Thesis (MScEng (Electrical and Electronic Engineering))--University of Stellenbosch, 2011. / This thesis describes the design and implementation of a video compression development board as a standalone embedded system. The board can capture images, encode them and stream out a video to a destination over a wireless link. This project was done to allow users to test and develop video compression encoders that are designed for UAV applications. The board was designed to use an ADSP-BF533 Blackfin DSP from Analog Devices with the purpose of encoding images, which were captured by a camera module and then streamed out a video through a WiFi module. Moreover, an FPGA that has an interface to a logic analyzer, the DSP, the camera and the WiFi module, was added to accommodate other future uses, and to allow for the debugging of the board. The board was tested by loading a H.264 BP/MP encoder from Analog Devices to the DSP, where the DSP was integrated with the camera and the WiFi module. The test was successful and the board was able to encode a 2 MegaPixel picture at about 2 frames per second with a data rate of 186 Kbps. However, as the frame rate was only 2 frames per second, the video was somewhat jerky. It was found that the encoding time is a system limitation and that it has to be improved in order to increase the frame rate. A proposed solution involves dividing the captured picture into smaller segments and encoding each segment in parallel. Thereafter, the segments can be packed and streamed out. Further performance issues about the proposed structure are presented in the thesis.

Thesis (MEng)-- Stellenbosch University, 2013. / ENGLISH ABSTRACT: The deployment of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) for power line inspection requires the definition of safe-fly zones. Transient Over-Voltages (TOVs) on the Overhead Transmission Lines (OHTLs) put the UAV at risk if it encroaches on these zones. In order to determine the safe-fly zones of a UAV in the vicinity of OHTLs, realistic full-scale experimental tests are done. Non-linearity in breakdown effects renders small-scale testing and computational work inaccurate. Experimental work is used to describe the close-up approach distances for worst-case scenarios. Testing cannot provide a full solution due to the limitation of the equipment available. Further tests must therefore be done at a specialised facility. Experiments are run in two phases, namely non-linear and linear tests in the High Voltage (HV) laboratory. The non-linear tests are done to derive Minimum Approach Distances (MAD). The linear experiments are used to calibrate FEKO, the simulation tool, to the measurement environment. Once correlation between the linear test data and the simulated data is found, confidence is derived in both the simulation model and the test setup. The simulations can then be used to determine a geometric factor as an input into F. Rizk’s prediction equations. The Rizk equations are used to describe the safe-fly zones alongside OHTLs as an addition to the non-linear experimental work. Along with the standard’s suggestions, the Rizk predictions are formulated in such a way that line-specific solutions can be determined. The suggested clearance values are provided in terms of per unit values, which can be selected in accordance with historical line data. Power line sparking is investigated to better understand the line radiation phenomenon. This understanding could assist in the line inspection process, as well as in the layout of power lines near radio quiet areas. Knowledge of OHTL radiation patterns can aid in the location of corona and sparking sources in the inspection process. Aerial sparking measurements are taken using a UAV carrying a spectrum analyser. Measured sparking levels are used to verify a Computational Electromagnetic (CEM) model. The CEM model can then be used to further investigate OHTL radiation characteristics. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die aanwending van Onbemande Vliegtuie (UAVs) vir kraglyn inspeksies, vereis die definiëring van veilige vlieg sones. Oorspannings (TOVs) op oorhoofse kraglyne (OHTLs) kan hierdie vliegtuie in gevaar stel as hulle die grense van hierdie sones oorskry. Om die veilige vlieg sones van 'n UAV in die omgewing van OHTLs te bepaal, is realistiese volskaalse toetse gedoen. Die nie-lineariteit in afbreek effekte lewer onakkurate kleinskaal toetse en rekenaar werk. Eksperimentele werk word gebruik om die benaderde afstande vir die ergste geval te beskryf. Hierdie werk kan nie 'n volledige oplossing gee nie as gevolg van ‘n beperking op huidige toerusting. Dit beteken dat verdere toetse, by ‘n meer gespesialiseerde fasiliteit, gedoen moet word. Eksperimente is uitgevoer in twee fases: nie-lineêre en lineêre toetse in die Hoogspannings (HV) laboratorium. Die nie-lineêre toetse word gedoen om die kleinste-benaderde-afstand (MAD) af te lei en die lineêre eksperimente word gebruik om FEKO (‘n numeriese elektromagnetika simulasie program) met die metings omgewing te kalibreer. Sodra daar ‘n korrelasie tussen die lineêre data en die gesimuleerde data is, kan daar aangeneem word dat die simulasie model en die toets-opstelling betroubaar is. Die simulasies kan dan gebruik word om 'n meetkundige faktor te bepaal as 'n bydrae tot F. Rizk se voorspellings vergelykings. Die Rizk vergelykings word gebruik om die veilige vlieg sones langs die OHTLs te beskryf. Dit kan dus gebruik word as ‘n toevoeging tot die nie-lineêre eksperimentele werk. Saam met die normale meet standaard voorstellings, is die Rizk voorspellings geformuleer sodat dit die lyn spesifieke oplossings kan bepaal. Die voorgestelde verklarings waardes word in per eenheid waardes beskryf, wat dan gekies kan word met ooreenstemmende historiese lyn data. Kraglyn-vonke word ondersoek om die lyn-bestraling verskynsel beter te verstaan. Hierdie begrip kan in die lyn inspeksie proses en in die uitleg van kraglyne naby radiostilte-areas help. Kennis van OHTL bestralings patrone kan help met die identifisering van corona en vonk-bronne tydens die inspeksie proses. 'n UAV met 'n aangehegte spektrum analiseerder is gebruik om die lug-vonkende metings te neem. Vonk vlakke wat gemeet is word dan gebruik om 'n Numeriese Elektromagnetiese (CEM) model te bevestig. Die CEM model kan dan gebruik word om OHTL bestralings eienskappe verder te ondersoek.

Made available in DSpace on 2016-08-31T13:33:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MoniqueFS_Dissert.pdf: 2578055 bytes, checksum: 595fd4f8c3d8d5457fa6c6eb6df6adff (MD5) Previous issue date: 2015-08-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) have received increasing attention in recent years as a way to replace the expensive manned vehicles. At first, UAVs were used for military applications, and currently they are used in the research and development area, where control techniques for stability and airworthiness are the main objects of study. The full development of autonomous flight in all environments is still a challenge. In this regard, the general objective of this work is to control the propulsion system of a quadrotor UAV for indoor altitude control application. The quadrotor system developed in this work consists of frame, four propellers, flight controller, sensors, four brushless direct current motors (BLDC), electronic speed controller (ESC), battery, radio control transmitter, receiver and universal circuit battery eliminator (UBEC). The software used for the simulation of Proportional Integral Derivative (PID) control for motor speed and altitude control was Simulink®/MATLAB. For the control development, it was necessary to model the quadrotor system to obtain a mathematical representation that allows an analytical study consistent with the system behavior in practice. The mathematical modeling of the quadrotor was performed using the Euler-Lagrange formalism, because it has the same form in any system of generalized coordinates and it is more suitable for generalizations. Tests were done to ensure proper operation of each part of the system, and quadrotor experiments were performed to calculate the motor thrust factor and to identificate parameters of BLDC motors. From the parameters identified in the experiments, the transfer functions required in PID control simulation of BLDC motor speed and quadrotor altitude were obtained. The experiment relating to PID control of motor speed was performed and the obtained values were compared with the simulated ones. The simulations and tests showed expected responses compared to the results of studies reported in the literature. This work begins new researches on UAVs area at the Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA) / Os Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) têm recebido uma crescente atenção nos últimos anos como uma forma de substituir os veículos tripulados de alto custo. Inicialmente, os VANTs eram usados para aplicações militares e, atualmente são utilizados na área de pesquisa e desenvolvimento, onde as técnicas de controle para a estabilidade e navegabilidade de voos são os principais objetos de estudo. O desenvolvimento completo de voo autônomo em todos os ambientes ainda é um desafio. Neste sentido, o objetivo geral do trabalho é controlar o sistema de propulsão de um VANT do tipo quadricóptero para aplicação no controle de altitude do mesmo em ambientes fechados. O sistema do quadricóptero desenvolvido neste trabalho é composto por frame, quatro hélices, controlador de voo, sensores, quatro motores de corrente contínua sem escovas (BLDC), controlador de velocidade eletrônico (ESC), bateria, transmissor rádio-controlado, receptor e circuito universal eliminador de bateria (UBEC). O software utilizado para simulação do controle Proporcional Integral Derivativo (PID) de velocidade dos motores e do controle de altitude foi o Simulink®/MATLAB. Para o desenvolvimento do controle foi necessário modelar o sistema do quadricóptero para obter uma representação matemática que permita um estudo analítico coerente com o comportamento do sistema na prática. A modelagem matemática do quadricóptero foi realizada através do formalismo de Euler-Lagrange, por possuir a mesma forma em qualquer sistema de coordenadas generalizadas e ser mais adequado a generalizações. Testes foram feitos a fim de garantir o funcionamento adequado de cada parte do sistema do quadricóptero e experimentos foram realizados para o cálculo do fator de empuxo dos motores e para a identificação de parâmetros dos motores BLDC. A partir dos parâmetros identificados nos experimentos, foram obtidas as funções de transferência necessárias para serem utilizadas nas simulações de controle PID de velocidade do motor BLDC e de altitude do quadricóptero. Foi realizado o experimento referente ao controle PID de velocidade do motor e os valores obtidos foram comparados com os da simulação. As simulações e testes apresentaram respostas esperadas, comparados com os resultados de trabalhos relacionados na literatura. Este trabalho dá início a novas pesquisas na área de VANTs na Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA)

A utilização de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs), também chamados UAV (Unmanned Aerial Vehicle) vem ganhando espaço nas mais diversas áreas, tais como inspeções em linhas de transmissão e em torres de fracionamento de refinarias, entre outros. Já na construção civil, estudos recentes estão sendo focados na utilização dos VANTs para inspeção de pontes, viadutos e estradas. O presente trabalho visa fornecer uma análise para o uso de VANT na área civil, na detecção de manifestações patológicas em revestimentos de argamassa, de forma a auxiliar na procura por fissuras em fachadas, sobretudo aqueles que a visualização esteja prejudicada, seja pela distância ou pela acessibilidade difícil ao local. Este trabalho analisa possíveis implementações de dois algoritmos de processamentos de imagens desenvolvidos a partir da ferramenta MATLAB para a indicação de presença de fissuras na alvenaria, obtendo o desempenho destes diferentes algoritmos quando executados em software em plataforma que possibilite a embarcação em VANTs. Utilizando a geração automática de código em C a partir do ambiente MATLAB, é realizada uma análise temporal em plataforma ARM e RISC dos algoritmos propostos, demonstrando a oportunidade de utilização de dispositivos na tarefa de processamento de imagem para a aplicação proposta. Esta análise possibilita a previsão do comportamento na utilização de um VANT, uma vez que isto pode impactar na velocidade durante a aplicação e consequentemente sua autonomia. / The use of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), has been gaining space in several areas, such as inspections of transmission lines, refineries fractionation towers among others. In the construction, recent studies have been focused on the use of UAVs for inspection of bridges, viaducts and roads. The present study aims to provide an analysis using UAVs in the civil construction area, in the detection of pathologic manifestations mortar coatings in order to aid in the search for cracks in the facades especially those that visualization is impaired, or may be the distance the accessibility difficult to spot. This paper provides an analysis of two algorithms of image processing developed from the Matlab tool for indicating the presence of cracks in masonry, getting the performance of these different algorithms when implemented in software platform that enables the vessel in UAV. Using the automatic generation of C/C++ code from the MATLAB environment is performed the temporal analysis on ARM and RISC plataform of the proposed algorithms demonstrates the opportunity to use devices in the image processing task for the proposed application. This analysis allows the prediction of the behavior of a UAV using one since it can impact velocity during application, and therefore their autonomy.

Detecção de linhas de alta tensão em ambientes complexos é uma das tarefas mais desafiadoras em inspeções que utilizam Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs). Este trabalho foca em dar uma solução para este desafio, através do desenvolvimento de um algoritmo de controle de voo de precisão, que guie o VANT de maneira autônoma sobre as linhas de alta tensão. O algoritmo proposto é baseado em quatro etapas: Captura da Imagem, Filtragem da Imagem, Detecção das Linhas e Controle de Voo. Inicialmente a imagem é redimensionada para um tamanho em que as linhas fiquem em maior evidência, depois uma sequência de filtros é aplicada na imagem para reduzir ruído e evidenciar ainda mais as linhas. Depois deste pré-tratamento, um filtro de duas dimensões com formato similar ao de uma linha de alta tensão é usado para extrair os pixels pertencentes as bordas destas linhas. Após a aplicação do filtro de duas dimensões, a Transformada de Hough é aplicada na imagem resultante para detectar os segmentos de reta. Por fim, todos os dados obtidos no processamento da imagem são utilizados para guiar o VANT de maneira autônoma pelas linhas de transmissão. O algoritmo proposto apresenta um eficiente sistema de detecção de linhas de alta tensão, para auxiliar o controle de voo autônomo de um VANT, apresentando resultados convincentes. / Power lines detection in complex environments is one of the most important and challenging tasks in Unmanned Aerial Vehicles (UAV)-based inspections. This work focuses on tackling this challenge by developing a control algorithm to support fine grain UAV control to autonomously guide the aerial platform over the power lines. The proposed algorithm is based on four stages: Image Capturing, Image Filtering, Line Detection and Flight Control. Firstly, the image is cropped to a size that fits all the power lines, then a sequence of filters is applied in the image to reduce noise and highlight these lines. After all the image's pretreatment, a 2D filter with similar shape of a power transmission line is used to extract pixels that belongs to the line's edges. Then, the Hough Transform method detects the line segments in the edges result image. Lastly all the obtained data is used to autonomously guide a UAV over the power transmission lines. The proposed algorithm presents an efficient power transmission lines detecting system to support the autonomous UAV guidance, which presents convincing results.

Detecção de linhas de alta tensão em ambientes complexos é uma das tarefas mais desafiadoras em inspeções que utilizam Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs). Este trabalho foca em dar uma solução para este desafio, através do desenvolvimento de um algoritmo de controle de voo de precisão, que guie o VANT de maneira autônoma sobre as linhas de alta tensão. O algoritmo proposto é baseado em quatro etapas: Captura da Imagem, Filtragem da Imagem, Detecção das Linhas e Controle de Voo. Inicialmente a imagem é redimensionada para um tamanho em que as linhas fiquem em maior evidência, depois uma sequência de filtros é aplicada na imagem para reduzir ruído e evidenciar ainda mais as linhas. Depois deste pré-tratamento, um filtro de duas dimensões com formato similar ao de uma linha de alta tensão é usado para extrair os pixels pertencentes as bordas destas linhas. Após a aplicação do filtro de duas dimensões, a Transformada de Hough é aplicada na imagem resultante para detectar os segmentos de reta. Por fim, todos os dados obtidos no processamento da imagem são utilizados para guiar o VANT de maneira autônoma pelas linhas de transmissão. O algoritmo proposto apresenta um eficiente sistema de detecção de linhas de alta tensão, para auxiliar o controle de voo autônomo de um VANT, apresentando resultados convincentes. / Power lines detection in complex environments is one of the most important and challenging tasks in Unmanned Aerial Vehicles (UAV)-based inspections. This work focuses on tackling this challenge by developing a control algorithm to support fine grain UAV control to autonomously guide the aerial platform over the power lines. The proposed algorithm is based on four stages: Image Capturing, Image Filtering, Line Detection and Flight Control. Firstly, the image is cropped to a size that fits all the power lines, then a sequence of filters is applied in the image to reduce noise and highlight these lines. After all the image's pretreatment, a 2D filter with similar shape of a power transmission line is used to extract pixels that belongs to the line's edges. Then, the Hough Transform method detects the line segments in the edges result image. Lastly all the obtained data is used to autonomously guide a UAV over the power transmission lines. The proposed algorithm presents an efficient power transmission lines detecting system to support the autonomous UAV guidance, which presents convincing results.

A utilização de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs), também chamados UAV (Unmanned Aerial Vehicle) vem ganhando espaço nas mais diversas áreas, tais como inspeções em linhas de transmissão e em torres de fracionamento de refinarias, entre outros. Já na construção civil, estudos recentes estão sendo focados na utilização dos VANTs para inspeção de pontes, viadutos e estradas. O presente trabalho visa fornecer uma análise para o uso de VANT na área civil, na detecção de manifestações patológicas em revestimentos de argamassa, de forma a auxiliar na procura por fissuras em fachadas, sobretudo aqueles que a visualização esteja prejudicada, seja pela distância ou pela acessibilidade difícil ao local. Este trabalho analisa possíveis implementações de dois algoritmos de processamentos de imagens desenvolvidos a partir da ferramenta MATLAB para a indicação de presença de fissuras na alvenaria, obtendo o desempenho destes diferentes algoritmos quando executados em software em plataforma que possibilite a embarcação em VANTs. Utilizando a geração automática de código em C a partir do ambiente MATLAB, é realizada uma análise temporal em plataforma ARM e RISC dos algoritmos propostos, demonstrando a oportunidade de utilização de dispositivos na tarefa de processamento de imagem para a aplicação proposta. Esta análise possibilita a previsão do comportamento na utilização de um VANT, uma vez que isto pode impactar na velocidade durante a aplicação e consequentemente sua autonomia. / The use of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), has been gaining space in several areas, such as inspections of transmission lines, refineries fractionation towers among others. In the construction, recent studies have been focused on the use of UAVs for inspection of bridges, viaducts and roads. The present study aims to provide an analysis using UAVs in the civil construction area, in the detection of pathologic manifestations mortar coatings in order to aid in the search for cracks in the facades especially those that visualization is impaired, or may be the distance the accessibility difficult to spot. This paper provides an analysis of two algorithms of image processing developed from the Matlab tool for indicating the presence of cracks in masonry, getting the performance of these different algorithms when implemented in software platform that enables the vessel in UAV. Using the automatic generation of C/C++ code from the MATLAB environment is performed the temporal analysis on ARM and RISC plataform of the proposed algorithms demonstrates the opportunity to use devices in the image processing task for the proposed application. This analysis allows the prediction of the behavior of a UAV using one since it can impact velocity during application, and therefore their autonomy.

A utilização de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs), também chamados UAV (Unmanned Aerial Vehicle) vem ganhando espaço nas mais diversas áreas, tais como inspeções em linhas de transmissão e em torres de fracionamento de refinarias, entre outros. Já na construção civil, estudos recentes estão sendo focados na utilização dos VANTs para inspeção de pontes, viadutos e estradas. O presente trabalho visa fornecer uma análise para o uso de VANT na área civil, na detecção de manifestações patológicas em revestimentos de argamassa, de forma a auxiliar na procura por fissuras em fachadas, sobretudo aqueles que a visualização esteja prejudicada, seja pela distância ou pela acessibilidade difícil ao local. Este trabalho analisa possíveis implementações de dois algoritmos de processamentos de imagens desenvolvidos a partir da ferramenta MATLAB para a indicação de presença de fissuras na alvenaria, obtendo o desempenho destes diferentes algoritmos quando executados em software em plataforma que possibilite a embarcação em VANTs. Utilizando a geração automática de código em C a partir do ambiente MATLAB, é realizada uma análise temporal em plataforma ARM e RISC dos algoritmos propostos, demonstrando a oportunidade de utilização de dispositivos na tarefa de processamento de imagem para a aplicação proposta. Esta análise possibilita a previsão do comportamento na utilização de um VANT, uma vez que isto pode impactar na velocidade durante a aplicação e consequentemente sua autonomia. / The use of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), has been gaining space in several areas, such as inspections of transmission lines, refineries fractionation towers among others. In the construction, recent studies have been focused on the use of UAVs for inspection of bridges, viaducts and roads. The present study aims to provide an analysis using UAVs in the civil construction area, in the detection of pathologic manifestations mortar coatings in order to aid in the search for cracks in the facades especially those that visualization is impaired, or may be the distance the accessibility difficult to spot. This paper provides an analysis of two algorithms of image processing developed from the Matlab tool for indicating the presence of cracks in masonry, getting the performance of these different algorithms when implemented in software platform that enables the vessel in UAV. Using the automatic generation of C/C++ code from the MATLAB environment is performed the temporal analysis on ARM and RISC plataform of the proposed algorithms demonstrates the opportunity to use devices in the image processing task for the proposed application. This analysis allows the prediction of the behavior of a UAV using one since it can impact velocity during application, and therefore their autonomy.

Many methods have been developed for visual tracking of generic objects. The vast majority of these assume the world is two-dimensional, either ignoring the third dimension or only dealing with it indirectly. This causes difficulties for the tracker when the target approaches or moves away from the camera, is occluded or moves out of the camera frame. Unmanned aerial vehicles (UAVs) are increasingly used in civilian applications and some of these will undoubtedly carry tracking systems in the future. As they move around, these trackers will encounter both scale changes and occlusions. To improve the tracking performance in these cases, the third dimension should be taken into account. This thesis extends the capabilities of a 2D tracker to three dimensions, with the assumption that the target moves on a ground plane. The position of the tracker camera is established by matching the video it produces to a sparse point-cloud map built with off-the-shelf structure-from-motion software. A target is tracked with a generic 2D tracker and subsequently positioned on the ground. Should the target disappear from view, its motion on the ground is predicted. In combination, these simple techniques are shown to improve the robustness of a tracking system on a moving platform under target scale changes and occlusions.

A segurança nos voos de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) é uma importante questão e vem ganhando destaque devido a uma série de acidentes com tais aeronaves. O aumento do número de aeronaves no espaço aéreo e a autonomia cada vez maior para realizar missões estão entre outros elementos que merecem destaques. No entanto, pouca atenção tem sido dada a autonomia da aeronave em casos emergenciais [Contexto]. Nesse contexto, o desenvolvimento de algoritmos que efetuem o planejamento de rotas na ocorrência de situações críticas é fundamental para obter maior segurança aérea. Eventuais situações de insegurança podem estar relacionadas a uma falha nos equipamentos do veículo aéreo que impede a continuação da missão em curso pela aeronave [Lacuna]. A presente pesquisa avança o estado da arte considerando um conceito chamado In-Flight Awareness (IFA), que estabelece consciência situacional em VANTs, visando maior segurança de voo. Os estudos também avançam na proposição de modelos matemáticos que representem o estado da aeronave avariada, viabilizando o pouso emergencial e minimizando possíveis danos [Propósito]. Este trabalho utiliza técnicas de computação evolutiva como Algoritmos Genéticos (AG) e Algoritmos Genéticos Multi-Populacional (AGMP), além de uma Heurística Gulosa (HG) e um modelo de Programação Linear Inteira Mista (PLIM) no tratamento de falhas críticas juntamente com o conceito de IFA [Metodologia]. As soluções obtidas foram avaliadas através de experimentos offline usando os modelos matemáticos desenvolvidos, além de validadas em um simulador de voo e em um voo real. De forma geral, o AG e AGMP obtiveram resultados equivalentes, salvando o VANT em aproximadamente 89% dos mapas. A HG conseguiu trazer a aeronave até uma região bonificadora em 77% dos mapas dentro de um tempo computacional abaixo de 1 segundo. No modelo PLIM, o tempo gasto foi de cerca de quatro minutos já que garantia a otimalidade da solução encontrada. Devido ao seu elevado tempo computacional, uma estratégia evolvendo rotas pré-calculadas foi definida a partir do PLIM, mostrando-se bastante promissora. Nos experimentos envolvendo simulador de voo foram testadas diferentes condições de vento e se verificou que mesmo sobre tais condições os métodos desenvolvidos conseguiram efetuar o pouso com segurança [Resultado]. O trabalho apresentado colabora com a segurança de Veículos Aéreos Não Tripulados e com a proposta de modelos matemáticos que representem a aeronave em caso de situações críticas. Os métodos, de forma geral, mostraram-se promissores na resolução do problema de pouso emergencial já que trouxeram a aeronave com segurança até regiões interessantes ao pouso em um baixo tempo computacional. Isso foi atestado pelos resultados obtidos a partir das simulações offline, em simulador de voo e em voo real [Conclusão]. As principais contribuições do trabalho são: modelagem de regiões adequadas ao pouso, modelagem de falhas, arquitetura do sistema planejador de rotas e modelo linear para para pouso emergencial [Contribuição]. / The security involved in flights of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) is an important issue and is achieving prominence due to a number of accidents involving such aircraft. Other elements that deserve highlights are the increase in the number of aircraft in the airspace and autonomy to perform missions, however, little attention has been given to the autonomy of the aircraft in emergency cases [Context]. In this context, the development of algorithms that contribute significantly to the path planning in the event of critical situations is essential for more air traffic. Possible situations of insecurity may be related to a failure in the equipment of vehicle that prevents the continuation of the current mission by aircraft [Gap]. The research advances the state of the art considering a concept called In-Flight Awareness (IFA), which provides situational awareness in UAVs aiming at greater flight safety. Advances also in the developing of mathematical models that represent the state of the damaged aircraft, with the purpose to execute the emergency landing by minimizing damages [Purpose]. Thus, this work applies evolutionary computation techniques such as Genetic Algorithms (GA) and Multi-Population Genetic Algorithms (MPGA), as well as a Greedy Heuristic (GH) and a Mixed Integer Linear Programming (MILP) model to deal with critical situations along with the concept of IFA [Methodology]. The solutions obtained were evaluated through offline experiments using the developed mathematical models, which were validated in a flight simulator and a real-world flight. In General, the GA and MPGA reached similar results by saving the UAV in approximately 89% of the maps, while the GH was able to bring the aircraft to a bonus region for 77% of maps within a feasible computational time lower than 1 second. In the MILP model, the time spent was about four minutes since it guarantees optimality of the solution found. Due to such high computational time, a strategy involving nearby routes pre-calculated was defined from the MILP which was very promising. In experiments involving flight simulator, different wind conditions were tested and it was found that even under such conditions the methods developed have managed to execute the landing safely [Result]. The work presented collaborates with the safety of Unmanned Aerial Vehicles and with the proposal of mathematical models that represent the aircraft under critical situations. The methods, in general, were promising since they brought the aircraft to execute a safe landing within a low computational time as shown by offline simulations, flight simulator and real flight [Conclusion]. The main contributions are: fault modeling, system architecture planner routes and linear model for emergency landing. [Contribution].