Páginas numeradas: XVII, 18-86 / Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major de Telecomunicações). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Mestrado (dissertação)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2013. / Submitted by Luiza Silva Almeida (luizaalmeida@bce.unb.br) on 2013-07-29T18:30:13Z No. of bitstreams: 1 2013_JeffersonRoyerChaurais.pdf: 2708636 bytes, checksum: 25401f5cf0ab4ef212c3496ff8512cb1 (MD5) / Approved for entry into archive by Leandro Silva Borges(leandroborges@bce.unb.br) on 2013-07-29T20:10:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_JeffersonRoyerChaurais.pdf: 2708636 bytes, checksum: 25401f5cf0ab4ef212c3496ff8512cb1 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-07-29T20:10:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_JeffersonRoyerChaurais.pdf: 2708636 bytes, checksum: 25401f5cf0ab4ef212c3496ff8512cb1 (MD5) / O UYS-1 é o primeiro nanossatélite ucraniano, o qual está sendo desenvolvido por um con- sórcio de quatro instituições ucranianas e pela Universidade de Brasília. Este satélite será utilizado para tirar fotografias de alta resolução da superfície terrestre e, para isso, disporá de um sistema de determinação e controle de atitude de alta precisão, cujo projeto é apresentado nesta dissertação. Esse sistema compreende um sensor de estrela e três rodas de reação. Para a determina- ção da atitude, é implementado um Filtro de Kalman Estendido. Para o controle da atitude, são consideradas algumas situações envolvendo perturbações ou falhas. São projetados um controlador PD para o caso sem falhas e sem perturbações; controladores tipo-PD e tipo-PID robustos a perturbações (torques externos); e é proposto um controlador, para situações de falha total de uma das rodas de reação, com garantia da estabilidade do satélite. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The UYS-1 is the first Ukrainian nanosatellite, which is being designed by a consortium of four Ukrainian institutions and by University of Brasilia. This satellite will take high resolu- tion photos of Earth’s surface. To do so, it will have a high precision attitude determination and control system, whose project is presented in this work. This system comprises a star tracker and three reaction wheels. An Extended Kalman Fil- ter is implemented to determine the attitude. Also, to control the attitude, different situations involving disturbances or failures are considered. A PD controller is designed for situations without disturbances and failures; a PD-type and a PID-type controllers robust to disturban- ces (external torques) are also designed; and a control law is proposed for the situation of total failure of one reaction wheel. This controller ensures the satellite stability.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2013. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2013-09-12T16:35:10Z No. of bitstreams: 1 2013_GabrielFigueiroOliveira.pdf: 3190673 bytes, checksum: ddb580987367bf97b5b605709d833a0b (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-09-30T13:15:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_GabrielFigueiroOliveira.pdf: 3190673 bytes, checksum: ddb580987367bf97b5b605709d833a0b (MD5) / Made available in DSpace on 2013-09-30T13:15:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_GabrielFigueiroOliveira.pdf: 3190673 bytes, checksum: ddb580987367bf97b5b605709d833a0b (MD5) / Este trabalho considera o desenvolvimento de um subsistema de determinação e controle de atitude de baixo custo para o nanossatélite Ucraniano UYS-1 (LCADCS, do inglês Low-Cost Attitude Determination and Control Subsystem). Para a determinação de atitude, o nanossatélite conta com medições de velocidade angular, campo geomagnético e linha de visada solar (LVS). Eventualmente, uma ou mais medições podem estar indisponíveis devido a fatores não modelados pelo LCADCS (o UYS-1 pode entrar em eclipse, sensores podem operar a diferentes taxas, sensores podem ser desligados por economia de energia, etc). Uma solução para determinação de atitude com base no estimador de quatérnios unscented (ou USQUE, do inglês: Unscented Quaternion Estimator) é proposta, fazendo-se algumas modificações na estrutura do USQUE. As modificações propostas no USQUE visam lidar melhor com os dados intermitentes e prover estimativas de velocidade angular mais precisas. Para a parte de controle de atitude, como uma restrição de projeto, é considerado que o subsistema deve contar apenas com atuação magnética descontínua, com atuadores operando em um modo relé (liga-desliga). Dada essa restrição, a maioria das soluções de controle magnético de atitude de espaçonaves presentes na literatura não se aplicam ao LCADCS, ou fornecem resultados insatisfatórios. Neste contexto, uma nova estratégia de controle é proposta para o LCADCS. A abordagem de controle proposta confere ao nanossatélite a capacidade de realizar manobras de aquisição de atitude em tempos comparáveis aos de satélites providos de atuação magnética contínua. Além disso, a abordagemproposta é capaz de estabilizar o apontamento dentro das especificações de projeto do LCADCS com perfis de atuação com baixo consumo de energia quando comparado a outras técnicas de controle magnético comatuação descontínua. A validade e a eficácia dos sistemas de determinação e controle propostos para o LCADCS são verificadas por simulações computacionais. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work considers the development of a Low-Cost Attitude Determination and Control Subsystemfor the UYS-1 nanosatellite (LCADCS). For the attitude determination, the nanosatellite has measurements of angular velocity, geomagnetic field and the sun line of sight. Occasionally, one or more measurements may be unavailable due to factors not modeled by the LCADCS (the UYS-1 can go into eclipse, sensors can operate at different rates, sensors can be turned off for power saving, etc). A solution for attitude determination based on the USQUE (Unscented Quaternion Estimator) is proposed, making some changes in the structure of the USQUE. These changes aim to a better handling of intermittent data and to provide more accurate estimates of angular velocity. For the attitude control, as a design constraint, it is considered that the subsystem must rely only on discontinuous magnetic actuation, with actuators operating in a relay mode (on-off-on). Given this restriction, most solutions of magnetic attitude control of spacecraft described in the literature do not apply to LCADCS or provide unsatisfactory results. In this context, a new control strategy is proposed for the LCADCS. The proposed approach gives the nanosatellite the ability to perform maneuvers of attitude acquisition in times comparable to satellites equipped with continuous magnetic actuation. Furthermore, the proposed approach is able to stabilize the pointing within the design specifications of the LCADCS, with actuation profiles with low power consumption when compared to other control techniques with magnetic discontinuous actuation. The validity and effectiveness of the proposed determination and control solutions for the LCADCS is tested and evaluated with computer simulations.

Orientador: Rege R. Scarabucci / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-19T19:02:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PintoFilho_LuizRiscado_M.pdf: 6361762 bytes, checksum: 7ceceddc95942f0023373d56537b48df (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: A competição com cabos ópticos submarinos, como alternativa para transmissão de sinal a longas distâncias tem levado as empresas provedoras de serviços de comunicação via satélite a procurar formas de reduzir a distância que existe em termos de capacidade de canalização e qualidade entre estes dois meios de transmissão. Uma das áreas particularmente críticas na degradação da qualidade do sinal via satélite é a que trata dos efeitos do ruído solar, da cintilação ionosférica e da interferência de radar. Neste trabalho, após uma parte introdutória onde são apresentados os conceitos básicos e os requisitos para o dimensionamento de um enlace de comunicações via satélite, ocupamo-nos com o estudo dos referidos agentes de degradação, contra os quais, não poucas vezes, as margens empregadas em enlaces convencionais não oferecem proteção suficiente. Abordamos a natureza das degradações, seus efeitos e propomos algumas contramedidas, além de reportarmos resultados de medições realizadas a fim de subsidiar as conclusões apresentadas / Abstract: Recently, the scenarlo of competltlon between optlcal cable and satellite as the best altemative for long distances transmission. has led the provlders of satellite services to search out new ways of reducing the performance difference between these two transmission modes in therms of channel capacity and signal quality. One critical field in that competltlon concems the degradation verified in the satellite signals due to sun noise. ionospheric scintillation and radar interference, because the adopted design margins are usually not sufficient to protect the satellite links against that three sources of degradation. Flrst, as an introductlon, we present basic concepts and requirements for a satellite link budget. Following that part, a survey comprehending the nature of degradatlon sources and their effects is presented. Finally we propose some ways to prevent or to minimize these degradations effects and results of measurements performed are reported in order to subsidize the conclusions presented. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Esta tese tem por objetivo propor um novo modelo de desenvolvimento de satélites, chamado de D4AIT (Design for Assembly, Integration and Testing - Projeto para Montagem, Integração e Testes). Esse modelo inclui os requisitos elétricos, mecânicos e ambientais de montagem, integração e testes, em nível de sistema, já na fase de concepção sistêmica do projeto do satélite. As atividades de montagem, integração e testes (AIT) de um satélite são uma seqüência lógica e inter-relacionada de eventos. O principal objetivo dessas atividades é alcançar o grau especificado de confiança de que o satélite está em conformidade com os parâmetros de desempenho especificados. O planejamento e a conseqüente execução dessas atividades sofrem grande impacto das atividades e decisões durante a fase de projeto do satélite. No entanto, mesmo projetos de satélites que se utilizam de engenharia simultânea de alguma forma, não levam em conta os requisitos de AIT nas fases de concepção e detalhamento do projeto do satélite. Como o custo e o tempo incorridos nas atividades de AIT correspondem à cerca de 35% e 23%, respectivamente, do total de um projeto espacial, a antecipação dos requisitos de AIT proporcionam ganhos potencialmente significativos de produtividade e qualidade do produto. Esta tese propõe o modelo D4AIT, desenvolve um método para aplicação desse modelo, aplica o método a um produto espacial real já desenvolvido e que utilizou uma abordagem de desenvolvimento tradicional, analisa potenciais ganhos caso o D4AIT fosse aplicado àquele projeto. O modelo proposto é resultado da caracterização e identificação de necessidades dos processos tradicionais de desenvolvimento de produtos espaciais. As conclusões são de que é possível fazer mudanças no processo tradicional de desenvolvimento de produtos e de que há fortes indicações de que essas mudanças proporcionariam ganhos em produtividade e qualidade no desenvolvimento de satélites. A tese propõe uma forma de implementar essas mudanças.

Orientador: Silvia Maria Giuliati Winter / Banca: Tadashi Yokoyama / Banca: Sueli Aparecida Guillens / Resumo: Pequenos satélites podem ser os responsáveis pela variedade de estruturas encontradas nos anéis planetários estreitos. Os anéis da Falha de Encke e o anel F de Saturno apresentam estranhas características, denominadas de aglomerados e "kinks", que podem estar relacionadas com esses pequenos satélites. Com o intuito de analisar o comportamento de partículas pertencentes a um anel sob o efeito desses satélites foram numericamente simulados vários sistemas possuindo dois e três satélites. Nessas simulações os satélites, com mesma razão de massa, foram inicialmente localizados em posições de equilíbrio determinadas por Salo & Yoder (1988). Os resultados mostraram que, dependendo da excentricidade das partículas e dos satélites, o anel pode apresentar variações azimutal e radial ao longo de toda a sua extensão. Embora essas variações possam explicar os aglomerados encontrados nos anéis, as simulações numéricas também evidenciaram a característica temporária dessas estruturas, principalmente quando o achatamento do corpo principal (planeta) foi incluído. Para o caso dos anéis da Falha de Encke a inclusão desses pequenos satélites, como proposto por Ferrari & Brahic (1997), pode causar a destruição dos anéis em aproximadamente 200 anos. Foi verificado que o sistema anel F-Prometeu-Pandora é extremamente sensível às condições iniciais, algumas partículas podem permanecer em órbitas de ferradura por um curto período de tempo para determinadas condições iniciais. Esse resultado está de acordo com os trabalhos recentes que mostram que os dois satélites Prometeu e Pandora têm um movimento caótico. Complementares a esse estudo foram obtidos os pontos de equilíbrio para as partículas e para os satélites (com massas diferentes). Essa análise foi baseada no problema circular restrito de três corpos...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Hypothetical moonlets are claimed to be reponsible for a variety of structures found in narrow planetary rings. The Encke gap ringlets and theF ring of Saturn present strange features, such as clumps and kinks, wich can be related to the presence of these hypothetical moonlets. In an attempt to understand the behavior og the ring particles under the effects of these embedded moonlets, numerical simulations have been carried out for a system composed of two and three moonlets. In these simulations the satellites, with equal masses, were located in equilibrium positions found by Slo & Yoder (1988). The results of these simulations have shown that depending on the eccentricity of the particles and the satellites the ring can present azimuthal and radial variations. Although these variations can explain some clumps, the simulations also show that most of the features are temporary ones, specially whe the oblateness of the planet is included. The results for the Encke gap ringlets have shown that the presence of moonlets, as predicted by Ferrari & Brahic (1997), can caude the destruction of the ringles in about 200 yrs. For the system formed by the F ring, Prometheus and Pandora was verified that this system is considerably sensible to the initial conditions; some particles can stay in a horseshoe orbit for a short period of time for particular initial conditions. This result is in agreement with recent works with show that the two satellites, Prometheus and Pandora, are in a chaotic motion. Complementary to this study, the equilibrium positions for the particles and for the satellites (with unequal masses) were obtained. Thi analysis was based on the circular retricted thrre-body problem. Depending on the size and the number of the satellites present in the ring, the location of these positions can have a significant change. These equilibrium positions can help to locate moonlets in narrow planetary rings. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-19Bitstream added on 2014-06-13T20:53:26Z : No. of bitstreams: 1 sampaio_jc_me_guara.pdf: 2009507 bytes, checksum: b45d477c1e3a6ce711aaa50ed32c42e1 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os satélites artificiais são utilizados em várias atividades científicas como em geodinâmica, telecomunicações, estudo do clima, experiências com microgravidade, dentre outras. Para alcançar a precisão necessária para certas missões, as órbitas devem ser determinadas com bastante precisão levando em consideração várias forças que atuam nos satélites. O efeito de maré é uma das perturbações que afetam a órbita de um satélite artificial, pois tanto o Sol como a Lua deformam o planeta, alterando assim a distribuição de massa e o potencial utilizado para estudar a variação nos elementos orbitais do satélite. Neste trabalho estuda-se a influência da maré terrestre e oceânica da Terra sobre satélites artificiais que a orbitam. Foi desenvolvida a função perturbadora para a maré terrestre, com base tanto no modelo de Kozai como no de Kaula e para a maré oceânica é adotado o modelo de Harwood e Swinerd. Os desenvolvimentos das funções perturbadoras são feitos em termos do polinômio de Legendre, aproveitando a parte secular e de longo período para estudar a variação dos elementos orbitais do satélite. Resultados das soluções seculares indicam a maior contribuição da Lua, em comparação à contribuição do Sol. Também, as perturbações devido a maré terrestre são mais proeminentes do que a maré oceânica para ambos os satélites de baixa e de alta altitude. Considerando as soluções de longo período para o satélite de baixa altitude, os resultados mostram que, para o argumento do perigeu e para a excentricidade , o período de oscilação é maior para a maré oceânica comparado a maré terrestre. Considerando os diferentes modelos para as marés, também para o satélite de baixa altitude, é mostrado que a maior variação de amplitude é para o argumento do perigeu. Perturbações devido a ressonâncias são também analisadas para os elementos orbitais métricos. / Artificial Earth’s satellites are used in several scientific activities such as geodynamics, telecommunications, climate forecast, microgravity experiments, among others. In order to attain the precision needed for some missions the orbits must be determined with high accuracy taking into account several forces acting on the satellites. The tide effect is one of the disturbances that affect the orbit of an artificial satellite. In fact, both the Sun and the Moon deforms the planet and thus modifies its mass distribution and the used potential to study the variation in the orbital elements of the satellite. In this work it is studied the influence of the terrestrial and oceanic tides on artificial Earth’s satellites orbits. The disturbing functions for the terrestrial tide was developed based on the Kozai and Kaula models and for the oceanic tide was used Harwood and Swinerd model. The developments of the disturbing functions are performed in terms of the Legendre polynomials, using the secular and long period terms to study the variation of the orbital elements of the satellite. Results for the secular solution show the bigger contribution of the Moon, compared to the contribution of the Sun. Also, the perturbations due to the terrestrial tide are more noticeable than of the oceanic tide for both low and higher altitude satellites. Considering the long period solution for low altitude satellite, the results show that, for the argument of perigee and the eccentricity, the period of oscillation is bigger for the oceanic tide compared to the terrestrial tide. Considering different models for the tides, also for low altitude satellite, it is shown that the greatest amplitude’s variation is for argument of perigee. Perturbations due to resonance are also analyzed for the metric orbital elements.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-06-28T13:39:53Z No. of bitstreams: 1 2013_DenilsonPereiraPasso.pdf: 9289037 bytes, checksum: 68135a8aa9608859f33efab3a739ed60 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-06-28T14:10:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_DenilsonPereiraPasso.pdf: 9289037 bytes, checksum: 68135a8aa9608859f33efab3a739ed60 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-28T14:10:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_DenilsonPereiraPasso.pdf: 9289037 bytes, checksum: 68135a8aa9608859f33efab3a739ed60 (MD5) / O desenvolvimento tecnológico em sensoriamento remoto vem proporcionando um grande incremento na qualidade das imagens orbitais, permitindo uma melhor visão dos ambientes intra-urbanos. Um exemplo notável é o satélite WorldView II. Lançado em 2009, suas imagens começaram a ser distribuídas comercialmente em 2010. O satélite possui uma resolução de 50cm na banda pancromática e 2m nas outras 8 bandas espectrais. Apesar deste extraordinário avanço em termos de resolução espacial e espectral, os sistemas tradicionais de processamento de imagens disponibilizam métodos de classificação que sofrem muita influência da mistura espectral devido à multiplicidade de feições observadas nas imagens de alta resolução. Grande parte dessas dificuldades está relacionada às limitações dos classificadores que somente levam em consideração a informação espectral, pois estes não conseguem tratar de forma satisfatória a variabilidade dos diferentes alvos urbanos. Na busca por uma solução, surgiram recentemente pacotes de software que possibilitam a classificação de imagens com base em objetos e que facilitam a representação e processamento de conhecimento humano sobre as características específicas dos alvos de interesse. No entanto, a maioria dos pacotes de software com estas características são proprietários e de difícil acesso devido ao alto custo de suas licenças. Uma alternativa surgiu com a iniciativa de desenvolvimento open source do software InterIMAGE. No presente trabalho, o objetivo foi avaliar as potencialidades e acurácia das classificações geradas pelas metodologias por pixel Maximum Likelihood (Maxver) e Spectral Angle Mapper (SAM), por região (Bhattacharyya) e baseada em objetos, quantificando as variações entre os resultados de cada classificador por meio de coeficientes de concordância total e por classe, destacando a capacidade identificação de alvos urbanos sobre imagens provenientes do satélite WorldView II, sobre três áreas teste localizadas na cidades satélites de Brasília, Sobradinho I e II. A classificação baseada em objetos foi a mais eficiente para mapear a cobertura de áreas urbanas, apresentando valores de exatidão global e índices Kappa e Tau superiores a 86%, apresentando superioridade aos métodos tradicionais. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Recent technological developments in remote sensing have made possible a large increase in the quality of the satellite images, supporting a clearer view of intra-urban environments. A notable example is the satellite WorldView II. Launched in 2009, its images became commercially available in 2010. This orbital Earth observation system delivers a 50cm resolution for the panchromatic band and 2m in its 8 spectral bands. Despite this extraordinary advance in terms of spatial and spectral resolutions, traditional image processing systems offer classification methods that suffer great influence of the multiplicity of features observed in high resolution images. An important source of these difficulties has to do with the limitations of pixel-based classifiers that only take in consideration the spectral information, since they cannot tackle satisfactorily the spectral variability of different urban targets. In search of a solution, a new class of software packages has emerge, which enable object-based image classification and facilitate the representation and processing of human knowledge associated to specific characteristics of the targets. However, most of those software packages with such characteristics are proprietary and of difficult access due to the high cost of their licenses. In this study, the objective was to evaluate the potentials and the accuracy of classifications generated by the pixel Maximum Likelihood (Maxver) and Spectral Angle Mapper (SAM) methodologies by region (Bhattacharyya) and object-based, quantifying the variations among the results of each classifier by means of overall and by class accuracy, highlighting the capacity of identifying the urban targets on images from the WorldView II satellite, using three area-tests located in the cities of Brasília, Sobradinho I and II. The classification based on objects was the most efficient to map urban area coverage, with overall accuracy values and Kappa and Tau indices above 87%, superior to the ones found in traditional methods.

El artículo no presenta resumen.

Made available in DSpace on 2018-08-24T22:53:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_5205_.pdf: 5414730 bytes, checksum: ebee2f48646c74fc3b3d0ba11a484b5b (MD5) Previous issue date: 2011-08-18 / Na região costeira norte do Espírito Santo deságua, no oceano, a pluma fluvial do Rio Doce, que influencia em grande parte das características ambientais no entorno da sua foz e região costeira adjacente. O objetivo do presente estudo foi simular a pluma fluvial do Rio Doce e estudar sua dinâmica no oceano, utilizando o sistema de modelos computacionais SisBsHiA, com a aplicação do modelo 2DH e do modelo de transporte lagrangeano. O modelo 2DH foi utilizado para geração dos campos de velocidade, enquanto o modelo lagrangeano foi utilizado na simulação da dinâmica da pluma do rio em diferentes cenários, envolvendo seus principais padrões comportamentais e processos hidrodinâmicos, associados às forçantes naturais. O modelo 2DH foi calibrado com o uso de dados de maré e de correntometria. Seus resultados foram utilizados nos estudos das forçantes ambientais e foram acoplados ao modelo lagrangeano. Os resultados das simulações lagrangeanas foram contrastados com imagens de satélite, para avaliação do modelo e estudo da pluma. A análise dos resultados indicou que existem diferentes padrões de distribuição da pluma do Rio Doce: ventos com alta intensidade provenientes do NE induzem a formação de vórtices ao sul da desembocadura, enquanto ventos com alta intensidade provenientes do SE atuam na contenção da pluma, formando uma protuberância junto à foz. Vazões elevadas do rio induzem a formação de protuberância junto à foz. A simulação computacional da pluma do Rio Doce, através de modelo 2DH, demonstra boa aplicabilidade como primeira aproximação para a representação da dinâmica da pluma do Rio Doce. O uso do modelo lagrangeano, em conjunto com imagens de satélites, permitiu a identificação de características da dinâmica de plumas, em geral e da pluma do Rio Doce, observadas na revisão de literatura. Entretanto, os resultados obtidos foram considerados com ressalvas, pois o modelo apresentou melhor aplicabilidade para condições de vento de alta intensidade.