Este trabalho apresenta o projeto de uma portadora que opera na frequência de 8.300 MHz para ser utilizado em moduladores vetoriais diretos com aplicação em sistemas embarcados de satélites. Foram realizados estudos sistêmicos de arquiteturas que operam nesta faixa de frequência com as características necessárias para atender as especificações da European Cooperation for Space Standardization, ECSS - Space Engineering Radio Frequency and Modulation da agência espacial europeia -ESA, que regulamenta as frequências e características para sistemas de transmissão para enlace de descida. A partir dos conhecimentos adquiridos nos estudos, é apresentada uma metodologia de projeto visando o atendimento das especificações definidas pela ECSS e a escolha de uma topologia de projeto. Foram realizadas simulações a nível sistêmico, utilizando o software Advanced Design System-ADS da fabricante Keysight Technologies, para definir as especificações de projeto dos circuitos que compõem o sistema de geração da portadora na banda X. O circuito da malha de sincronismo de fase - PLL opera na frequência de 2.075 MHz, onde seu sinal é amplificado e filtrado pela cadeia de amplificação na banda S cuja função é aumentar a isolação para minimizar os efeitos de pulling do oscilador controlado por tensão - VCO, devido à alta velocidade nas transições de tempo de subida e de descida dos sinais digitais I e Q. O filtro também é responsável por aumentar a rejeição de espúrios e harmônicos gerados pelos efeitos não lineares dos amplificadores. O sinal é enviado ao circuito multiplicador de frequências que gera o sinal na banda X e é filtrado por um filtro passa-faixas de linhas acopladas, rejeitando os sinais espúrios provenientes da saída do multiplicador de frequência. Na saída, o sinal passa por uma cadeia de amplificação na banda X para adequar o nível de potência à entrada dos moduladores vetoriais. Os circuitos projetados foram desenvolvidos utilizando tecnologia de microfita de linha. Os protótipos foram caracterizados, apresentando boa concordância com os resultados simulados, comprovando experimentalmente a metodologia de projeto utilizada neste trabalho assim como o atendimento das especificações sugeridas pela ECSS. / This work presents the project of an carrier that works in the frequency of 8,300 MHz to be used in direct vector modulator for embedded system application in satellites. It were realized system level studies of PLL topologies that work in this frequency range with the necessary features to provide the requirements from European Cooperation for Space Standardization, ECSS - Space Engineering Radio Frequency and Modulation of the European Space Agency - ESA, which is responsible for the frequencies and features regulation for downlink transmission system. With the knowledge acquired from the studies, it is presented a project method intending to the meet the requirements defined by the ECSS and the definition of a topology to the project. It were performed system level simulation, using the Advanced Design System - ADS tool, from Keysight Technologies, in order to define the design specifications in the project of the circuits of the X band carrier generator developed. The PLL circuit works in the frequency of 2,075 MHz, in which its signal is amplified and filtered for amplifier chain in S band, increasing the isolation to reduce the pulling effects in the voltage controlled oscillator, due to the high-speed transitions in the rise time and fall time of the digital signal I and Q. The filter is also responsible for increasing the rejection of spurious and harmonics generated by non-linear amplifiers effects. The signal is conducted to the frequency multiplier circuit that generates the X band signal and it is filtered by a coupled line bandpass filter, rejecting the spurious from the frequency multiplier output. At the output stage, the signal passes through a X band amplification chain in order to adequate the power level of the vector modulators input level. The specified circuits were designed and developed using microstrip line technology. The prototypes were characterized, presenting adequate results according to the data obtained by the simulations, experimentally reinforcing the project method used in this work as well as the meeting of the requirements suggested by the ECSS.

Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de materiais catalíticos à base de óxidos mistos, de baixo custo, para serem empregados como catalisadores mássicos, na decomposição do peróxido de hidrogênio 90%, em massa, possibilitando múltiplas partidas a frio em um micropropulsor de satélites a monopropelente. Foram utilizados diferentes métodos de síntese de óxidos mistos com altos teores de manganês e cobalto. Os materiais foram avaliados, preliminarmente, na decomposição espontânea do peróxido de hidrogênio em bancada (teste da gota). Em seguida, os catalisadores com melhores desempenhos foram selecionados e testados em um micropropulsor de 2N, onde foram monitorados o empuxo, a pressão e a temperatura da câmara do propulsor. Todos os catalisadores foram caracterizados por Adsorção de Nitrogênio, Termogravimetria, Espectroscopia Fotoeletrônica de Raios-X, Difratometria de Raios-X e Resistência Mecânica à Compressão Radial, visando correlacionar suas propriedades físico-químicas com suas atividades na decomposição catalítica do peróxido de hidrogênio concentrado. Os catalisadores denominados MnAl2 e Co4MnAl, sintetizados pelo método da co-precipitação em solução aquosa, foram aqueles que apresentaram os melhores resultados, sendo capazes de decompor espontaneamente o H2O2 sem sofrer desativação ou fragmentação após os testes. / This work aimed to develop mixed oxides, at low cost, to be used as catalysts in the decomposition of hydrogen peroxide, 90% by weight, allowing multiple starts in a microthruster of monopropellant satellites. Different synthesis methods of mixed oxides with high levels of manganese and cobalt oxides were employed. The materials were evaluated, preliminarily, in the spontaneous decomposition of hydrogen peroxide (drop test). Then, the best performing catalysts were selected and tested in a 2N microthruster, where the thrust, the pressure, and temperature in the chamber was monitored. All catalysts were characterized by nitrogen adsorption, thermogravimetry, X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray Diffraction, and Mechanical Strength Radial Compression , aiming to correlate their physicochemical properties with their activity in the catalytic decomposition of concentrated hydrogen peroxide.The catalysts called MnAl2 and Co4MnAl, synthesized by co-precipitation in aqueous solution, were those that showed the best results, being able to spontaneously decompose H2O2 without undergoing deactivation or fragmentation after testing.

Vários estudos têm mostrado que fragmentos florestais rodeados por diferentes matrizes sofrem diferentes pressões ecológicas sobre a fauna e flora. A luz disto, o presente estudo objetivou avaliar as mudanças no uso da terra e cobertura vegetal na região de Alfenas, sul do estado de Minas Gerais, focando na conservação de fragmentos florestais. Foram utilizadas as bandas 1 a 5 e 7 das imagens do satélite Landsat-5 Thematic Mapper (TM) dos anos de 1987 e 2011. A classificação das imagens foi realizada utilizando o aplicativo Geographic Data Mining Analyst (GeoDMA), um pacote especialmente voltado para mineração de dados espaciais. Os seguintes procedimentos foram adotados para a realização do estudo: segmentação das imagens; extração de atributos espectrais e espaciais; amostragem; geração da árvore de decisão; classificação; edição dos erros e análise das mudanças por meio de uma matriz de detecção de mudanças. Os resultados mostraram a importância da complementaridade das informações disponíveis em cada banda para a classificação do uso da terra e cobertura vegetal. Com relação as mudanças no uso, observou-se um aumento das classes cana-de-açúcar, café e solo exposto em áreas antes utilizadas para pastagem. Estas informações são importantes nos estudos de ecologia da paisagem, pois podem auxiliar na interpretação da dinâmica ecológica dos fragmentos florestais. / Several studies have shown that native forest fragments sur rounded by different landuse matrixes undergo different ecological pressures on fauna and flora. In light this, we studied the land-use and land-cover changes in the region of Alfenas, southern Minas Gerais state, aiming the conservation of forest fragments. Landsat-5 Thematic Mapper (TM) images, bands 1 to 5 and 7, from 1987 and 2011, were used. Image classification was achieved using the Geographic Data Mining Analyst (GeoDMA), a toolbox specially addressed for spatial data mining. To carry out this investigation, the following procedures were adopted: image segmentation, spectral and spatial features extraction, sampling, decision tree generation, classification, error edition, and analysis of land-use and land-cover changes by using a change detection matrix. The results showed the importance of complementarity of information available in each band for classifying different land use and land cover types. As for land use change, an increase of sugar cane, coffee and bare soil were registered on previously areas used for pasture. Such information are important, since they may support interpretations of ecological dynamics of forest fragments. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIG

Determinadas campanhas de Ensaios em Vôo requerem suporte de telemetria, implementada por enlace ponto a ponto de microondas terrestre. Um sistema convencional de telemetria apresenta restrições quanto à banda de freqüência para transmissão, alcance e capacidade de aquisição de dados. Este trabalho de tese propõe um sistema de telemetria inovativo baseado em satcom que permite a operação em regiões de altas freqüências do espectro eletromagnético, que ainda apresentam maior disponibilidade, alcance virtualmente ilimitado entre aeronave e estação de solo e aumento da capacidade de aquisição de dados. Um sistema de telemetria via satélite, poderia permitir a aquisição de dados de ensaios em áreas desprovidas de recursos de comunicação e, através de telemetria simultânea, reduzir o tempo de conclusão de campanhas antecipando a entrada em serviço de novas aeronaves. Utilizando cálculos baseados em dados e características de equipamentos disponíveis no mercado, são apresentados subsídios para análise de viabilidade e confiabilidade de um sistema de telemetria baseado em comunicação via satélite.

A Rede ATN provê serviços de comunicação visando à operação e a gerência de tráfego aéreo. As recomendações SARPs também prevêem que a rede ATN forneça serviços aos usuários das aeronaves comerciais e corporativas, tais como passageiros de linhas aéreas, executivos de empresas e autoridades governamentais. Este trabalho propõe uma aplicação de segurança que torna possível a estes usuários se comunicarem de maneira segura e sigilosa. Considerando as aeronaves coorporativas ou os vôos intercontinentais das linhas comerciais, enfoca-se neste trabalho os serviços de comunicação via satélite que tem características que atendem os requisitos de alcance global e ininterrupto durante todo o vôo incluindo as regiões oceânicas. Tendo situado o ambiente no qual a aplicação de segurança será empregada, estuda-se o desempenho da aplicação de segurança, protocolo IKE, para duas arquiteturas distintas, arquiteturas estas que abrangem protocolos de transporte e de rede. Assim, o protocolo IKE com seus modos e mensagens estabelece um Acordo de Segurança através dos protocolos UDP e IP na arquitetura Internet e dos protocolos CLTP e CLNP na Arquitetura ATN.O protocolo IKE apresenta dois modos (o Principal e o Agressivo) para o estabelecimento de um canal seguro entre o servidor IKE da aeronave e o servidor correspondente em solo. Ambos os modos são aplicados nas duas arquiteturas e o overhead gerado é sumarizado em tabelas, de onde se conclui que a aplicação IKE no modo Agressivo apresenta menor overhead ao utilizar a arquitetura Internet (UDP e IP) apesar de ser mais susceptível que o modo Principal ao ataque de mascaramento.

O objetivo desta tese de mestrado é apresentar e analisar os resultados de cargas térmicas e distribuição de temperatura obtidos a partir da simulação numérica do comportamento térmico do satélite ITASAT (satélite universitário) para os casos críticos de vôo. O ITASAT será o primeiro satélite brasileiro de serviços desenvolvido por universidades. O programa está sendo coordenado pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) em conjunto com outras universidades do país, com apoio do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e financiado pela Agência Espacial Brasileira (AEB). Para cumprir esse objetivo, foi utilizada a ferramenta computacional SINDA (System Improved Numerical Differencing Analyser), um software comercial de análise térmica que possui facilidade para aplicações espaciais. Durante a órbita, o satélite sofrerá a influência de cargas térmicas externas (radiação solar, albedo e radiação terrestre), e parâmetros como o tipo de órbita e atitude tem influência direta sobre a intensidade dessas cargas. Associando as cargas térmicas externas às dissipações internas dos equipamentos que compõem o satélite, foi possível obter a distribuição de temperatura prevista para vôo. A geometria utilizada partiu de uma proposta inicial do modelo de satélite, a qual estará sujeita a alterações com o desenvolvimento do projeto. Como os equipamentos que irão compor o ITASAT ainda não foram definidos, neste trabalho o modelo foi implementado com equipamentos de características térmicas, e de potências dissipadas idênticas aos utilizados no satélite de coleta de dados SCD-1 do INPE, lançado em 1993. Este estudo é parte do projeto de controle térmico do satélite ITASAT, e garantirá que as temperaturas limites aceitáveis, máximas e mínimas, para todos os equipamentos possam ser obedecidas, fornecendo assim informações iniciais para a fase de testes que o modelo de vôo do ITASAT será submetido posteriormente. Os resultados apresentados são fisicamente coerentes para satélites em baixa órbita (LEO).

Esta tese apresenta uma análise do computador de bordo para o satélite universitário ITASAT, propondo redundância interna de hardware nos itens críticos e comparando índices de confiabilidade entre a utilização de componentes de aplicação espacial e componentes COTS - Commercial off-the-shelf. O ITASAT consiste num projeto de desenvolvimento de um satélite tecnológico de pequeno porte pela parceria entre o Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA, o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE e a Agência Espacial Brasileira - AEB. Após uma breve explanação sobre os subsistemas que compõem um satélite genérico, as principais características funcionais e requisitos preliminares para o projeto do hardware do computador de bordo do satélite universitário ITASAT são apresentadas. Em seguida, definido o sistema computacional do segmento espacial do ITASAT como ACDH - Attitude, Control and Data Handling, é organizado o computador de bordo em módulos. O módulo denominado de CPU é analisado com componentes de aplicação espacial e sua confiabilidade de hardware calculada para uma vida útil de dois anos de missão, seguindo a norma militar MIL-HDBK-217F com suporte da ferramenta computacional Relex Reliability Studio 2008. Não atingindo o nível especificado de confiabilidade, aplicou-se redundância cold standby ao módulo da CPU, o que o tornou um módulo tolerante a falhas. Esta técnica de redundância exigiu duas unidades adicionais, de gerenciamento de redundância e de chaveamento. Baseando-se nesta configuração redundante, é abordado um conjunto de mecanismos de verificação e projetos, conjuntamente denominados de FDIR - Failure Detection, Isolation and Recovery, que têm como objetivo proteger a integridade do módulo da CPU, evitando a perda de suas partes ou totalidade, na presença de uma falha simples, de forma a assegurar o desempenho da missão durante sua vida útil. Novamente, foi calculada a confiabilidade do módulo da CPU com redundância cold standby e os resultados obtidos mostraram um acréscimo do nível de confiabilidade suficiente para atender a esse requisito. Por fim, foram substituídos os componentes de aplicação espacial por componentes COTS e recalculada a confiabilidade para o módulo da CPU. Os resultados obtidos com as configurações estudadas para o módulo da CPU mostraram que a aplicação de tolerância a falhas eleva o índice de confiabilidade e a combinação da utilização de componentes de aplicação espacial e componentes COTS garante, em algumas configurações, a superação do índice de confiabilidade de hardware especificado.

O controle e monitoramento de um satélite se fazem por um enlace de comunicação denominado conexão espacial. Por utilizar o ambiente espacial, este enlace está sujeito a vários tipos de interferências que podem resultar em erros de comunicação. Para aumentar a confiabilidade da conexão, podem ser utilizadas técnicas de controle de erros e de sincronização de dados. Existem normas e recomendações que definem quais técnicas utilizar. O INPE adota para a sua Plataforma Multi-Missão as recomendações do CCSDS. Este trabalho apresenta uma biblioteca de componentes VHDL que permite a implementação de dezenas de configurações do protocolo de Sincronização e Codificação de Canal de Telemetria recomendado pelo CCSDS. Estes componentes implementam as funcionalidades do remetente, que para o canal de telemetria é o segmento espacial. Por esta razão, os componentes foram projetados para serem utilizados em FPGAs para aplicação espacial. Por outro lado, projetos na área espacial são críticos e requerem metodologias específicas para seu desenvolvimento, verificação e validação. Por isso, este trabalho apresenta também uma metodologia estruturada para desenvolvimento VHDL. Esta metodologia estipula regras para a estrutura e divisão funcional dos sistemas descritos, além de regras de codificação e documentação. Por fim, são apresentados dados de implementação do protocolo com os componentes da biblioteca, que são comparados com os de outra implementação, que não utiliza nenhuma metodologia específica.

Atualmente, o acesso à Internet em aeronaves é feito basicamente através de satélites geoestacionários. Contudo, as taxas de transmissão em enlaces de satélite geoestacionários são muito penalizadas pelo alto atraso de propagação inerente a este. Técnicas para aceleração da transmissão podem ser empregadas para minimizar este efeito. Neste trabalho é apresentado um proxy para melhoria de desempenho (PEP) operando na camada de transporte (TCP). O PEP TCP, implementado em um ou mais nós intermediários na rede, gera ACKs locais e encaminha os dados para o receptor desconsiderando o tamanho de sua janela de recepção, o que vem a camuflar o atraso de propagação. Além disso, serviços de segurança têm se mostrado cada vez mais necessários e requisitados pelos usuários. Contudo, a implementação do IPsec impossibilita a aceleração da transmissão pelo PEP implementado em um nó intermediário, que necessita ter acesso ao cabeçalho TCP para desempenhar sua função. Apresenta-se então a técnica de proteção de IP multi-camadas (ML-IPsec), que divide o pacote IP em zonas e aplica formas de proteção diferentes a estas zonas, permitindo que certos nós autorizados na rede tenham acesso limitado ao pacote protegido. Uma análise de desempenho é realizada para verificar as vantagens e desvantagens em se implementar as técnicas PEP e ML-IPsec em termos de taxa de transmissão de dados. Mostra-se que o PEP aumenta consideravelmente a vazão de dados, enquanto o ML-IPsec penaliza a vazão ao adicionar dados de cabeçalho. Conclui-se, contudo, que o ganho com o PEP é muito superior às perdas introduzidas pelo ML-IPsec, justificando ter a implementação de serviços de segurança em conjunto com a aceleração da transmissão.

O presente estudo traz de uma forma geral uma nova proposta no contexto de traçados de rodovias, fazendo o uso de dados de satélites e com o emprego de um sistema SIG, tendo como uma área teste o prolongamento da Rodovia Governador Carvalho Pinto (SP-70), no trecho de Taubaté-Aparecida-SP. Esta proposta tem como um dos objetivos principais uma evolução sistemática da utilização de dados digitais em substituição às técnicas tradicionais de lançamento do traçado de rodovias com o emprego de fotografias aéreas. Em países em desenvolvimento, um dos maiores problemas é o estabelecimento de uma malha rodoviária adequada e os excessivos custos de construção e manutenção. Estes custos estão freqüentemente associados a imprevistos contrastes geotécnicos e topográficos. A abordagem dos problemas que estão aqui descritos foi baseada na formulação do método do modelamento do custo, o qual foi usado para se avaliar o impacto de fatores de rotas subordinadas, como: custo do pavimento, terraplenagem, drenagem e travessias de cursos d'água... A proposta requer a quantificação de características relevantes de: terraplenagem, solo, litografia, natureza interna do relevo e densidade de vales. Estas variáveis foram acessadas com o uso de dados de sensoriamento remoto e modelamento em SIG para a identificação da origem de materiais apropriados na construção tais como: solo, quantitativo do volume das jazidas, potencial do tamanho de galerias, pontes, travessias de cursos d'água e os vários custos da construção de uma rodovia. A proposta se baseia em um contexto de aplicabilidade genérica, pois poderá ser utilizado tanto em casos específicos como em regiões totalmente atípicas, sendo necessário apenas ajustes.