O Monitoramento Acústico Passivo (PAM) submarino refere-se ao uso de sistemas de escuta e gravação subaquática, com o intuito de detectar, monitorar e identificar fontes sonoras através das ondas de pressão que elas produzem. Se diz que é passivo já que tais sistemas unicamente ouvem, sem perturbam o meio ambiente acústico existente, diferentemente de ativos, como os sonares. O PAM submarino tem diversas áreas de aplicação, como em sistemas de vigilância militar, seguridade portuária, monitoramento ambiental, desenvolvimento de índices de densidade populacional de espécies, identificação de espécies, etc. Tecnologia nacional nesta área é praticamente inexistente apesar da sua importância. Neste contexto, o presente trabalho visa contribuir com o desenvolvimento de tecnologia nacional no tema através da concepção, construção e operação de equipamento autônomo de PAM e de métodos de processamento de sinais para detecção automatizada de eventos acústicos submarinos. Foi desenvolvido um equipamento, nomeado OceanPod, que possui características como baixo custo de fabrica¸c~ao, flexibilidade e facilidade de configuração e uso, voltado para a pesquisa científica, industrial e para controle ambiental. Vários protótipos desse equipamento foram construídos e utilizados em missões no mar. Essas jornadas de monitoramento permitiram iniciar a criação de um banco de dados acústico, o qual permitiu fornecer a matéria prima para o teste de detectores de eventos acústicos automatizados e em tempo real. Adicionalmente também é proposto um novo método de detecção-identificação de eventos acústicos, baseado em análise estatística da representação tempo-frequência dos sinais acústicos. Este novo método foi testado na detecção de cetáceos, presentes no banco de dados gerado pelas missões de monitoramento. / Passive Acoustic Monitoring (PAM) refers to the use of systems to listen and record underwater soundscape, in order to detect, track and identify sound sources through the pressure waves that they produce. It is said to be passive as these systems only hear, not put noise in the environment, such as sonars. Underwater PAM has various application areas, such as military surveillance systems, port security, environmental monitoring, development of population density rates of species, species identification, etc. National technology in the field is practically nonexistent despite its importance. In this context, this paper aims to contribute to the national technology development in the field by designing, building, and operating a self-contained PAM equipment, also developing signal-processing methods for automated detection of underwater acoustic events. A device, named \"OceanPod\"which has characteristics such as low manufacturing cost, flexibility and ease of setup and use, intended for scientific, industrial research and environmental control was developed. Several prototypes of the equipment were built and used in several missions at seawaters. These missions monitoring, enabled start creating an acoustic database, which provided the raw material for the automated acoustic events detectors and realtime test. Additionally, it is also proposed a new method of detecting, identifying sound events, based on statistical analysis of the time-frequency representation of the acoustic signals. This new method has been tested in the detection of cetaceans present in the database generated by missions monitoring.

O Monitoramento Acústico Passivo (PAM) submarino refere-se ao uso de sistemas de escuta e gravação subaquática, com o intuito de detectar, monitorar e identificar fontes sonoras através das ondas de pressão que elas produzem. Se diz que é passivo já que tais sistemas unicamente ouvem, sem perturbam o meio ambiente acústico existente, diferentemente de ativos, como os sonares. O PAM submarino tem diversas áreas de aplicação, como em sistemas de vigilância militar, seguridade portuária, monitoramento ambiental, desenvolvimento de índices de densidade populacional de espécies, identificação de espécies, etc. Tecnologia nacional nesta área é praticamente inexistente apesar da sua importância. Neste contexto, o presente trabalho visa contribuir com o desenvolvimento de tecnologia nacional no tema através da concepção, construção e operação de equipamento autônomo de PAM e de métodos de processamento de sinais para detecção automatizada de eventos acústicos submarinos. Foi desenvolvido um equipamento, nomeado OceanPod, que possui características como baixo custo de fabrica¸c~ao, flexibilidade e facilidade de configuração e uso, voltado para a pesquisa científica, industrial e para controle ambiental. Vários protótipos desse equipamento foram construídos e utilizados em missões no mar. Essas jornadas de monitoramento permitiram iniciar a criação de um banco de dados acústico, o qual permitiu fornecer a matéria prima para o teste de detectores de eventos acústicos automatizados e em tempo real. Adicionalmente também é proposto um novo método de detecção-identificação de eventos acústicos, baseado em análise estatística da representação tempo-frequência dos sinais acústicos. Este novo método foi testado na detecção de cetáceos, presentes no banco de dados gerado pelas missões de monitoramento. / Passive Acoustic Monitoring (PAM) refers to the use of systems to listen and record underwater soundscape, in order to detect, track and identify sound sources through the pressure waves that they produce. It is said to be passive as these systems only hear, not put noise in the environment, such as sonars. Underwater PAM has various application areas, such as military surveillance systems, port security, environmental monitoring, development of population density rates of species, species identification, etc. National technology in the field is practically nonexistent despite its importance. In this context, this paper aims to contribute to the national technology development in the field by designing, building, and operating a self-contained PAM equipment, also developing signal-processing methods for automated detection of underwater acoustic events. A device, named \"OceanPod\"which has characteristics such as low manufacturing cost, flexibility and ease of setup and use, intended for scientific, industrial research and environmental control was developed. Several prototypes of the equipment were built and used in several missions at seawaters. These missions monitoring, enabled start creating an acoustic database, which provided the raw material for the automated acoustic events detectors and realtime test. Additionally, it is also proposed a new method of detecting, identifying sound events, based on statistical analysis of the time-frequency representation of the acoustic signals. This new method has been tested in the detection of cetaceans present in the database generated by missions monitoring.

A região de estudo situa-se no Canal de São Sebastião, Litoral Norte do Estado de São Paulo (Brasil), onde se localizam quatro emissários submarinos situados entre as cidades São Sebastião e Ilhabela. Este canal é utilizado para a prática de diversos esportes náuticos, pesca esportiva e artesanal, sendo a avaliação dos efeitos do despejo de efluentes domésticos e industriais nesse corpo d\'água fundamental para assegurar a qualidade do ambiente e garantir a preservação da saúde humana. O objetivo deste estudo foi avaliar, em meses de verão e inverno de um ano típico, a concentração de potenciais contaminantes (coliformes fecais e nutrientes), em condições extremas, e a dispersão das plumas dos efluentes desses emissários. Para isso, foram utilizados módulos hidrodinâmico e de qualidade de água do modelo Delft3D (para o campo distante), bem como o modelo CORMIX (para o campo próximo). Os resultados das simulações hidrodinâmicas foram consistentes com as características citadas em literatura e a partir de parâmetros estatísticos. A modelagem de campo próximo mostrou a influência das correntes no transporte e diluição inicial das plumas dos efluentes. Após o acoplamento, os resultados das simulações de campo distante da modelagem das plumas dos emissários submarinos mostraram que as mesmas não excederam os níveis máximos estabelecidos pelo CONAMA (Nº 274/2000 e 357/2005) ao atingir a costa. Conforme os resultados de monitoramento in situ realizados pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo, as praias locais próximas aos emissários são geralmente classificadas como impróprias para o banho e com má qualidade da água. Assim, o esgoto bruto despejado através dos córregos ou diretamente nas praias pode ser identificado como o responsável pela contaminação ambiental da costa na área de estudo. / The study region is located in the São Sebastião channel, in the north coast of São Paulo (Brazil), where four submarine outfall are located between São Sebastião and Ilhabela cities. This channel is used for the practice of various nautical sports, sport fishing and crafts, and the evaluation of the effects of the disposal of domestic and industrial effluents in this water body is fundamental to ensure the water quality and the preservation of human health. The objective of this study was to evaluate the concentration of potential contaminants (fecal coliforms and nutrients) during the summer and winter of a typical year, in extreme conditions, and the dispersion of effluent plumes from these submarine outfalls. For that, Delft3D model\'s hydrodynamic and water quality modules (far field) were used, as well as the CORMIX model (near field). Results of hydrodynamic simulations were consistent with the characteristics cited in the literature and from statistical parameters. Near field modeling showed the influence of the currents in the transport and initial dilution of the effluent plumes from the submarine outfalls. After coupling, the results of far field modeling showed that they did not exceed the maximum levels established by the National Environmental Council, Resolutions Nº 274/2000 and Nº 357/2005, when reaching the coast. Once the literature indicates that the local beaches near the submarine outfalls are often classified as inappropriate for bathing and with bad water quality. Thus, raw sewage dumped through the streams or directly on the beaches can be identified as responsible for the environmental contamination of the coast in the study area.

As simulações computacionais são comumente empregadas no estudo do processo da dispersão da pluma de efluente de esgoto no mar como suporte no projeto de sistemas de emissários submarinos. Os modelos de campo próximo são uma ferramenta eficiente para prever o comportamento desses sistemas, através da previsão da diluição inicial, das principais dimensões da pluma e da concentração final de poluentes, informações úteis para o projeto do difusor. Usando modelos de campo próximo, como o NRFIELD e o UM3 do Visual Plumes, é possível simular diferentes alternativas de emissários. No entanto, a realização de muitas simulações resulta numa grande quantidade de informações que impede a obtenção de conclusões objetivas, consumindo muito tempo do projeto. Uma estratégia para um processo de simulação eficiente que permita a obtenção da máxima informação possível com um número mínimo de simulações é fundamental. Na análise dos resultados de simulações nas quais seus parâmetros de entrada são modificados de forma controlada, as causas das mudanças na resposta podem ser facilmente identificadas. Devido a isto, o uso da análise estatística foi considerado. As ferramentas estatísticas podem ser úteis na organização das simulações e na análise subsequente dos resultados. O Planejamento de Experimentos (DOE) é a metodologia estatística para uma experimentação eficiente, permitindo a identificação das variáveis estatisticamente significativas em qualquer sistema ou processo e, a Metodologia de Superfície de Resposta permite a otimização de sistemas a partir de suas variáveis estatisticamente significativas. Considerando isso, o objetivo principal desta pesquisa foi apresentar uma nova abordagem para otimizar, por meio da simulação computacional com modelos de campo próximo e da utilização das ferramentas estatísticas: Planejamento de Experimentos e Superfícies de Resposta, a quantidade de simulações necessárias para a obtenção do valor de diluição inicial mais próximo do ótimo, no projeto de emissários submarinos, através da identificação das variáveis estatisticamente significativas, na predição da diluição inicial, nos modelos de campo próximo do Visual Plumes. Os resultados do trabalho mostraram que só três variáveis geométricas, da configuração do difusor de um emissário, são estatisticamente significativas para a previsão da diluição inicial, e que apenas umas poucas simulações, estatisticamente planejadas, são indispensáveis para a obtenção de uma configuração de emissário mais eficiente. / The computational simulations are commonly employed in the study of the process of dispersion of sewage plume at sea as support in the design of submarine outfall systems. The near field models are an efficient tool to predict the behavior of these systems, by predicting the initial dilution, the main dimensions of the sewage plume and the final concentration of pollutants, useful information for the design of the diffuser. Using near field models such as NRFIELD and UM3 from Visual Plumes, it is possible to simulate different submarine outfall alternatives for their posterior comparison and analysis. However, when many simulations are conducted, it is resulted a large amount of information, which make more difficult to obtain objective conclusions and it is much more time consuming solution. A strategy for an efficient simulation process, that allows obtaining the maximum possible information with a minimum number of simulations, is quite fundamental. In the analysis of the results of simulations in which its input parameters are modified in a controlled way, the causes of the changes in the response can be easily identified. Because of this, the use of statistical analysis was considered. Statistical tools can be useful in organizing the simulations and in the subsequent analysis of the results. The Design of Experiments (DOE) is the statistical methodology to guarantee an efficient experimentation, allowing the identification of the statistically significant variables in any system or process, and the Response Surface Methodology allows the optimization of the systems using their statistically significant variables. Considering this, the main objective of this research was to present a new approach to optimize, through computational simulation with near field models and the use of statistical tools: Design of Experiments and Response Surfaces Methodology, the number of necessary simulations to obtain the initial dilution value closer to the optimum, in the design of submarine outfalls, through the identification of the statistically significant variables, in the prediction of the initial dilution, in the near field models. The results of the work showed that only three of the diffuser geometric variables are statistically significant for the initial dilution prediction, and that only a few statistically planned simulations are indispensable for obtaining a more efficient submarine outfall configuration.

Neste trabalho, estuda-se o sistema de controle distribuído de um veículo submarino não tripulado, assumindo-se um sistema com recursos computacionais limitados. A princípio, são discutidos as fontes e os efeitos dos atrasos de tempo introduzidos pela escassez de recursos. Após o detalhamento da modelagem do veículo LAURS, compara-se o desempenho de alguns compensadores de atraso encontrados na literatura. Para isso, um simulador do sistema de controle do veículo LAURS é desenvolvido com o auxílio de uma ferramenta para Matlab que permite simular os aspectos temporais de um sistema limitado. A partir dos resultados das simulações, incluindo-se o estudo de um cenário, conclue-se que embora os compensadores de atraso melhorem o desempenho do sistema de controle, o custo reduzido de um sistema computacional limitado não justifica a incerteza de desempenho que uma aplicação crítica, como é o caso do veículo submarino não tripulado, apresentará. O resultado das simulações é validado estatisticamente. / This work studies the networked control system of the unmanned underwater vehicle LAURS considering a resource-constrained computer system. At first, delays sources and effects are discussed. The LAURS model is obtained and used for comparison of delay compensation strategies found in the literature. A simulator for the LAURS control system is developed with the aid of a Matlab Toolbox that emulates timing aspects of the limited operating system and network. Considering the simulation results, including a case scenario, it is argued that despite improving performance, the control system with delay compensation strategies remains unpredictable and prone to fail. Therefore, it is not recommended for critical systems such as the unmanned vehicle LAURS, even with the reduced costs of a resource-constrained computer system. The simulation results are statistically validated.

Tendo em vista as questões ambientais relacionadas com a disposição oceânica de esgotos sanitários, muito tem sido debatido sobre qual nível de tratamento deve ser adotado ou quais constituintes presentes nos esgotos devem ser removidos antes do lançamento em regiões costeiras. Dentro deste contexto, este estudo teve como objetivo principal fornecer subsídios para uma tomada de decisão quanto à necessidade de remoção de nutrientes para lançamento de esgotos sanitários por meio de emissários submarinos, de maneira a garantir um nível de tratamento mínimo sem que haja um comprometimento do corpo receptor em termos de potencial de eutrofização. Para isso, foram utilizados dois sistemas de disposição oceânica de esgotos sanitários: Santos/São Vicente e Praia Grande 2. O impacto ambiental do lançamento de esgotos pelos emissários submarinos foi avaliado por um modelo numérico de eutrofização, sendo as características da pluma de esgoto no campo próximo determinada pelo software CORMIX e acoplado no modelo de campo distante. A necessidade de remoção de nitrogênio e fósforo foi estimada com base na metodologia do Plano Oceânico da Califórnia. Os resultados demonstraram que tanto para o caso do emissário submarino de Santos quanto para o de Praia Grande haveria necessidade de remover amônia e fosfato para atender a legislação CONAMA 357/2005 quando operados com vazões de 3,0 e 5,3 m³.s-¹. Além disso, quando os sistemas foram operados sem tratamento ocorreu um aumento significativo na concentração de clorofila-a, atingindo valores de até 16 µg chl-a/L 12 µg chl-a/L na baía de Santos e Praia Grande, respectivamente. Os resultados demonstraram também que a utilização de um tratamento secundário com oxidação parcial da amônia promoveria uma redução de apenas 30% na concentração de clorofila-a, enquanto que a utilização de um TPQA com remoção de fosfato promoveria uma resposta ambiental melhor, levando a uma redução de até 71% na concentração de clorofila-a, resultados semelhantes ao tratamento terciário com remoção de nitrogênio e fósforo, resultados semelhantes aos obtidos quando foi considerado o tratamento terciário com remoção de nitrogênio e fósforo. / Due to environmental issues related to wastewater ocean discharge, much has been debated about the level of treatment that should be adopted or which constituents must be removed from wastewater before its final disposal in coastal zones. Within this context, this study aimed to provide support for a decision making on the need of wastewater nutrient removal before its final disposal through submarine outfalls in order to ensure an adequate treatment level, minimizing the environmental impact on the receiving body in terms of eutrophication potential. For this purpose, two wastewater ocean disposal systems: Santos/San Viciente and Praia Grande 2, were evaluated. The environmental impact of wastewater discharge through submarine outfalls was evaluated by a 2D eutrophication numerical model. Wastewater mixing conditions in the near field plume was evaluated using the software CORMIX, and the results were coupled to a far-field model. Nitrogen and phosphorus removals were evaluated through the California Ocean Plan methodology. The results showed that the removal of ammonia and phosphate is required for both submarine outfalls, Santos and Praia Grande, to meet the Brazilian legislation(CONAMA357/2005) when they are operated with flow rates of 3.0 and5.3m³.s-¹. Furthermore, when the systems are operated without treatment, modeled chlorophyll-a concentrations increased up to 16 µg chl-a/L and 12 µg chl-a/L in Santos bay and Praia Grande, respectively. The results also demonstrate that the use of a secondary treatment with partial ammonia oxidation promote a reduction of only 30% in the chlorophyll-a, while the use of a CEPT with phosphate removal promote a better environmental response, resulting a chlorophyll-a concentration reduction of 71%, similar results were obtained when tertiary treatment was considered for nitrogen and phosphorus removals.

Devido à grande importância do ambiente aquático sobre a vida humana e às dificuldades inerentes ao seu estudo e exploração, a aplicação de AUVs tem se mostrado bastante benéfica e seu uso vem crescendo ao longo dos anos. Este trabalho apresenta um estudo sobre o desenvolvimento de veículos autônomos submarinos para realização de missões oceanográficas, com foco nas características de seus sistemas embarcados que permitam atender melhor os requisitos desta aplicação. Analisando trabalhos publicados nos últimos anos pode-se notar uma grande quantidade de AUVs desenvolvidos ou adaptados para aplicações em oceanografia, com uma grande variedade de soluções aplicadas em seus diversos sistemas, visando a realização de diversos tipos de missões necessárias para tais estudos. Como estudo de caso, foi apresentada a adaptação do AUV Pirajuba, desenvolvido inicialmente como uma plataforma de testes hidrodinâmicos, para aplicação em missões de levantamento de dados para estudos oceanográficos. Para tal, foi necessário realizar uma série de modificações em seus subsistemas, permitindo a instalação de novos sensores e equipamentos para aumento da segurança nas operações em mar aberto. As modificações necessárias envolveram tanto o sistema hidromecânico do veículo, com instalação de novos módulos no casco, quanto no seu sistema embarcado, implicando no desenvolvimento de uma nova versão do sistema de hardware e uma atualização no software de controle. Tendo em vista esta necessidade, foi proposto um estudo dos requisitos da aplicação oceanográfica de AUVs e os impactos no seu desenvolvimento. Para isso, foi realizado um levantamento dos requisitos das principais aplicações oceanográficas e seus impactos no desenvolvimento dos veículos, envolvendo os sistemas hidromecânico, energia, navegação, comunicação e controle. Foi realizado também um estudo da arquitetura de controle CANARMES, desenvolvida para o AUV Pirajuba, envolvendo os requisitos de seu projeto e as principais características da arquitetura de controle, que serviu como base para a atualização do veículo para as novas aplicações. São apresentados os resultados obtidos em testes de campo realizados no litoral de Ubatuba - SP, nos quais foram feitas manobras com movimentação vertical com a aquisição de dados de diversos sensores oceanográficos, utilizados para o estudo de detecção de camadas finas. / Due to the great importance of the aquatic environment on human life and the inherent difficulties of its study and exploration, the application of AUVs has been shown to be very beneficial and its use has been growing over the years. This work presents a study on the development of autonomous submarine vehicles for the accomplishment of oceanographic missions, focusing on the characteristics of the embedded systems of these vehicles in order to better meet the application requirements. Analyzing published works in the last five years, it can be noticed a great amount of AUVs developed or adapted for applications in oceanography, with a great variety of solutions applied in their embedded systems, involving both hardware and software, aiming at the accomplishment of several types of missions necessary for such studies. As a case study, the adaptation of the AUV Pirajuba, initially developed as a platform for hydrodynamic tests, was presented for application in data collection missions for oceanographic studies. For this, it was necessary to make a series of modifications in its subsystems, allowing the installation of new sensors and equipment to increase the safety in the operations in the open sea. The necessary modifications involved both the vehicle\'s hydromechanical system, with the installation of new modules in the hull, and in its embedded system, requiring the development of a new version of the hardware system and an update in the control software. Due to this necessities, a study was proposed to better understand the requirements of AUVs for oceanographic application and the impacts on their development. For that, a survey was made of the requirements of the main oceanographic applications and their impacts on the development of the vehicles, involving the hydromechanical, energy, navigation, communication and control systems. A study of the CANARMES control architecture, developed for the Pirajuba AUV, was carried out, involving the requirements of its design and the main characteristics of the control architecture, which served as a basis for updating the vehicle for new applications. We present the results obtained in field tests conducted in the coastal area of Ubatuba - SP, Brazil, in which maneuvers were performed with vertical movement, while acquiring data from several oceanographic sensors, used for the study of thin layer detection.

Tendo em vista as questões ambientais relacionadas com a disposição oceânica de esgotos sanitários, muito tem sido debatido sobre qual nível de tratamento deve ser adotado ou quais constituintes presentes nos esgotos devem ser removidos antes do lançamento em regiões costeiras. Dentro deste contexto, este estudo teve como objetivo principal fornecer subsídios para uma tomada de decisão quanto à necessidade de remoção de nutrientes para lançamento de esgotos sanitários por meio de emissários submarinos, de maneira a garantir um nível de tratamento mínimo sem que haja um comprometimento do corpo receptor em termos de potencial de eutrofização. Para isso, foram utilizados dois sistemas de disposição oceânica de esgotos sanitários: Santos/São Vicente e Praia Grande 2. O impacto ambiental do lançamento de esgotos pelos emissários submarinos foi avaliado por um modelo numérico de eutrofização, sendo as características da pluma de esgoto no campo próximo determinada pelo software CORMIX e acoplado no modelo de campo distante. A necessidade de remoção de nitrogênio e fósforo foi estimada com base na metodologia do Plano Oceânico da Califórnia. Os resultados demonstraram que tanto para o caso do emissário submarino de Santos quanto para o de Praia Grande haveria necessidade de remover amônia e fosfato para atender a legislação CONAMA 357/2005 quando operados com vazões de 3,0 e 5,3 m³.s-¹. Além disso, quando os sistemas foram operados sem tratamento ocorreu um aumento significativo na concentração de clorofila-a, atingindo valores de até 16 µg chl-a/L 12 µg chl-a/L na baía de Santos e Praia Grande, respectivamente. Os resultados demonstraram também que a utilização de um tratamento secundário com oxidação parcial da amônia promoveria uma redução de apenas 30% na concentração de clorofila-a, enquanto que a utilização de um TPQA com remoção de fosfato promoveria uma resposta ambiental melhor, levando a uma redução de até 71% na concentração de clorofila-a, resultados semelhantes ao tratamento terciário com remoção de nitrogênio e fósforo, resultados semelhantes aos obtidos quando foi considerado o tratamento terciário com remoção de nitrogênio e fósforo. / Due to environmental issues related to wastewater ocean discharge, much has been debated about the level of treatment that should be adopted or which constituents must be removed from wastewater before its final disposal in coastal zones. Within this context, this study aimed to provide support for a decision making on the need of wastewater nutrient removal before its final disposal through submarine outfalls in order to ensure an adequate treatment level, minimizing the environmental impact on the receiving body in terms of eutrophication potential. For this purpose, two wastewater ocean disposal systems: Santos/San Viciente and Praia Grande 2, were evaluated. The environmental impact of wastewater discharge through submarine outfalls was evaluated by a 2D eutrophication numerical model. Wastewater mixing conditions in the near field plume was evaluated using the software CORMIX, and the results were coupled to a far-field model. Nitrogen and phosphorus removals were evaluated through the California Ocean Plan methodology. The results showed that the removal of ammonia and phosphate is required for both submarine outfalls, Santos and Praia Grande, to meet the Brazilian legislation(CONAMA357/2005) when they are operated with flow rates of 3.0 and5.3m³.s-¹. Furthermore, when the systems are operated without treatment, modeled chlorophyll-a concentrations increased up to 16 µg chl-a/L and 12 µg chl-a/L in Santos bay and Praia Grande, respectively. The results also demonstrate that the use of a secondary treatment with partial ammonia oxidation promote a reduction of only 30% in the chlorophyll-a, while the use of a CEPT with phosphate removal promote a better environmental response, resulting a chlorophyll-a concentration reduction of 71%, similar results were obtained when tertiary treatment was considered for nitrogen and phosphorus removals.

The presented work focuses on the theoretical and practical aspects concerning the design and development of a formal method to build a mission control system for autonomous underwater vehicles bringing systematic design principles for the formal description of missions using Petri nets. The proposed methodology compounds Petri net building blocks within it to de_ne a mission plan for which it is proved that formal properties, such as reachability and reusability, hold as long as these same properties are also guaranteed by each Petri net building block. To simplify the de_nition of these Petri net blocks as well as their composition, a high level language called Mission Control Language has been developed. Moreover, a methodology to ensure coordination constraints for teams of multiple robots as well as the de_nition of an interface between the proposed system and an on-board planner able to plan/replan sequences of prede_ned mission plans is included as well. Results of experiments with several real underwater vehicles and simulations involving an autonomous surface craft and an autonomous underwater vehicles are presented to show the system's capabilities. / El treball presentat en aquesta tesi està centrat en el disseny i desenvolupament d'un mètode formal per a construir un sistema de control de missió per a vehicles submarins autònoms, que aporta principis sistemàtics de disseny per a la descripció formal de missions. La metodologia proposada parteix d'uns blocs elementals de construcció, descrits mitjançant xarxes de Petri. La composició d'aquests blocs entre si genera un pla de missió per el qual diverses propietats, com ara accessibilitat o reutilització, són garantides sempre i quan aquestes mateixes propietats siguin també garantides per a cada un dels blocs elementals de construcció. Per simplificar la definició d'aquests blocs, així com per simplificar-ne la seva composició, s'ha desenvolupat un llenguatge d'alt nivell anomenat Mission Control Language. A més, s'ha inclòs una metodologia per assegurar la coordinació de restriccions entre equips de múltiples robots. També s'ha establert una interfície entre el sistema proposat i un planificador a bord del vehicle capaç de planificar/replanificar seqü_encies de plans de missió prèviament definits. Per tal de demostrar les capacitats del sistema, s'han presentat resultats d'experiments amb diversos vehicles submarins reals, així com simulacions amb vehicles autònoms submarins i en superfície.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho de mestrado estudou a ilha de Martin Vaz e cinco montes submarinos da Cadeia Vitória-Trindade Columbia, Dogaressa, Davis, Jaseur e Montague. Martin Vaz é um conjunto de ilhas formado pela ilha principal - Martin Vaz, duas ilhotas íngremes e inacessíveis - a Ilha do Norte e a Ilha do Sul além de vários rochedos menores, como o Rochedo Agulha, espalhados a 48 km a leste de Trindade, perfazendo uma área total de 0,3 km. Martin Vaz, assim como os montes submarinos, pertencem a chamada Cadeia Vitória-Trindade, estão inseridos em um contexto tectônico regional cujo trend W-E sugere representar o track da pluma mantélica de Trindade quando da passagem da Placa Sul Americana sobre ela desde o Terciário (CROUGH et al., 1980; OCONNOR & DUNCAN, 1990, GIBSON et at., 1997). A petrografia das amostras de Martin Vaz indica haver basanitos parcialmente alteradas, melanocráticas, textura afanítica, porosas, apresentando vesículas em torno de 1,0-5,0 milímetros. Apresenta fenocristais de piroxênio além de alguns fenocristais de olivina verde-oliva translúcido variando de 1,0-3,0 milímetros. A ilha principal apresenta também diques e necks fonolíticos apresentando matriz microlítica alterada, orientada, de cor verde apresentando minerais ripiformes de cor branca (feldspato alcalino) e outros de cor violácea (titanoaugita) além de pequenos opacos. Pequenos fenocristais de aegerina-augita fortemente pleocroica, alguns apresentando geminação simples, por vezes zonado, apresenta extinção variando de c &#8743; &#945; ou X = 23 a 33 (medida de 10 grãos). Biotita laranja amarronzada com textura poiquilítica (1,0 mm), minúsculos cristais euédricos de titanita (raros), além de cristais pseudohexagonais isotrópicos alterados de analcita e carbonatos. As amostras utilizadas neste trabalho de mestrado possuem valor mínimo de 33.91 % SiO2 (TRIM-01D) e máximo de 52,2 (MVA-01) variando de ultrabásicas a básicas. Através da análise dos óxidos SiO2 e MgO é possível distinguir dois grupos de rochas para Martin Vaz: um ultramáfico magnesiano (<42% SiO2 e >7% MgO) e um básico (>45% SiO2) e, para os montes submarinos, dois grupos: um ultramáfico magnesiano (>9% MgO <42% SiO2) e um básico (>45% SiO2 e com valores de MgO em torno de 4%). As análises de Ar-Ar para as quatro amostras de Martin Vaz apresentam idades para o derrame de basanito variando de 320366 Ka (MVA-10) à 623127 Ka (MVA-04). A única amostra datada representando do dique de fonólito é a MVA-05B e obteve idade de 64984 Ka, indicando ser contemporânea ao derrame basanítico. / This master's thesis studied the island of Martin Vaz and five seamounts of the Vitoria-Trindade Ridge - Columbia, Dogaressa, Davis, Jaseur and Montague. Martin Vaz is a group of islands formed by the main island - Martin Vaz, two steep and inaccessible islands - the North Island and South Island and several smaller rocks, as the Agulha Rock, around 48 km east of Trindade,making a total area of 0.3 km. Martin Vaz and seamounts belong to the Vitoria-Trindade Ridge,and are embedded in a context where the W-E regional tectonic trend suggests to represent the track of the Trindade mantle plume when the South American Plate passed on it since the Tertiary (Crough et al. 1980; O'Connor & DUNCAN, 1990, Gibson et at. 1997). The petrography of the samples indicates that the basanites in Martin Vaz are partially altered, melanocratic,aphanitic texture, porous, presenting vesicles around 1.0 to 5.0 millimeters. Displays phenocrysts of pyroxene and some translucent olivine ranging from 1.0 to 3.0 millimeters. These basanitics samples are also described in the seamounts studied in this work and they are Columbia, Dogaressa, Davis, Jaseur and Montague seamounts. The main island has also phonolitic dikes and necks with altered oriented matrix featuring white sheet-like mineral (alkali feldspar) and purple (titanoaugite) beyond small opaques. Small aegerine-augite phenocrysts strongly pleocroic, which some have simple twinning and sometimes zoned. They presents extinction varying from X c &#8743; &#945; = 23 or 33. Kaersutite with poiquilitic texture (1.0 mm), tiny crystals of euhedral titanite (rare), and isotropic crystals pseudohexagonais altered nosean and carbonates are also observed The samples used in this study have minimum value of 33.91 wt% SiO2 (TRIM-01D) and a maximum of 52.2wt% (AMM-01) ranging from basic to ultrabasic. Through analysis of the oxides SiO2 and MgO is possible to distinguish two groups of rocks to Martin Vaz: an ultramafic magnesium (<42% SiO2 and> 7% MgO) and one basic (> 45% SiO2) and for seamounts, two groups: an ultramafic magnesium (> 9% MgO <42% SiO2) and one basic (> 45% SiO2 and MgO values around 4%). Ar-Ar Analyses for four samples of Martin Vaz present ages to basanites varying from 320 366 Ka (MVA-10) to 623 127 Ka (MVA-04). A single sample representing the phonolite dike dated is the MVA-05B and obtained age of 649 84 ka,indicating to be contemporary with basanite extrusion.