Submitted by RODOLFO CASTRO E SILVA null (rodolfocastro.rcs@gmail.com) on 2017-04-06T19:00:32Z No. of bitstreams: 1 Silva, Rodolfo Castro e.pdf: 3553354 bytes, checksum: e2c816fd7680331cc6f1aa7a583fdfc0 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-04-12T19:45:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_rc_me_ilha.pdf: 3553354 bytes, checksum: e2c816fd7680331cc6f1aa7a583fdfc0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-12T19:45:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_rc_me_ilha.pdf: 3553354 bytes, checksum: e2c816fd7680331cc6f1aa7a583fdfc0 (MD5) Previous issue date: 2017-03-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Tem-se como proposta neste trabalho apresentar a montagem de um protótipo de um veículo aéreo não tripulado, visando seu controle de orientação em voo pairado, utilizando um algoritmo inteligente - Lógica nebulosa. Dos vários modelos para a construção destes veículos, optou-se por montar o tipo quadrirrotor (quatro motores) que é um dos modelos mais simples, composto por quatro hélices contrarrotoras que estabilizam o seu movimento. O controle embarcado em uma plataforma Arduino deve permitir a estabilização em torno dos eixos X, Y e Z, com o auxílio de sensores, acelerômetro e giroscópio triaxiais. A avaliação da eficiência do controlador nebuloso se obteve por meio de simulações realizadas no MATLAB/Simulink, cujos resultados indicam o seu correto funcionamento. / It is proposed to present the assembly of a prototype of an unmanned aerial vehicle, aiming its orientation control for hovering flight, using an intelligent algorithm – fuzzy logic. There are many models available for the construction of these vehicles, so it was decided to make the quadrirotor type (with four rotors) which is one of the simplest models, consisting of four counter-rotating propellers that stabilize its movement. The control embedded on an Arduino platform should allow its stabilization around the X, Y and Z axes, with sensors assistance, such as an accelerometer and a gyroscope, both triaxial. The evaluation of the nebulous controller efficiency was obtained through simulations performed in MATLAB / Simulink, whose results indicate its correct functioning. / CNPq: 133402/2015-0

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-12-15T16:27:02Z No. of bitstreams: 1 ManoelPedroDeMedeirosNeto_DISSERT.pdf: 3664081 bytes, checksum: f1856f73174bde3b90b40604d7d1ae0e (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-12-15T16:36:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ManoelPedroDeMedeirosNeto_DISSERT.pdf: 3664081 bytes, checksum: f1856f73174bde3b90b40604d7d1ae0e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-15T16:36:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ManoelPedroDeMedeirosNeto_DISSERT.pdf: 3664081 bytes, checksum: f1856f73174bde3b90b40604d7d1ae0e (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Ve?culos n?o tripulados est?o cada vez mais presentes no cotidiano das empresas e das pessoas, pois esse tipo de ve?culo est? de forma crescente desempenhando atividades que anteriormente eram apenas executadas por seres humanos. No entanto, para se compreender melhor o potencial de ve?culos n?o tripulados, ? importante conhecer seus tipos, caracter?sticas, aplica??es, limita??es e desafios, pois somente com esse conhecimento pode-se entender as potencialidades do uso de ve?culos dessa natureza em aplica??es variadas. Nesse contexto, na primeira parte desta pesquisa foram estudados os diferentes tipos de ve?culos n?o tripulados, i.e. terrestres, aqu?ticos, a?reos e h?bridos. Durante a segunda fase da pesquisa, foi realizado um aprofundamento tendo como foco as interfaces de usu?rio para controle dos ve?culos a?reos n?o tripulados. Esses dois levantamentos iniciais do dom?nio, permitiram a identifica??o de desafios e oportunidades para o desenvolvimento de novas aplica??es para esse contexto. Com base no conhecimento adquirido com esses estudos, ent?o, foi desenvolvido um sistema de entrega automatizada de objetos para o campus de Universidades, denominado de PostDrone University, e desenvolvido um ve?culo a?reo n?o tripulado para realizar as entregas, denominado de PostDrone University UAV K-263. O sistema possui uma interface de usu?rio de f?cil uso, que n?o requer conhecimentos de dom?nios espec?ficos como avia??o ou controle de aeronaves para sua opera??o. Por fim, diversos testes foram realizados com o intuito de validar e identificar as limita??es da solu??o desenvolvida nesta pesquisa. / Unmanned vehicles are increasingly present in the daily of companies and people, because this kind of vehicle is performing ever more tasks that were previously only executed by human beings. However, to better understand the potential of unmanned vehicles, it is important to know their types, features, applications, limitations and challenges, thus with this knowledge it is possible to comprehend the possibilities of use of these vehicles in several applications. In this context, the first step of the present research consists in studying the different kinds of unmanned vehicles, i.e., ground, surface and underwater, aerial, and hybrid. During the second step of the research, a deepening study was accomplished, with focus on user interfaces of unmanned aerial vehicles. These two initial reviews of the domain allowed the identification of challenges and opportunities to the development of new applications for this context. Based on the acquired knowledge from these studies, then, an automated goods delivery system was developed for universities? campuses, called PostDrone University, and an unmanned vehicle to make the deliveries, called PostDrone University UAV K-263, was also developed. The system has an easy use UI, which does not require the user to have knowledge about specific domains, as aviation or aircraft control, for the operation of the system. Lastly, several test were accomplished aiming to validate the solution proposed in the present research and identify its limitations / 2018-03-31

A cada dia novos modelos de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) estão sendo lançados no mercado para serem utilizados em diversas aplicações, tais como mapeamento de ambientes e vigilância. Geralmente, estes robôs utilizam um sensor GPS como fonte de estimativa de localização. Contudo, para um bom funcionamento, este sensor depende de um número mínimo de satélites sincronizados com ele e que o sinal emitido pelos satélites seja recebido com boa qualidade, o que pode ser considerado um fator negativo. Uma forma de contornar este problema é empregar um sistema de localização baseado em visão computacional utilizando a câmera que já está embarcada no robô e imagens de satélite como mapa. Este sistema estima a localização do VANT através de comparações entre as imagens capturadas por ele e uma imagem de satélite, buscando encontrar a sua posição nesta imagem de satélite. Neste contexto, apresentamos uma variação do descritor BRIEF, o abBRIEF, para ser utilizado em um novo modelo de observação que também está sendo proposto. O modelo de observação é responsável por medir quão parecidas são as leituras do robô com diversas partes do mapa, para estimar a sua localização correta. Devido ao grande número de comparações necessárias, é importante que o descritor utilizado no processo seja rápido, não consuma muitos recursos computacionais e seja robusto para lidar com as várias diferenças entre as imagens. O modelo proposto foi utilizado no algoritmo de Monte Carlo (Monte Carlo Localization, MCL) para realizar a localização de VANTs e apresentou resultados satisfatórios que corroboram a eficácia do modelo e do descritor. / New models of Unnamed Aerial Vehicles (UAVs) are developed on a daily basis and applied to several tasks, such as mapping terrains and surveillance. GPS sensors are usually the main source of information to estimate the robot position, however, a downside of these sensors is that a minimum number of satellites must be available and emitting high quality signals. A vision-based system can be used to overcome this problem by using a robot embedded camera and satellite images as maps. Computational vision systems estimate the UAV localization through the comparison between the robot extracted image and several parts of the satellite image. These comparisons are performed in order to localize the part of the map which is most similar to the robot perspective. Taking into account all this information, we propose BRIEF descriptor variation, called abBRIEF, to be used on a novel observation model, also proposed in this master thesis. An observation model is responsible for evaluate how similar the robot measurements and the different map parts are. The used descriptor must run fast, consume low computational resources and be robust regarding image changes, all to compensate the large number of necessary comparisons. The proposed model is applied with Monte Carlo Localization (MCL) method to the auto localization of UAVs and presented solid results that corroborate the model and descriptor efficiency.

A Estação Ecológica do Taim, localizada no extremo sul do Rio Grande do Sul, Brasil, é uma área reconhecida mundialmente por ser importante para conservação, abrigando ambientes sensíveis e diversas espécies ameaçadas. Sendo uma área grande, diversa, e impactada por diferentes usos, as atividades de gestão no Taim se tornaram complexas, indicando a necessidade de novas ferramentas de monitoramento. O estudo em questão visou analisar a aplicabilidade de diferentes modelos de veículos aéreos não tripulados, como subsídio à obtenção de dados espaciais para áreas de interesse de gestão da ESEC do Taim. As áreas prioritárias para o monitoramento foram delimitadas a partir de reuniões com gestores e pesquisadores, e através de referências bibliográficas. Foram delimitadas 8 áreas com interesses diversos para a gestão do Taim: focos de incêndio; atividades de caça e pesca; atropelamento de fauna; localização de espécies; recuperação natural; reconhecimento As principais características das plataformas analisadas foram a autonomia, raio de operação, e a compatibilidade com câmeras capazes de atender as necessidades das demandas identificadas, em termos de resolução espectral e espacial. Foi utilizado o software Mission Planner para a construção de testes de voo, e o ArcGis 10,3 para o cruzamento de informações espaciais necessárias para a definição dos equipamentos capazes de operar. Os modelos que se mostraram aplicáveis foram o Echar 20 C, o Batmap 2, e o Phantom 4. Foi construída uma relação das atribuições dos modelos propostos com as demandas por área, considerando questões de logística de campo, restrições legais, e custos. O Echar 20 C, e o Batmap 2 foram definidos para o mapeamento de áreas maiores, ou em áreas menores com necessidades de altíssima resolução espacial, e qualidade posicional sem a necessidade de pontos de controle em campo. Já o Phantom 4 Pro definido para as demandas onde o produto não ocorre em forma de fotografias aéreas, mas sim visualização em tempo real da superfície terrestre. Foi considerado então um subsídio importante na detecção de focos de incêndio e infratores, que pode auxiliar a brigada de incêndios atuante no controle de queimadas. O estudo em questão se mostrou eficiente na busca pela introdução de tecnologia de VANT ao processo de gestão da ESEC DO TAIM, que vem se desenvolvendo para atingir um patamar de excelência no armazenamento, e distribuição de dados espaciais para os diversos atores envolvidos no processo de manutenção dos recursos naturais importantes para o meio ambiente.

La comunidad científica ha mostrado gran interés por estudiar los fenómenos que ocurren sobre la superficie de la tierra, específicamente los que suceden en la atmósfera, los océanos, o la superficie del suelo, y que afectan el clima o modifican la superficie de la tierra. Para poder analizar y predecir estos fenómenos, se monitorizan parámetros que se relacionan de manera directa o indirecta con procesos biofísicos y geofísicos. Es en este punto donde la teledetección entra en juego, puesto que es la técnica que permite medir tales parámetros de forma remota sin necesidad de entrar en contacto directo con un objeto o una superficie. En particular, la teledetección por microondas permite la detección de energía electromagnética casi bajo cualquier condición climática y a cualquier hora del día, debido a que a esta longitud de onda la energía electromagnética puede penetrar a través de las nubes, polvo, neblina y lluvia, y es menos susceptible a la dispersión atmosférica, que afecta en gran medida a las señales ópticas. Actualmente existen varios sistemas de teledetección por microondas que se han embarcado en satélites, para monitorizar parámetros biofísicos y geofísicos sobre la superficie de la tierra de manera global. También se han desarrollado estos sistemas para ser transportados en plataformas aéreas tripuladas para realizar estudios a nivel local o regional, donde se desea obtener información de una zona en particular en tiempos relativamente cortos. Sin embargo, ambas plataformas representan, entre otras cosas, un alto coste, no solo económico sino de infraestructura, equipo, grupos de trabajo, permisos de operación, y varios requerimientos más. El creciente desarrollo de los sistemas aéreos no tripulados (Unmanned Aerial Vehicle, UAV), ha hecho posible su uso para transportar sensores de teledetección. Los sistemas UAV presentan las mismas ventajas que los sistemas aéreos tripulados, pero además añaden otras ventajas adicionales. Por ejemplo, pueden ser operados durante varias horas de forma autónoma, el coste de explotación y desarrollo puede ser menor que el de un avión tripulado si se emplea un UAV de bajas prestaciones. Por tal motivo en este trabajo se propone el uso de un aeromodelo de control por radio como plataforma UAV para monitorizar diversos parámetros geofísicos y biofísicos de la tierra mediante sensores activos y pasivos de teledetección por microondas. Para realizar las medidas de teledetección pasiva se ha desarrollado el sensor denominado Airborne RadIometEr at L-Band (ARIEL) que es un radiómetro Dicke de bajo peso y pequeñas dimensiones, y que trabaja en Banda L (≈1.4 GHz). En la presenta memoria se muestra el diseño del sensor, las características principales de funcionamiento, y las técnicas de procesamiento de datos. Posteriormente se presentan las campañas de medida realizadas en zonas de cultivo, suelo descubierto, y zonas costeras. En tales campañas se han conseguido generar mapas de temperatura de brillo y de humedad de suelo. Con el fin de llevar a cabo medidas de teledetección activa se ha desarrollado el sistema denominado AiR Based REmote Sensing ARBRES, que consta de dos sensores radar de apertura sintética SAR diseñados a dos frecuencias diferentes, uno en Banda C (≈ 5.3 GHz) y otro en Banda X (≈ 9.65 GHz). Ambos radares son de onda continua FMCW, además son de bajo peso, bajo consumo de potencia y de pequeñas dimensiones. Ambos sensores tienen la capacidad de realizar medidas de interferometría SAR. En esta memoria se muestran las características de funcionamiento del sistema, así como algunos algoritmos de focalización de imágenes SAR, y una técnica para compensar los movimientos de la plataforma de vuelo. Finalmente se presentan medidas en campo para obtener imágenes de reflectividad de un escenario, y se muestran también los resultados para medidas realizadas en configuración de interferometría de simple pasada, la cual está relacionada con la topografía del terreno.

Submitted by Pós graduação Engenharia Civil (ppec@ufba.br) on 2017-05-25T19:17:30Z No. of bitstreams: 1 Dissertação PPEC_ROSENEIA_2016_final.pdf: 6231730 bytes, checksum: ad149f4ef21732d737b64cc8f3f95ac6 (MD5) / Approved for entry into archive by Flávia Sousa (flaviabs@ufba.br) on 2017-05-29T19:19:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação PPEC_ROSENEIA_2016_final.pdf: 6231730 bytes, checksum: ad149f4ef21732d737b64cc8f3f95ac6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-29T19:19:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação PPEC_ROSENEIA_2016_final.pdf: 6231730 bytes, checksum: ad149f4ef21732d737b64cc8f3f95ac6 (MD5) / CNPq / O uso de tecnologias em canteiros de obras é um dos desafios para a gestão da construção. Estudos recentes relatam o uso de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT) aplicados a atividades de infraestrutura de transporte e monitoramento de canteiro, despertando a atenção da indústria da construção. Apesar do alto potencial dessa tecnologia, novos estudos ainda são necessários para orientar o desenvolvimento de procedimentos operacionais para o uso efetivo desta tecnologia, principalmente para o monitoramento da segurança em canteiros. Este estudo tem por objetivo propor diretrizes para inspeção de segurança em canteiros de obra por meio de imageamento com VANT. Para tal, foram realizados dois estudos de caso, conduzidos através do protocolo de inspeção desenvolvido, incluindo as etapas de planejamento da missão, coleta de dados com VANT, processamento e análise dos ativos visuais (fotos e vídeos). Os dados foram coletados a partir de voo exploratórios em canteiro de obras para reunir ativos visuais, aplicação de questionários e entrevistas com os envolvidos no projeto. A avaliação do processo de inspeção da segurança em canteiros com VANT baseou-se nos constructos: utilidade, desempenho do equipamento e riscos associados ao uso da tecnologia. Em vista disso, os dados foram analisados com base no protocolo de inspeção e indicadores desenvolvidos através da aplicação do checklist de segurança, tais como percentual dos itens visualizados e grau de não conformidades das condições de trabalho. Como resultado, os ativos visuais coletados com VANT proporcionou a visualização de 87% (Estudo A), e 60% (Estudo B) dos itens de inspeções de segurança avaliados, além de forneceram informações para a identificação de atos e condições inseguras em ambos os estudos. Dentre as principais barreiras para uso da tecnologia, destacamse o tamanho e a localização do projeto, fatores meteorológicos, treinamento de pilotos e observador. A principal contribuição desta pesquisa é o desenvolvimento de um conjunto de procedimentos e diretrizes para coletar, processar e analisar os requisitos de segurança através dos ativos visuais coletados com VANT, a fim de identificar o potencial de incorporação dessa tecnologia na rotina de gerenciamento de segurança dos projetos. / The use of technologies on construction sites is one of the challenges for the management of construction. Recent studies report the use of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) applied to transport infrastructure and construction sites monitoring, calling the attention of the construction industry. Despite the high potential of this technology, new studies are still required to orient the development of operational procedures for the effectively use of this technology, mainly for on-site safety monitoring and inspection. This study aims to propose guidelines for safety inspection on construction sites through UAV imaging. Therefore, two case studies were carried out, conducted by means of an inspection protocol developed for mission planning, UAV data collection, processing, and analysis of the visual assets (photos and video recording). The data were collected from exploratory flights on jobsite to gather visual assets, and for further application of questionnaires and interviews with potential users. The evaluation of safety inspection on jobsites with UAV was based on its constructs: utility, equipment performance and risks associated with the use of the technology. In view of this, the data were analyzed on the basis of the inspection protocol and indicators developed through the application of the safety checklist, such as percentage of the items visualized and degree of non-compliance of the work conditions. As a result, the UAV visual assets provided the visualization of 87% (Project A) and 60% (Project B) of the safety inspection items evaluated and also provided detailed information for identification of acts and unsafe conditions in both cases. One of the main barriers to use this technology for such purposes includes the size and location of the project, meteorological conditions and pilots and observer training. The main contribution of this research is the development of a set of procedures and guidelines for collecting, processing and analyzing safety requirements from UAS visual assets on jobsite to identify the potential to incorporate this technology into the project’s safety management routine.

A cada dia novos modelos de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) estão sendo lançados no mercado para serem utilizados em diversas aplicações, tais como mapeamento de ambientes e vigilância. Geralmente, estes robôs utilizam um sensor GPS como fonte de estimativa de localização. Contudo, para um bom funcionamento, este sensor depende de um número mínimo de satélites sincronizados com ele e que o sinal emitido pelos satélites seja recebido com boa qualidade, o que pode ser considerado um fator negativo. Uma forma de contornar este problema é empregar um sistema de localização baseado em visão computacional utilizando a câmera que já está embarcada no robô e imagens de satélite como mapa. Este sistema estima a localização do VANT através de comparações entre as imagens capturadas por ele e uma imagem de satélite, buscando encontrar a sua posição nesta imagem de satélite. Neste contexto, apresentamos uma variação do descritor BRIEF, o abBRIEF, para ser utilizado em um novo modelo de observação que também está sendo proposto. O modelo de observação é responsável por medir quão parecidas são as leituras do robô com diversas partes do mapa, para estimar a sua localização correta. Devido ao grande número de comparações necessárias, é importante que o descritor utilizado no processo seja rápido, não consuma muitos recursos computacionais e seja robusto para lidar com as várias diferenças entre as imagens. O modelo proposto foi utilizado no algoritmo de Monte Carlo (Monte Carlo Localization, MCL) para realizar a localização de VANTs e apresentou resultados satisfatórios que corroboram a eficácia do modelo e do descritor. / New models of Unnamed Aerial Vehicles (UAVs) are developed on a daily basis and applied to several tasks, such as mapping terrains and surveillance. GPS sensors are usually the main source of information to estimate the robot position, however, a downside of these sensors is that a minimum number of satellites must be available and emitting high quality signals. A vision-based system can be used to overcome this problem by using a robot embedded camera and satellite images as maps. Computational vision systems estimate the UAV localization through the comparison between the robot extracted image and several parts of the satellite image. These comparisons are performed in order to localize the part of the map which is most similar to the robot perspective. Taking into account all this information, we propose BRIEF descriptor variation, called abBRIEF, to be used on a novel observation model, also proposed in this master thesis. An observation model is responsible for evaluate how similar the robot measurements and the different map parts are. The used descriptor must run fast, consume low computational resources and be robust regarding image changes, all to compensate the large number of necessary comparisons. The proposed model is applied with Monte Carlo Localization (MCL) method to the auto localization of UAVs and presented solid results that corroborate the model and descriptor efficiency.

A Estação Ecológica do Taim, localizada no extremo sul do Rio Grande do Sul, Brasil, é uma área reconhecida mundialmente por ser importante para conservação, abrigando ambientes sensíveis e diversas espécies ameaçadas. Sendo uma área grande, diversa, e impactada por diferentes usos, as atividades de gestão no Taim se tornaram complexas, indicando a necessidade de novas ferramentas de monitoramento. O estudo em questão visou analisar a aplicabilidade de diferentes modelos de veículos aéreos não tripulados, como subsídio à obtenção de dados espaciais para áreas de interesse de gestão da ESEC do Taim. As áreas prioritárias para o monitoramento foram delimitadas a partir de reuniões com gestores e pesquisadores, e através de referências bibliográficas. Foram delimitadas 8 áreas com interesses diversos para a gestão do Taim: focos de incêndio; atividades de caça e pesca; atropelamento de fauna; localização de espécies; recuperação natural; reconhecimento As principais características das plataformas analisadas foram a autonomia, raio de operação, e a compatibilidade com câmeras capazes de atender as necessidades das demandas identificadas, em termos de resolução espectral e espacial. Foi utilizado o software Mission Planner para a construção de testes de voo, e o ArcGis 10,3 para o cruzamento de informações espaciais necessárias para a definição dos equipamentos capazes de operar. Os modelos que se mostraram aplicáveis foram o Echar 20 C, o Batmap 2, e o Phantom 4. Foi construída uma relação das atribuições dos modelos propostos com as demandas por área, considerando questões de logística de campo, restrições legais, e custos. O Echar 20 C, e o Batmap 2 foram definidos para o mapeamento de áreas maiores, ou em áreas menores com necessidades de altíssima resolução espacial, e qualidade posicional sem a necessidade de pontos de controle em campo. Já o Phantom 4 Pro definido para as demandas onde o produto não ocorre em forma de fotografias aéreas, mas sim visualização em tempo real da superfície terrestre. Foi considerado então um subsídio importante na detecção de focos de incêndio e infratores, que pode auxiliar a brigada de incêndios atuante no controle de queimadas. O estudo em questão se mostrou eficiente na busca pela introdução de tecnologia de VANT ao processo de gestão da ESEC DO TAIM, que vem se desenvolvendo para atingir um patamar de excelência no armazenamento, e distribuição de dados espaciais para os diversos atores envolvidos no processo de manutenção dos recursos naturais importantes para o meio ambiente.

Orientador: Prof. Dr. Luiz de Siqueira Martins Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2015. / Esse estudo trata do problema da exploração de áreas com o propósito de vigilância e de busca, utilizando um veículo aéreo não tripulado baseado na tecnologia dos quadricópteros. Os quadricópteros são aeronaves que podem realizar decolagens e pousos verticais, e pairagens. A agilidade de movimentação provê muita flexibilidade operacional a esses veículos, tornando-os uma ótima opção para aplicações em missões de busca e vigilância. Nessas missões, as características de voo mais desejáveis são a imprevisibilidade da trajetória de movimento (do ponto de vista de eventuais intrusos) e a varredura rápida da área de interesse. Em muitos casos, não há disponibilidade de um mapa do terreno, o que torna o planejamento de trajetória para a varredura completa uma tarefa difícil. Nesse caso, um movimento previamente não planejado, no sentido estrito do termo, pode ser uma solução atraente para o problema. A busca aleatória por trajetórias, e aquelas baseadas em caos (um comportamento de alguns sistemas dinâmicos não lineares), têm sido estudadas em aplicações desta natureza. Em nosso estudo, priorizamos a análise de geração de trajetórias com base em movimentos aleatórios muito particulares, denominados na literatura de voos de Lévy. O voo de Lévy é um movimento aleatório (random walk) baseado na função densidade de probabilidade de Lévy, proposta pelo matemático francês Paul Pierre Lévy, cujo padrão de trajetórias é caracterizado por seguidos passos de comprimentos curtos intercalados por um passo de comprimento longo. Além das trajetórias a serem realizadas pelo quadricóptero, esse trabalho compreende o estudo da modelagem da dinâmica de voo e de uma proposta de controle do veículo para alcançar os objetivos das missões. Os controles desenvolvidos, backstepping e sliding mode, são implantados em modelo de simulação, onde são testados juntamente com o gerador de trajetórias de referência baseado no voo de Lévy. Um procedimento para cálculo dos ganhos dos controles é proposto, baseado nos requisitos do voo de Lévy e restrições dinâmicas de um quadrirrotor. Resultados de simulação mostram que os controles proposto são capazes de relaizar o voo de Lévy dentro das restrições dinâmicas e operacioanis do veículo. / This study addresses the problem of exploration of areas for the purpose of surveillance and searching using an unmanned aerial vehicle (quadrotor). Quadrotors are aircraft that can perform vertical take-off and landing, and hovering. Their moving agility provides them operational flexibility, making them a great choice for applications in searching and surveillance missions. In such operations, the most desirable flight characteristics are unpredictable movement path (from the point of view of possible intruders) and fast scan of the area of interest. In many cases, there is no availability of a map of the terrain, which makes the path planning for complete scanning a difficult task. In this case, an unplanned movement, in the strict sense, can be an attractive solution to the problem. Random trajectories, and those based on chaos, a behavior of some nonlinear dynamical systems, have been studied in applications of this nature. In our study, we prioritize the generation of trajectories based on very specific random movements, known in the literature as Lévy flights. The Lévy flight is a random motion (random walk) based on the probability density function of Lévy, proposed by the French mathematician Paul Pierre Lévy, whose default paths are characterized by repeated steps of short lengths interspersed with a step of long length. In addition to the trajectories to be performed by quadropter, this work concerns the study of the flight dynamics modeling and a proposal of vehicle control to achieve the mission objectives. The developed controls, backstepping and sliding mode, are implemented in simulation model, where they are tested together with Lévy flight reference path generator. A procedure to determine the control gain in order to satisfy the Lévy flight requeriments ans quadrotor constraints is proposed. Simulation results show that these controls are suitable for the execution of the Lévy flight respecting the operational and dynamic constraints of the vehicle

A cada dia novos modelos de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) estão sendo lançados no mercado para serem utilizados em diversas aplicações, tais como mapeamento de ambientes e vigilância. Geralmente, estes robôs utilizam um sensor GPS como fonte de estimativa de localização. Contudo, para um bom funcionamento, este sensor depende de um número mínimo de satélites sincronizados com ele e que o sinal emitido pelos satélites seja recebido com boa qualidade, o que pode ser considerado um fator negativo. Uma forma de contornar este problema é empregar um sistema de localização baseado em visão computacional utilizando a câmera que já está embarcada no robô e imagens de satélite como mapa. Este sistema estima a localização do VANT através de comparações entre as imagens capturadas por ele e uma imagem de satélite, buscando encontrar a sua posição nesta imagem de satélite. Neste contexto, apresentamos uma variação do descritor BRIEF, o abBRIEF, para ser utilizado em um novo modelo de observação que também está sendo proposto. O modelo de observação é responsável por medir quão parecidas são as leituras do robô com diversas partes do mapa, para estimar a sua localização correta. Devido ao grande número de comparações necessárias, é importante que o descritor utilizado no processo seja rápido, não consuma muitos recursos computacionais e seja robusto para lidar com as várias diferenças entre as imagens. O modelo proposto foi utilizado no algoritmo de Monte Carlo (Monte Carlo Localization, MCL) para realizar a localização de VANTs e apresentou resultados satisfatórios que corroboram a eficácia do modelo e do descritor. / New models of Unnamed Aerial Vehicles (UAVs) are developed on a daily basis and applied to several tasks, such as mapping terrains and surveillance. GPS sensors are usually the main source of information to estimate the robot position, however, a downside of these sensors is that a minimum number of satellites must be available and emitting high quality signals. A vision-based system can be used to overcome this problem by using a robot embedded camera and satellite images as maps. Computational vision systems estimate the UAV localization through the comparison between the robot extracted image and several parts of the satellite image. These comparisons are performed in order to localize the part of the map which is most similar to the robot perspective. Taking into account all this information, we propose BRIEF descriptor variation, called abBRIEF, to be used on a novel observation model, also proposed in this master thesis. An observation model is responsible for evaluate how similar the robot measurements and the different map parts are. The used descriptor must run fast, consume low computational resources and be robust regarding image changes, all to compensate the large number of necessary comparisons. The proposed model is applied with Monte Carlo Localization (MCL) method to the auto localization of UAVs and presented solid results that corroborate the model and descriptor efficiency.