Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2018. / A vegetação é considerada um ambiente complexo para análise de espalhamento e atenuação dentro do fenômeno de propagação de ondas rádio. Esta tese apresenta um preditor bayesiano de atenuação de propagação de ondas de rádio em vegetação baseado na sua correlação com pixels de vegetação de uma imagem e utilizando as vantagens computacionais da transformada da incerteza (UT). O processamento de imagens de satélite pode refinar o planejamento de sistemas de rádio usando a vegetação como preditor de atenuação. Neste trabalho a predição é baseada na correlação de mais de 56% entre valores de pixel RGB e valores de atenuação na vegetação obtida de três grupos de medições de potência em testes de campo em ondas centimétricas em duas regiões distintas do Brasil: Belo Horizonte, na região sudeste com medições em 18 GHz, e Manaus em 24 GHz na região norte. Esta predição aplicada nos dois grupos de medições em Manaus apresentou correlações de 0,59 e 0,56 respectivamente enquanto que em Belo Horizonte apresentou correlação de 0,57. As análises estatísticas mostraram que mais de 30% da variância da atenuação nestes três grupos de medições podem ser explicadas pelos valores de pixel RGB. Utilizando este modelo linear correlacionado entre pixels RGB de vegetação e valores geolocalizados de atenuação, este trabalho combina a Transformada da Incerteza (UT) e a inferência de Bayes para refinar a distribuição de atenuação em vegetação. Como a necessária multiplicação das distribuições prior e amostral de Bayes não está facilmente disponível na UT, este trabalho apresenta um método que calcula novos pontos sigma comuns, mas com diferentes pesos para as distribuições prior e amostral da UT, desta forma permitindo a multiplicação de Bayes. / The vegetation is considered a complex environment for analysis of scattering and attenuation in radio propagation phenomena. This thesis presents a bayesian predictor for radio propagation attenuation through vegetation based on the its correlation with vegetation pixels from an image and utilizing the computational advantages of the unscented transform (UT). The satellite image processing can improve planning of radio systems with a vegetation attenuation predictor. In this research, the prediction is based on the correlation of more than 56% between RGB pixel values and vegetation attenuation taken from three groups of power measurements at centimeter waves at two distinct regions of Brazil: Belo Horizonte, in the southeast region measured at 18 GHz, and Manaus at 24 GHz in the north region. This prediction applied at two groups of power measurements at Manaus showed correlation 0.62 and 0.56 respectively, while at Belo Horizonte showed correlation of 0.57. The statistical analysis showed that more than 30% of the attenuation variance at these three measurements groups was due to the RGB pixel values. Using this linear correlated model between vegetation pixel RGB values and geolocated attenuation values, this work combined the unscented transform (UT) and bayesian inference to refine the vegetation attenuation distribution. Since the necessary multiplication of bayes prior and sampling distributions is not easily available in the UT, this research presents a method that calculates new common sigma points and different new weights for the prior and sampling UT distributions, thus allowing the Bayes multiplication.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, especialidade de Hidráulica, Recursos hídricos e Ambiente, na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, sob a orientação dos Professores Doutores Fernando Seabra Santos e Fernando Veloso Gomes

Orientador: Leonardo de Souza Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-22T15:46:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Segatto_GeraldoJairVieira_M.pdf: 5439744 bytes, checksum: f8413c4b50a11e9951eb1a50208cb440 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Neste trabalho fazemos um estudo da propagação de feixes ópticos através da atmosfera. No modelamento do canal estão incluídos os efeitos de alargamento do feixe, turbulência atmosférica, absorção por moléculas e espalhamento em partículas. Fazemos um estudo das janelas de transmissão óptica, onde são considerados quatro comprimentos de onda na faixa espectral do infravermelho. Para ilustrar a influência de cada um dos fenômenos citados acima simulamos várias situações, mostrando que a escolha da melhor janela de transmissão vai depender das condições atmosféricas envolvidas em cada enlace. Sugerimos também um modelo de sistema de transmissão óptica pela atmosfera e mostramos, através de simulação computacional, o seu desempenho através do cálculo da probabilidade de erro. Para o sistema proposto, apresentamos o modelamento de cada dispositivo e a forma de onda do sinal após passar por cada um deles. Os resultados da simulação mostram a dependência do desempenho com alguns parâmetros do canal. Para cada caso analisado explicamos a causa desta dependência / Abstract: In this work we study the propagation of optical beam through atmosphere. In the modeling of the communication channel are included the effects of beam broadening, atmospheric turbulence, absorption and scattering. We study the optical transmission windows considering four wavelengths in infrared range. To illustrate the influence of each phenomenon listed above, we simulate several situations which show, in each case, the best choice for the transmission window and its dependence with the atmospherical conditions. We also suggest a model of optical transmission system through the atmosphere and show the performance of the system by computational simulation. For the proposed system, we present the modeling of each device and the waveform of the signal after passing through the device. The results of the simulation show the dependence of the performance with some parameters of the channel / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Jose Maria Campos dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T16:32:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_FlavioNunes_M.pdf: 35059535 bytes, checksum: bdcc933434fe0ba550e4d1291079e6c5 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho investiga o problema de propagação de ondas em estruturas do tipo barra com modelos de alta ordem. O enforque principal do trabalho concentra-se na implementação de modelos numéricos que representem o fenômeno da propagação de ondas em barras saudáveis e danificadas por uma trinca. Para a investigação do problema utilizou-se o Método do Elemento Espectral, o qual consiste em uma solução analítica das equações diferenciais da onda no domínio da freqüência utilizando-se técnicas matriciais similares ao Método dos Elementos Finitos. Quatro modelos de barra, com diferentes modos de propagação foram implementados computacionalmente em linguagem Matlab®: o modelo elementar; modelo de Love ou do primeiro modo; o modelo de Mindlin-Herrmann ou de dois modos; e o modelo de Mindlin-McNiven ou dos três modos. Para cada modelo de barra foram implementados os elementos espectrais: saudável finito, saudável semi-finito e trincado. Para avaliar o comportamento da onda durante sua propagação nas estruturas analisadas, diferentes exemplos numéricos foram feitos e validados através de comparações com resultados similares encontrados na literatura. As estruturas são excitadas por forças impulsivas construídas por uma onda senoidal modulada com uma janela triangular. Os resultados confirmam que os modelos de elemento espectral representam muito bem o fenômeno da propagação de onda em uma estrutura e também podem ser usados como uma ferramenta eficiente para a localização de trincas. / Abstract: This work investigates the wave propagation problem in high order rod type structures. The main approach is the implementation of numerical models that represent the phenomenon of wave propagation in healthy and cracked rods. The investigation uses the Spectral Element Method, which consists of an analytical solution of wave deferential equations in the frequency domain using matrix techniques similar to the Finite Element Method. Four rod models with diferent propaga- tion modes were implemented computationally in Matlab® language: the elementary model; Love's model or the first model, Mindlin-Herrmann's model or the two model, and Mindlin- McNiven's model or the three-model. For each type of rod spectral elements were implemented: finite he-althy, throw-o® healthy and cracked. To evaluate the wave propagation behavior in the analyzed structures, diferent numerical examples were made and validated through comparisons with si-milar results from the literature. The structures are excited by impulsive forces built by a sine wave modulated with a triangular window. The results confirm that the Spectral Element Method represent the phenomenon of the wave propagation very well in a structure and they can also be used as an efficient tool for the location of crack. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Neste trabalho, formulações do Método dos Elementos Finitos (MEF) são utilizadas no cálculo das soluções de problemas de ondas TEM, TE, TM, em guias de microondas e modos Ex e Ey em guias ópticos. É apresentada a técnica de mapeamento espacial, associada ao MEF, para a solução de modos quasi-guiados (problemas de domínio aberto. São considerados modos TEM e modos Ex e Ey. A abordagem de integração analítica dos elementos de matriz das formulações do MEF é estendida para considerar meios anisotrópicos e não-homogêneos, com qualquer ordem de aproximação polinomial das funções de base de elementos triangulares. O MEF foi aplicado no modelamento de moduladores eletroópticos tipo Mach-Zehnder com guias ópticos construídos por difusão de Titânio em substrato cristalino de Niobato de Lítio (LiNbO3). É apresentada, também, uma análise crítica dos modelos que relacionam a concentração de prótons às variações do índice de refração extraordinário em guias ópticos manufaturados pela técnica de troca de prótons em LiNbO3, seguido de recozimento ("annealing").

O uso de uma descrição cinética para analisar a propagação de ondas eletromagnéticas em um plasma empoeirado (dusty plasma) vem sendo desenvolvido ao longo dos últimos anos. À medida que a teoria é desenvolvida, novas aproximações são necessárias a fim de se obter resultados que descrevam melhor as observações. O objetivo de nosso trabalho é fazer um estudo a respeito das instabilidades em um plasma empoeirado, descrito por uma função de distribuição do tipo product-bi-kappa. Funções desse tipo podem ser úteis para aproximar de modo mais realista a forma das distribuições detectadas em plasmas espaciais, monitorados através de sondas e satélites. Entretanto, verifica-se que a maioria dos estudos já feitos envolvendo plasma convencional (composto de íons e elétrons, sem poeira) faziam uso de distribuições do tipo Maxwelliana e bi-Maxwelliana. Em decorrência disso, apresentamos primeiramente um amplo desenvolvimento na descrição cinética de instabilidades em plasma convencional usando distribuições do tipo product-bi-kappa, para só então prosseguir com a abordagem cinética de plasmas empoeirados, em que íons e elétrons podem ser descritos por distribuições não-térmicas do tipo product-bi-kappa. Instabilidades ion-cyclotron e ion firehose são o foco de nossos estudos. Análises numéricas a respeito da influência de anisotropias nas temperaturas de elétrons e íons nos mostraram que, com o uso de distribuições do tipo product-bi-kappa, ocorrem novas situações de instabilidades, bem como intensificação ou redução de instabilidades em situações já conhecidas como instáveis no caso de distribuições bi-Maxwellianas. Feita a análise a respeito da influência do tipo de partícula (elétrons ou íons), do tipo de anisotropia de temperatura e das relações entre as variáveis k e ? que aparecem na distribuição product-bi-kappa, iniciamos a etapa de inserção de grãos de poeira em nossa descrição e análise dessas mesmas influências em plasmas empoeirados. Nesse ponto, constatamos que o aumento da densidade numérica de particulas de poeira inseridas no plasma acarreta um enfraquecimento das instabilidades, visto através da diminuição do tamanho da região de números de onda que apresentam instabilidades e da redução das taxas de crescimento das instabilidades. / The use of a kinetic description to analyze the propagation of electromagnetic waves in a dusty plasma has been developed over the past years. As the theory is developed, new approaches are needed in order to obtain results that describe better the observations. The objective of the present work is a study regarding instabilities in a dusty plasma, with plasma particles described by a distribution function of type product-bikappa. Functions of this type may be useful to approximate more realistically the form of velocity distributions detected in space plasmas by probes and satellites. However, it is verified that the majority of the studies involving conventional plasma (consisting of ions and electrons without dust), usedMaxwellian and bi-Maxwellian distributions. Due to this reason, we start by presenting a comprehensive kinetic description of instabilities in conventional plasma, using product-bi-kappa distributions, and then proceed with a kinetic approach to the description of dusty plasmas, with ions and electrons described by the non-thermal product-bi-kappa distributions. Ion-cyclotron and ion firehose instabilities are at the focus of our studies. Numerical analyses about the influence of temperature anisotropies in electron and ion distributions have demonstrated that, with the use of product-bi-kappa distributions, new situations of instability occurr, as well as intensification or reduction of instabilities for situations which are already recognized as unstable in the case of bi-Maxwellian distributions. After analysis on the influence of the type of particle (electrons or ions), the type of temperature anisotropy and the relationship between the values of the k and ? constants which appear in the product-bi-kappadistribution, we have started to take into account the presence of dust grains in our description, and analyzed those influences in the case of dusty plasmas. At this point, we found that the increase of the number density of dust particles inserted into the plasma causes a weakening of instability, seen by decreasing size of the region of wavenumber which feature instability, and decrease of the magnitude of the growth rates of the instabilities.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Uma forma de generalizar a teoria de Einstein da gravitação é incorporar na lagrangiana termos que dependem de escalares formados com os tensores de Ricci e Riemann, tais como (Ricci)2, ou (Riemann)2. Estas teorias tem sido estudadas intensamente nos últimos anos, já que elas podem ser usadas para descrever a expansão acelerada do universo no modelo cosmológico standard. Entre os desfios de modificar a teoria de Einstein, se encontra o de limitar a ambiguidade na escolha da dependência da lagrangiana com os escalares antes mencionados. A proposta desta dissertação é a de colocar limites sobre as possíveis lagrangianas impondo que as ondas (isto é, perturbações lineares) se propaguem no vácuo sem que apareça, shocks. / One way to generalize Einstein's theory of gravitation is by the addition of terms that depend on scalar formed with Ricci and Riemann tensors, such as (Ricci)2 or (Riemann)2 in the lagrangians.These theories have been intensively studied in recent years, since they can be used to describe the accelerated expansion of the universe in the standard cosmological model. One of the challenges to modify Einstein's theory is to limit the ambiguity in the choice of the dependence of the Lagrangian with the aforementioned scalars. The purpose of this dissertation is to put limits on the possible Lagrangians imposing that the waves(ie, linear perturbations) propagate in a vacuum without the appearance of shocks.

Neste trabalho, formulações do Método dos Elementos Finitos (MEF) são utilizadas no cálculo das soluções de problemas de ondas TEM, TE, TM, em guias de microondas e modos Ex e Ey em guias ópticos. É apresentada a técnica de mapeamento espacial, associada ao MEF, para a solução de modos quasi-guiados (problemas de domínio aberto. São considerados modos TEM e modos Ex e Ey. A abordagem de integração analítica dos elementos de matriz das formulações do MEF é estendida para considerar meios anisotrópicos e não-homogêneos, com qualquer ordem de aproximação polinomial das funções de base de elementos triangulares. O MEF foi aplicado no modelamento de moduladores eletroópticos tipo Mach-Zehnder com guias ópticos construídos por difusão de Titânio em substrato cristalino de Niobato de Lítio (LiNbO3). É apresentada, também, uma análise crítica dos modelos que relacionam a concentração de prótons às variações do índice de refração extraordinário em guias ópticos manufaturados pela técnica de troca de prótons em LiNbO3, seguido de recozimento ("annealing").

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-03-28T12:53:51Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ModeloPropagacaoCampo.pdf: 2988790 bytes, checksum: 9a726f9ca73c55e2973f0d879fe31d34 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-03-28T14:05:44Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ModeloPropagacaoCampo.pdf: 2988790 bytes, checksum: 9a726f9ca73c55e2973f0d879fe31d34 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-28T14:05:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ModeloPropagacaoCampo.pdf: 2988790 bytes, checksum: 9a726f9ca73c55e2973f0d879fe31d34 (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho é apresentado o estudo da propagação de campo elétrico, para dois percursos mistos típicos da região amazônica. Um primeiro cenário abordado é um trecho Belém-Baía do Guajará, no Estado do Pará. Este percurso tem 24% de terra e 76% de água. Foi realizada uma campanha de medições tanto sobre terra como sobre a água usando o canal Digital 22 de uma emissora de TV na frequência de 521 MHz. Foram medidos um total de 239 pontos, dos quais 19 em terra e 220 na água distribuídos em 3 Radiais. Os dados coletados foram comparados com diversos modelos de propagação, tanto empíricos como determinísticos, encontrados na literatura. A métrica para testar o desempenho dos modelos foi o erro RMS. Além disso, é proposto, neste trabalho, a Combinação dos Modelos: ITU-R P.1546 e Millington. Esse modelo apresentou o erro RMS mais baixo em comparação com os outros modelos usados nesta dissertação e segue o comportamento do sinal na área de transição terra-água, onde o sinal experimenta um incremento da intensidade de campo elétrico, fenômeno conhecido como “Recovery Effect”. Os outros modelos usados foram: Okumura-Hata, Espaço livre, Funções de Green Diádicas, ITU-R P.1546-5 e Traçado de Raios. Tais modelos não se adaptaram ao comportamento do sinal. Para uma melhor avaliação do modelo proposto um segundo cenário foi usado, o trajeto Belém-Mosqueiro que apresenta 25% água e 75% terra. Neste caso, têm-se dados medidos somente em terra e os dados da água foram obtidos por simulação. Nesta situação, os dados calculados pelo modelo proposto apresentam coerência com os dados medidos. Além os dados simulados sobre a água apresentaram a característica do “Recovery Effect”, efeito que não é apresentado pelos outros modelos. Conclui-se que a combinação dos modelos ITU-R P. 1546-5 e Millington apresenta uma melhor concordância com os dados medidos em percursos mistos terra-água em relação aos outros modelos analisados. / In this work the study of the electric field propagation is presented for two typical mixed paths in the Amazon region. A first scenario discussed is Belém-Bay Guajará located in the state of Pará. This path has 24% of land and 76% of water. A measurement campaign was carried out over land and over water; using the digital channel 22 of a TV station in the frequency of 521 MHz. Were measured a total of 239 points, including 19 over ground and 220 over water distributed in 3 Radials. Data were compared with various empirical and deterministic propagation models, found in the literature. The metric to test the performance of the models was the RMS error. Furthermore, it is proposed in this paper, the combination of two models: ITU-R P.1546 and Millington. This model had the lowest RMS error compared to the other models used in this work and follows the signal behavior in the transition area land-water, where the signal experiences an increment of the electric field strength, a phenomenon known as "Recovery Effect." Other models used were: Okumura-Hata, Free space, Dyadic Green's function, ITU-R P.1546-5 and Ray Tracing. Such models did not adapt to the signal behavior. In order to evaluate the proposed model a second scenario was used Belém-Mosqueiro, this has 25% of water and 75% of land. In this case, the data was measured only over land, the water data were obtained by simulation. In this situation, the data calculated with the proposed model has agreement with measured data. The simulated water data showed the characteristic of "Recovery Effect," phenomenon that is not described by the other models. It is concluded that the combination of the ITU-R P 1546-5 and Millington models has a better agreement with the data measured on mixed paths land-water than the other models.

O uso de uma descrição cinética para analisar a propagação de ondas eletromagnéticas em um plasma empoeirado (dusty plasma) vem sendo desenvolvido ao longo dos últimos anos. À medida que a teoria é desenvolvida, novas aproximações são necessárias a fim de se obter resultados que descrevam melhor as observações. O objetivo de nosso trabalho é fazer um estudo a respeito das instabilidades em um plasma empoeirado, descrito por uma função de distribuição do tipo product-bi-kappa. Funções desse tipo podem ser úteis para aproximar de modo mais realista a forma das distribuições detectadas em plasmas espaciais, monitorados através de sondas e satélites. Entretanto, verifica-se que a maioria dos estudos já feitos envolvendo plasma convencional (composto de íons e elétrons, sem poeira) faziam uso de distribuições do tipo Maxwelliana e bi-Maxwelliana. Em decorrência disso, apresentamos primeiramente um amplo desenvolvimento na descrição cinética de instabilidades em plasma convencional usando distribuições do tipo product-bi-kappa, para só então prosseguir com a abordagem cinética de plasmas empoeirados, em que íons e elétrons podem ser descritos por distribuições não-térmicas do tipo product-bi-kappa. Instabilidades ion-cyclotron e ion firehose são o foco de nossos estudos. Análises numéricas a respeito da influência de anisotropias nas temperaturas de elétrons e íons nos mostraram que, com o uso de distribuições do tipo product-bi-kappa, ocorrem novas situações de instabilidades, bem como intensificação ou redução de instabilidades em situações já conhecidas como instáveis no caso de distribuições bi-Maxwellianas. Feita a análise a respeito da influência do tipo de partícula (elétrons ou íons), do tipo de anisotropia de temperatura e das relações entre as variáveis k e ? que aparecem na distribuição product-bi-kappa, iniciamos a etapa de inserção de grãos de poeira em nossa descrição e análise dessas mesmas influências em plasmas empoeirados. Nesse ponto, constatamos que o aumento da densidade numérica de particulas de poeira inseridas no plasma acarreta um enfraquecimento das instabilidades, visto através da diminuição do tamanho da região de números de onda que apresentam instabilidades e da redução das taxas de crescimento das instabilidades. / The use of a kinetic description to analyze the propagation of electromagnetic waves in a dusty plasma has been developed over the past years. As the theory is developed, new approaches are needed in order to obtain results that describe better the observations. The objective of the present work is a study regarding instabilities in a dusty plasma, with plasma particles described by a distribution function of type product-bikappa. Functions of this type may be useful to approximate more realistically the form of velocity distributions detected in space plasmas by probes and satellites. However, it is verified that the majority of the studies involving conventional plasma (consisting of ions and electrons without dust), usedMaxwellian and bi-Maxwellian distributions. Due to this reason, we start by presenting a comprehensive kinetic description of instabilities in conventional plasma, using product-bi-kappa distributions, and then proceed with a kinetic approach to the description of dusty plasmas, with ions and electrons described by the non-thermal product-bi-kappa distributions. Ion-cyclotron and ion firehose instabilities are at the focus of our studies. Numerical analyses about the influence of temperature anisotropies in electron and ion distributions have demonstrated that, with the use of product-bi-kappa distributions, new situations of instability occurr, as well as intensification or reduction of instabilities for situations which are already recognized as unstable in the case of bi-Maxwellian distributions. After analysis on the influence of the type of particle (electrons or ions), the type of temperature anisotropy and the relationship between the values of the k and ? constants which appear in the product-bi-kappadistribution, we have started to take into account the presence of dust grains in our description, and analyzed those influences in the case of dusty plasmas. At this point, we found that the increase of the number density of dust particles inserted into the plasma causes a weakening of instability, seen by decreasing size of the region of wavenumber which feature instability, and decrease of the magnitude of the growth rates of the instabilities.