um dos problemas a ser resolvido em navegação é a localização de um robô móvel enquanto este se locomove, ou seja, estimar o deslocamento e orientação para calcular a trajetória realizada. Um sistema de navegação inercial é um método de realizar a localização do robô utilizando sensores inerciais (acelerômetro, giroscópio e magnetômetro). Este trabalho apresenta a utilização de um dispositivo móvel baseado no sistema operacional Android, como UMI (Unidade de Medida Inercial), para um desenvolvimento de um sistema de navegação inercial de um robô terrestre. Para o calculo de orientação, foi aplicado o filtro complementar para melhorar o desempenho da estimação de orientação calculada pelo acelerômetro/magnetômetro combinado com o giroscópio. Para estimação de deslocamento, aplicou-se integral dupla nos dados de aceleração e propõe-se uma metodologia de movimento modulado para minimizar os erros de posição e desvios no sinal de velocidade devido ao processo de integração numérica e erros de devido a componente de corrente continua do acelerômetro / Abstract: The autonomous navigation of mobile robots have been the subject of many research. One of the problems to be solved in navigation, is the localization of a mobile robot as it moves around, in other words, to estimate the displacement and orientation to calculate the trajectory performed. An inertial navigation system is a method of performing the localization of the robot using inertial sensors (accelerometer, gyroscope and magnetometer). This work presents the use of a mobile device based on the Android platform, as IMU (Inertial Measurement Unit), for the development of an inertial navigation system of a robot. For guidance calculation, the complementary filter has been applied to improve the performance of guidance computed by accelerometer / magnetometer combined with the gyro. For displacement estimation, a double integral in the acceleration data was applied. Furthermore, a motion modulated methodology is proposed to minimize position errors and velocity drift due to numerical integration process and accelerometer offset errors / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

La presente investigación, desarrollará la interacción dinámica suelo estructura IDSE con y sin amortiguamiento aplicado a 3 modelos denominados modelo A, modelo B y modelo C con 4, 8 y 12 pisos respectivamente. Estos modelos serán evaluados en tres tipos de perfiles de suelo S1, S2 y S3 con características (peso específico, coeficiente de poisson y carga admisible) obtenidas de los libros del Sr. Braja M. Das y Willian Rodriguez Serquen. La evaluación de la IDSE se realizará mediante las ecuaciones simplificadas propuestas por la Norma Americana (EEUU) NIST GCR 12-917-21 Soil-Structure Interaction for Building Structures donde se desarrolla la interacción inercial que se hace referencia a los desplazamientos y rotaciones en la base de la estructura (fundación) debido a la respuesta de la estructura cuando da lugar un sismo. Asimismo, la flexibilidad de la fundación y suelo son representados mediante 6 rigideces (3 de traslacionales y 3 de rotación) con y sin amortiguamiento. Para cada modelo se realizará una comparación de cortante basal, momento, desplazamientos, derivas, periodos, frecuencias, modos de vibración, fuerzas internas máximas, y fuerzas internas en un pórtico con la finalidad de observar el comportamiento de las estructuras en los distintos tipos de suelo y tamaños de las modelos propuestas. / This research will develop dynamic floor structure IDSE interaction with and without damping applied to 3 models called model A, model B and model C with 4, 8 and 12 floors respectively. These models will be evaluated in three types of soil profiles S1, S2 and S3 with characteristics (specific weight, poisson coefficient and permissible load) obtained from the books of Mr. Braja M. Das and Willian Rodriguez Serquen. The evaluation of the IDSE will be carried out using the simplified equations proposed by the American Standard (USA) NIST GCR 12-917-21 Soil-Structure Interaction for Building Structures where inertial interaction is developed that refers to displacements and rotations at the base of the structure (foundation) due to the response of the structure when an earthquake occurs. In addition, the flexibility of the foundation and soil are represented by 6 rigidities (3 translational and 3 rotation) with and without damping. For each model, a comparison of basal shear, timing, displacements, drifts, periods, frequencies, vibration modes, maximum internal forces, and internal forces will be made on a gantry in order to observe the behavior of structures in the different soil types and sizes of the proposed models. / Tesis