Novos equipamentos têm sido desenvolvidos para medição de coordenadas de grandes volumes. Em especial os equipamentos que utilizam tecnologias ópticas a laser oferecem exatidões superiores a décimos de milímetro e grande flexibilidade de medição. Este trabalho trata sobre o iGPS (indoor Global Positioning System), projetado para a medição de grandes volumes, mas com poucos estudos a respeito de sua confiabilidade metrológica em aplicações aeronáuticas. Assim, levando em consideração um procedimento genérico de medição, verifica-se que diversos fatores podem influenciar significativamente a exatidão de seus resultados. A partir de uma rápida explicação e comparação dos sistemas de medição de grandes volumes utilizados na atualidade, este trabalho demonstra o funcionamento do sistema iGPS, assim como os respectivos experimentos realizados para avaliá-lo. Posteriormente, é apresentada e avaliada análise das incertezas envolvidas no sistema de medição iGPS. Finalmente, é realizada a análise de um caso prático relacionado com o processo de montagem de seções de fuselagem, usando o equipamento em questão.

Sistemas de posicionamento por satélite, GNSS (Global Navigation Satellite System), são amplamente utilizados por navios, automóveis, aeronaves, tropas militares, medições geológicas, fornecendo basicamente posição, velocidade e referência de tempo. O uso, entretanto, é condicionado à disponibilidade do sinal eletromagnético proveniente dos satélites, que pode ser obstruído por montanhas, edifícios, florestas e túneis, por exemplo, sendo também suscetível às condições climáticas. Outra característica dos sistemas de posicionamento por satélite é que os dados são atualizados tipicamente com uma taxa entre 1Hz e 10Hz. Assim, estes sistemas representam uma fonte de informações que, apesar de possuir erros limitados e eventualmente pequenos, apresentam baixa taxa de atualização em relação à dinâmica de navegação e pode não estar disponível em todos os instantes. As unidades de medidas inerciais, IMU (Inertial Measurement Unit), são formadas por sensores que fornecem informações de força específica e velocidade angular. A partir daí, a computação dos cálculos das equações de navegação é feita para fornecer posição, velocidade e atitude do veículo. Uma vez que depende apenas dos dados da IMU e do conhecimento da condição inicial, estes sistemas são autônomos e independentes de qualquer fonte externa de sinais. Além disso, possuem taxas de atualização bem mais elevadas, variando entre cerca de 100Hz e 400Hz, e são menos suscetíveis a condições do ambiente do que o GNSS. Entretanto, os erros dos sensores inerciais, mesmo que pequenos, causam desvios crescentes na solução de navegação, tornando o sistema inercial pouco confiável para navegação de longa duração. Uma forma de aliar o melhor de cada sistema -- Inercial e GNSS -- é através da integração dos dados se seus sensores, de forma a se obter resultados que estejam disponíveis a uma taxa mais elevada e promover a redução e a limitação de erro através das atualizações do GNSS. Para tanto, um algoritmo bastante utilizado que consegue cumprir esta tarefa é o Filtro de Kalman (KF). Este trabalho apresenta um estudo de um sistema de integração de dados de navegação inercial, de uma IMU, com informações de sistemas de posicionamento por satélite. Aqui, o sistema GNSS escolhido é o GPS (Global Positioning System). A implementação do Filtro de Kalman é feita em ambiente MATLAB/Simulink, em que o movimento simulado de uma aeronave é utilizado como referência e o algoritmo é analisado, comparando-se dados de navegação estimados da aeronave, com a trajetória originalmente simulada. Os resultados aqui apresentados mostram o comportamento do erro do sistema integrado pelo Filtro de Kalman em relação aos dados de referência obtidos a partir do movimento simulado da aeronave, inclusive com a interrupção do sinal GNSS por um determinado período.

Este trabalho apresenta a análise da aquisição do sincronismo das seqüências pseudoaleatórias no receptor GPS (Global Positioning System), que usa a técnica de espalhamento espectral com seqüência direta. A aquisição é feita pela técnica de busca serial "single dwell". A geração de seqüências de máximo comprimento, e suas propriedades aleatórias são estudadas. Os códigos gold utilizados pelo sistema GPS e o sinal pseudoaleatório transmitido são também apresentados. Faz-se uma análise de um circuito digital de recepção para obter a aquisição do sinal pseudoaleatório de acordo com as exigências impostas pelo sistema GPS. São obtidas as equações que permitem calcular analiticamente o tempo médio de aquisição e sua variância. As probabilidades de detecção e falso alarme são encontradas em função dos parâmetros de aquisição, sem considerar o efeito de desvio de freqüência. Finalmente aplica-se a técnica de simulação digital para analisar o desempenho da técnica por busca serial dos sinais pseudoaleatórios, e com ajuda do programa de simulação, torna-se possível avaliar a dupla influência na aquisição quando o efeito Doppler está presente, ou seja, um desvio na freqüência de portadora e um desvio no código pseudoaleatório recebido.

O objetivo principal desta dissertação é apresentar uma metodologia para modelagem das medidas de pseudo-ranges no sistema GPS, cujos movimentos característicos são descritos pela trajetória de uma partícula material que se move, no decorrer do tempo, sob a influência de forças físicas, e possuem uma estrutura de auto-correlação. O tratamento dado foi de séries temporais, específico do método ARIMA da metodologia de BOX & JENKINS. A aplicação da metodologia proposta foi baseada nos dados recebidos no receptor GPS localizado no ITA, referente ao satélite de número 27. Sua validação foi feita comparando dados reais com os resultados do modelo, onde o modelo proposto mostrou uma boa performance. A principal conclusão foi a constatação da eficácia da metodologia proposta para a modelagem, através de um tratamento estatístico completo validade em caso real.

Ionospheric scintillation is a phenomenon that occurs daily, especially around the equatorial region, during the summer solstice after the sunset, affecting radio signals that propagate through the ionosphere. Depending on the temporal and spatial situation, ionospheric scintillation can represent a problem in the availability and precision of the Global Navigation Satellite Systems (GNSS). This work is concerned with the statistical modeling and evaluation of the impact of amplitude scintillation on the performance of Global Positioning System (GPS) receivers. In this work the use of ?-? model is proposed to represent the scintillation phenomenon affecting GPS receiver performance. The use of ?-? is also extended for second order statistics. Such a model is compared to a set of experimental data obtained in São José dos Campos, near the peak of the Equatorial Anomaly, during high solar fux conditions, between the months of December 2001 and January 2002. The results obtained with the proposed ?-? model fitted quite well with the experimental data and performed better than two of the widely used models, namely Nakagami-m and Rice. The proposed model requires the estimation of two parameters, instead of a single one used by the models of Nakagami-m and Rice. To facilitate its use, for the situations in which no set of experimental data is available, this work presents parameterized equations for calculating the two parameters required by the ?-? model. Based upon the fact that the proposed model performs better than the one proposed by Nakagami-m, the present investigation derives a model to estimate the carrier and code tracking loop errors on GPS receivers. Such a model not only performed better than Nakagami';s, but also is valid for a wider range of scintillation.

O efeito de multitrajeto é quase inevitável na maioria dos sistemas de comunicação, como por exemplo no GPS, o que ocasiona erros na determinação da pseudodistância. São analisados os erros de atraso de rastreamento de código (valores: médio, rms, máximo e mínimo absoluto) para canal especular, para receptores coerente e não-coerente, confirmando os resultados da literatura. Como contribuições são apresentados e analisados os erros de atraso de rastreamento para canal difuso (distribuição de probabilidade de amplitudes Rice), utilizando-se receptor não-coerente com desvanecimento lento e rápido. O modelo de canal especular simulado consiste de dois trajetos, um direto e outro refletido por um obstáculo fixo ou móvel. Para a simulação do canal difuso tem-se a presença de diversos trajetos refletidos obedecendo a uma distribuição de probabilidade de amplitudes Rayleigh ou Rice, esta última, quando se considera o trajeto direto. Foram analisados, modelados e simulados circuito de rastreamento coerente e não-coerente, e os canais com desvanecimento lento e rápido.

É desenvolvido um receptor por software para GPS, fundamentada na análise do ambiente de operação de cada um de seus segmentos e que pode utilizar dados digitalizados ou simulados para testar todos os processos que podem vir a ser utilizados nos receptores implementados por firmware e hardware. O receptor desenvolvido, pela facilidade computacional existente e o atual estado da arte, pode ser programado em um computador convencional.No sistema desenvolvido, o sinal é condicionado e processado antes da entrada no receptor GPS por software. É mostrado que o sistema desenvolvido é uma ferramenta util na análise de sistemas de aumentação ou melhoramento baseados em técnicas de minimização ou eliminação de ruídos e interferências, especialmente os de multitrajetos.Foram simulados vários tipos de sinais em visada direta em diferentes ambientes de ruído (SNR) e usados para avaliar os processos de aquisição e rastreamento do receptor por software. Os resultados são apresentados e analisados. Os algoritmos sugeridos na literatura se amostram vulneráveis na presença de ruído e foram modificados e avaliados sob as mesmas condições e mostraram-se mais robustos e eficientes na presença de ruído.Pelos resultados conclui-se que o receptor por software é também uma ferramenta didática útil para formação de recursos humanos nas áreas de Telecomunicações e GNSS.

Este trabalho trata da proposta de um Sistema de Gestão da Qualidade para uma empresa genérica prestadora de serviços de posicionamento com o GPS, como alternativa para melhorar a gestão da organização e garantir a qualidade de seus serviços e produtos. O aumento da demanda por esse tipo de serviço estimulou o aparecimento de novas empresas específicas em GPS e adaptação de antigas para atender um mercado crescente e cada vez mais exigente. Por se tratar de um processo novo, sua implantação requer mudanças significativas tanto de ordem técnica (intimamente ligadas ao conhecimento específico do sistema e suas capacidades) como administrativa (meios e políticas que possam garantir uma gestão efetiva de todos os processos envolvidos no posicionamento com o GPS dentro da empresa). A modernização imposta ao setor de topografia e geodésia em seu cenário produtivo e econômico, com o aparecimento de novas técnicas produtivas e ferramentas gerenciais, não pode mais ser protelada. Isso impõe às organizações uma necessidade emergencial de mudança e grandes desafios, entre eles o de sua própria sobrevivência. A execução de um serviço de posicionamento com o sistema GPS consiste em uma seqüência de procedimentos práticos que, se forem bem executados, proporcionarão maior probabilidade de êxito ao resultado final. Os procedimentos dependem muito de cada caso, e normalmente são definidos por indicações dos fabricantes dos instrumentos, normas e especificações oficiais e, na grande maioria das vezes, pela própria experiência prática do responsável. Como parte desse trabalho foi desenvolvida uma pesquisa social para identificar como são e como agem as empresas que prestam serviços de posicionamento com o sistema GPS no Brasil. Com base nos resultados dessa pesquisa, elaborou-se uma empresa genérica de posicionamento com GPS, com características similares à maioria, e que serviu como referência na concepção dos padrões para os processos básicos da empresa. O modelo de gestão da qualidade proposto teve como guia o Sistema da Qualidade preconizado pela ISO série 9000. Consideraram-se também as ferramentas de gestão e controle da qualidade comumente aplicados na indústria de manufatura e adaptados aos serviços de um posicionamento com GPS. O resultado apresenta uma seqüência de implantação do modelo com as devidas recomendações e viabilidades. Para ilustrar, são apresentados os resultados benéficos obtidos com a aplicação direta dos padrões técnicos da empresa genérica, em um posicionamento real para pontos estáticos, em que se considerou apenas a parte produtiva. O resultado mostrou-se bastante convincente. / This thesis deals with a proposal for quality management for a generic GPS surveying company as an alternative to management and service quality improvement. As a result of the GPS measurement demand increasing, an important number of new companies and/or renovated ones have been established in order to operate in that market. But considering that it is a new process some changes must be performed in order to accommodate the old surveying techniques and the old fashioned management to the new reality. This implies in a new management organization which must be based on a well described procedure sequence aiming a final quality control success. As an important part of that research a social research has been applied to several Brazilian GPS service provider companies with the purpose of knowing the status of the sector related to the quality management. Based on that research a hypothetical company was considered in order to give subsides to the elaboration of a standardized company. The proposed quality management model was based on the ISO 9000 Quality System adopting management tools and quality control operators applied in the general industry adapted to the GPS surveying companies. This thesis shows the results of that research presenting an implementation model for quality management considering a real surveying GPS work based on the new GPS measurement techniques.

Um dos principais problemas no monitoramento das estruturas de uma barragem por meio de instrumentação geodésica se refere à confirmação da estabilidade dos pontos da rede geodésica de referência. Os eventuais deslocamentos detectados nas estruturas podem ser resultados de análises e interpretações equivocadas, já que os pontos de referência podem ser considerados estáveis sem indicação dessa condição. Considerando o objetivo deste trabalho, de verificar a estabilidade dos pilares da rede geodésica da Usina Hidrelétrica de ITAIPU por meio da tecnologia GPS, foi proposta uma metodologia que compreendesse o planejamento e a coleta dos dados, realizada em quatro épocas (campanhas) distintas, seguidos do seu processamento e ajustamento. No processamento dos dados verificou-se a melhor estratégia usando a fase da portadora L1, devido às linhas de base curtas (até 5km). Já no ajustamento, constatou-se a importância da detecção de erros grosseiros nas observações das linhas de base e também do controle de qualidade. Os resultados da aplicação desta metodologia foram as coordenadas ajustadas dos pilares da rede com as suas respectivas precisões para cada época. Estas coordenadas e suas matrizes variância-covariância foram então comparadas entre combinação de campanhas com a aplicação do teste de congruência global, para a verificação final da significância estatística das diferenças encontradas. Os resultados demonstraram que as investigações da estabilidade dos pilares da rede geodésica em estudo, dependem diretamente da qualidade das observações e do ajustamento, bem como da configuração da rede geodésica. / One of the main problems in dams structures monitoring by geodetic instruments is the confirmation of the stability of reference points in geodetic networks. The detection of displacements on the structures can bring results of wrong analysis just because the reference points assumed as stable points may be not. Considering the objective of this work which is to verify the stability of the pillars in ITAIPU Power Plant geodetic network by GPS, a methodology was proposed including the planning and field surveys of four campaigns in different epochs, followed by data processing and baseline adjustment. According to the results of data processing it was verified that the better strategy is process the carrier phase L1 because the baselines are short (up to 5km). Regarding the adjustment, it was confirmed the significance of observations blunders detection and quality control. The results of methodology application were the adjusted coordinates of each geodetic network pillar and the respective accuracy for each campaign. Those coordinates with its variance-covariance matrices were compared between the campaigns by means of global congruency test verifying if statistically significant differences would be found. The results demonstrated that the pillars stability of studied geodetic network is directly dependent of the observations and adjustment quality, and also of the geodetic network layout.

Os métodos existentes para a previsão da posição de átomos de hidrogênio em proteínas são todos baseados na simulação computacional de modelos construídos a partir de características físicas e (ou) químicas das moléculas. A abordagem proposta neste trabalho faz uso de técnicas inteligentes para a predição da posição de átomos de hidrogênio contidos em grupos hidroxilas (OH) pertencentes à cadeias laterais dos aminoácidos serina, treonina e tirosina. Estas técnicas inteligentes são utilizadas em duas fases para a solução do problema proposto: o preprocessamento dos dados e a predição da posição do átomo de hidrogênio. Na fase de preprocessamento, informações sobre os padrões de ligações hidrogênio existentes em moléculas de proteínas são extraídas da base PDB (Protein Data Bank) e reunidas em agrupamentos. A base de dados PDB é a principal base internacional que disponibiliza publicamente a estrutura espacial de biomoléculas, principalmente proteínas e ácidos nucléicos, cujas estruturas espacias foram determinadas através de métodos experimentais. Os padrões de ligações hidrogênio obtidos da base de dados são agrupados por similaridade através de um novo algoritimo proposto, o algoritmo de agrupamento por fusão. Este novo algoritmo de agrupamento foi criado com o propósito de tratar dados com distribuição não uniforme, isolando padrões de entrada muito diferentes da média em agrupamento separados. Após o agrupamento, os padrões de ligações hidrogênio contidos em um grupo têm suas estruturas espaciais superpostas (alinhamento das geometrias dos padrões) através de operações espaciais de translação e rotações, coordenadas pelo uso de um algoritmo genético. Na fase de predição, os padrões já superpostos contidos em cada agrupamento gerado, são utilizados para o treinamento de uma rede neural de arquitetura MLP (multi layer perceptron) para a predição da posição do átomo de hidrogênio contido no padrão. Uma parte dos padrões contidos no agrupamento não são usados para o treinamento da rede e reservados para o teste da capacidade da rede neural inferir a posição do hidrogênio após o treinamento. Para cada agrupamento é treinada uma rede individual, de forma que os parâmetros livres da rede neural sejam calibrados para os dados específicos do agrupamento para o qual a rede neural foi treinada. Após diversas alterações de metodogia ao longo dos experimentos computacionais realizados, a nova abordagem proposta mostrouse eficaz, com um bom índice de acerto na predição da posição do hidrogênio após o treino da rede neural, para padrões de ligações hidrogênio previamente superpostos em agrupamentos / The existing methods for the prediction of the position of hydrogen atoms in proteins are all based on computer simulation models constructed from physical and(or) chemical properties of molecules. The approach proposed in this paper makes use of intelligent techniques for clustering the patterns of hydrogen bonds by similarity, these patterns extracted from the spatial structure of protein molecules, recorded in the files of the PDB (Protein Data Bank). A new algorithm, which allows clustering of data with nonuniform distribution was developed for this purpose. To align spatialy these patterns already grouped in a cluster is used a genetic algorithm that rotates the patterns each other in a way to obtain the aligment of them. The prediction of the position of atoms of hydrogen is done by the training of a MLP (multi layer perceptron) neural network that uses as input the data of the patterns of hydrogen bond contained in a given cluster, previously aligned. The new approach proved to be effective, with a good rate of success in the prediction of the position of hydrogen atoms contained in a cluster after training the neural network