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DANIEL ALFREDO CHAMORRO ENRIQUEZ
Análise de Sensores baseados em Fibra Óptica
25/11/11 1v. 116p. Mestrado
Orientador(es): MARIA THEREZA MIRANDA ROCCO GIRALDI
Área de concentração: SISTEMAS ELETRÔNICOS DE DEFESA E COMUNICAÇÕES
Linha(s) de pesquisa: ELETROMAGNETISMO APLICADO
Neste trabalho se apresenta uma análise de sensores à fibra óptica baseados em grades de Bragg em fibra e grades de período longo para aplicação em monitoramento de temperatura, tração e índice de refração do meio externo. Esses parâmetros podem interagir com uma ou várias características da luz guiada pela fibra tais como intensidade, fase, estado de polarização e/ou o comprimento de onda do sinal propagado. Inicialmente, é feita uma análise de modos guiados e acoplamentos ressonantes em fibras ópticas, seguida do estudo da teoria básica das grades em fibra e o tratamento das grades de Bragg em fibra e grades de período longo como elementos sensores. As grades de Bragg em fibra utilizadas como sensores de temperatura e tração foram simuladas e caracterizadas em termos dos seus espectros de reflexão óptica. Os resultados das simulações foram comparados com os dados obtidos das medidas experimentais feitas no laboratório de Fotônica da Seção de Engenharia Elétrica do Instituto Militar de Engenharia, obtendo-se coeficientes de temperatura e de tração das grades de Bragg em fibra de acordo com a literatura. Além disso, foram realizadas simulações de sensores FBG de índice de refração do meio externo. As grades de período longo como elementos sensores de temperatura, tração e índice de refração do meio externo foram simuladas em termos dos seus espectros de transmissão óptica, e os resultados foram comparados com dados de medições obtidos da literatura. Os resultados mostraram que grades de Bragg em fibra e grades de período longo para monitoramento de temperatura, tração e índice de refração do meio externo, podem operar em uma faixa dinâmica prática com uma grande capacidade de detecção. Finalmente foi proposta uma configuração de um sensor híbrido FBG-LPG para discriminação simultânea de temperatura e de índice de refração do meio externo para ser aplicado em um meio aquoso e detectar a poluição. É apresentada a simulação do sensor com o objetivo de analisar o comprimento de onda e variações de amplitude do espectro refletido da grade de Bragg em fibra para obter a temperatura e as variações do índice de refração do meio externo, respectivamente. Os resultados mostraram que a variação na amplitude do espectro refletido da FBG depende da variação do espectro de transmissão da grade de período longo com a modificação do índice de refração do meio externo e a mudança de comprimento de onda refletida depende da temperatura da solução aquosa.
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FABIO WEBER DE OLIVEIRA
Sistemas de Compressão Multi-Vistas
15/08/11 1v. 130p. Mestrado
Orientador(es): CARLA LIBERAL PAGLIARI
Área de concentração: SISTEMAS ELETRÔNICOS DE DEFESA E COMUNICAÇÕES
Linha(s) de pesquisa: PROCESSAMENTO DE SINAIS
Um dos maiores desafios comerciais é de que a especificação para a televisão 3D (3DTV) utilize a banda-passante disponível para os canais de radiodifusão existentes, e de que os tele-espectadores possam usar (com adaptações, no caso upgrade de firmware) os receptores (no caso as unidades receptoras/decodificadoras (URD) também conhecidos como set-top boxes (STB)) existentes para poder receber/decodificar o conteúdo 3D. Existem várias técnicas de compressão e exibição para vídeos estéreos/multi- vistas. Entretanto, é importante que haja uma padronização para que não ocorra uma concorrência entre diferentes padrões/propostas. Esse trabalho apresenta diversos esquemas de configuração de codificação de vistas e mapas de profundidade utilizando as técnicas de compressão já existentes tais como o H.264/AVC, e sua extensão denominada H.264/MVC usando o perfil Multi-view High, e o JMVC, para seqüências estéreo/multi-vistas. Além da comparação imediata entre o desempenho em termos taxa-distorção de cada configuração, são apresentados os resultados das vistas virtuais que poderão ser utilizadas pelos displays auto-estereoscópicos. Assim, os diferentes sistemas de compressão multi-vistas são comparados e analisados, visando também atender as imposições que garantem a compatibilidade com o formato frame-compatible.
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RAMON ALVES ALEM
Análise e Projeto de Antenas para Sistemas e Comunicações Táticas Pessoais em Florestas
12/08/11 1v. 108 p. Mestrado
Orientador(es): MAURÍCIO HENRIQUE COSTA DIAS, JOSÉ CARLOS ARAÚJO DOS SANTOS
Área de concentração: SISTEMAS ELETRÔNICOS DE DEFESA E COMUNICAÇÕES
Linha(s) de pesquisa: ELETROMAGNETISMO APLICADO
As florestas brasileiras ocupam 61,5% do território do país. O governo brasileiro tem preocupação em preservar as florestas e impedir que essas áreas sejam usadas como ameaça a soberania nacional. Além de administrar as regiões de florestas, o governo emprega forças militares tanto para defesa como para atuação estratégica nessas áreas. A comunicação via rádio é crucial para as operações dentro das florestas, mas as características do meio de vegetação causam forte atenuação do sinal, fazendo com que os sistemas de rádio tenham alcance reduzido ou baixa qualidade de sinal. Uma das formas de se mitigar o problema em questão é atuando na escolha das antenas, pois seu comportamento em florestas é diferente do observado em espaço livre. Este trabalho apresenta uma análise teórica e experimental do desempenho de antenas de rádios táticos pessoais em ambiente de floresta, seja quanto aos aspectos de radiação, seja quanto aos de circuito. A faixa de frequências considerada foi HF e VHF. A floresta foi modelada como uma camada homogênea isotrópica com perdas, a exemplo da modelagem adotada tipicamente para análise da propagação de ondas na faixa em questão. Configurações elementares de antenas como dipolos e monopolos foram escolhidas para esta análise. Os resultados foram apresentados de forma comparativa, conderando-se os diagramas de radiação, resistência de radiação, reatância e perda de retorno da antena, para a situação de um dipolo e um monopolo dentro de diferentes tipos de florestas e no espaço livre. Para complementar a análise realizada com antenas elementares, um projeto de antena com requisito específico para uso em floresta densa foi proposto e testado. Tomou-se por referência a configuração filamentar serpenteada (meander-line), por apresentar potencial de apontamento nas condições desejadas. Duas configurações foram propostas e analisadas com apoio de ferramenta numérica apropriada. Protótipos destas antenas foram montados e testados em campo aberto e em ambiente de floresta, no que se refere ao comportamento de circuito.
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ELIAMARA DE SOUZA CARVALHO
Fusão de Imagens
24/05/2011 1v.130p. Mestrado
Orientador(es): CARLA LIBERAL PAGLIARI, EDUARDO ANTÔNIO BARROS DA SILVA
Área de concentração: SISTEMAS ELETRÔNICOS DE DEFESA E COMUNICAÇÕES
Linha(s) de pesquisa: PROCESSAMENTO DE SINAIS
O objetivo da fusão de imagens é combinar as informações oriundas de vários tipos de sensores (multisensor ou multimodal), de cenas adquiridas em diferentes períodos de tempo (multitemporal), de cenas capturadas com diferentes distâncias focais (multifocus), e/ou de cenas capturadas de diferentes pontos de vista (multiview) em apenas uma imagem. Tal imagem deve apresentar um grau de “qualidade” que não pode ser obtido, isoladamente, por cada uma das imagens fonte. Entende-se, neste caso, que o termo qualidade se refere ao tipo de informação que a imagem combinada apresenta, que varia com o tipo de aplicação. Em geral, dados oriundos de regiões espectrais diferentes aumentam a qualidade da informação para o observador. Esta dissertação aborda a fusão de imagens provenientes da região da luz visível e da região do infra-vermelho (infrared – IR). Um item decisivo da fusão é a seleção dos pontos relevantes, em cada uma das imagens, a serem combinados. Diversas técnicas de fusão são aplicadas às imagens fonte, nas quais são avaliados os efeitos causados pelas diferentes combinações de medidas de informação relevante e outros parâmetros, incluindo métodos de decisão para obter a imagem combinada. Os resultados são comparados por métricas objetivas e análises subjetivas, a fim de se estipular combinações ótimas de parâmetros de fusão entre imagens de diferentes faixas de frequência. Uma segunda contribuição deste trabalho estuda os efeitos causados por padrões de compressão nas imagens provenientes das duas regiões espectrais e na imagem fundida. As imagens nas regiões do visível e do infra-vermelho são comprimidas por codificadores de imagem como o H.264/MPEG-4 AVC INTRA (ITU-T,ISO/IEC JTC1) e JPEG-2000 (ISO/IEC 15444-1: 2004) após serem decodificadas são combinadas pelo conjunto de técnicas determinado na primeira fase deste trabalho. O resultado é comparado, via análise subjetiva, com a imagem fundida a partir das imagens fonte originais (sem compressão) codificada pelos mesmos padrões. O objetivo é verificar a qualidade das imagens fundidas reconstruídas e as taxas de bits necessárias para a transmissão de uma única imagem previamente combinada e as taxas de bits usadas pelas duas imagens fonte. Os resultados das avaliações subjetivas indicam os valores mínimos das taxas de bits para a imagem fundida e para as imagens fonte. As taxas necessárias para se representar as imagens na região do infra-vermelho são sempre inferiores às da região da luz visível, sem que a informação “útil” de cada região seja afetada pelos eventuais artefatos de codificação.
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GABRIELA CERQUEIRA GOMES
Sensores Ópticos com Base em Grades de Bragg em Fibra para Monitoramento de Temperatura e de Índice de Refração
30/05/2011 1v.100p.Mestrado
Orientador(es): MARIA THEREZA MIRANDA ROCCO GIRALDI
Área de concentração: SISTEMAS ELETRÔNICOS DE DEFESA E COMUNICAÇÕES
Linha de pesquisa: ELETROMAGNETISMO APLICADO
Resumo: Este trabalho apresenta uma análise de sensores a fibra óptica com base em grades de Bragg em fibra para aplicação em monitoramento de parâmetros físicos e químicos, particularmente, temperatura e índice de refração. Os sensores a fibra óptica são projetados de forma que o parâmetro a ser medido interaja com uma ou várias características da luz guiada pela fibra. Essas características são a intensidade, a fase, a polarização e/ou o comprimento de onda do sinal propagado. O desempenho do sensor com grade de Bragg em fibra é determinado pelo comportamento do seu espectro de reflexão, ou seja, por variações no comprimento de onda de Bragg e na refletividade da grade. Tais variações são devido à interação da luz com mudanças no ambiente externo à fibra, que provocam mudanças no período da grade e no índice de refração efetivo do modo propagado. Com base na teoria de acoplamento dos modos devido à difração da luz em fibras ópticas com índice de refração do núcleo modulado, um estudo teórico para grades uniformes inscritas em fibra monomodo é apresentado. Além disso, um estudo teórico e experimental foi realizado para caracterização e validação de nove grades de Bragg como sensores de temperatura e de índice de refração. Seis grades de Bragg em fibra foram medidas e simuladas para demonstrar o efeito de variação de temperatura sobre o comprimento de onda de Bragg e a refletividade das grades de Bragg em fibra. Coeficientes de temperatura foram obtidos para todas estas grades, conseguindo-se valores de acordo com a literatura. Finalmente, três grades de Bragg em fibra foram caracterizadas e analisadas individualmente para medidas de índice de refração do meio externo. Mostrou-se a alteração no comprimento de onda de Bragg com a variação do índice de refração para uma grade, e apenas a variação na amplitude do sinal refletido para as outras duas grades. Esta diferença de comportamento se deve, possivelmente, às fibras em que as grades foram desenvolvidas, que não eram as mesmas, visto que as grades foram feitas em momentos diferentes. Para a grade que apresentou variação do comprimento de onda de Bragg, a interação entre o modo difratado e o meio externo foi maior, quando comparada com as outras grades.
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THIAGO HENRIQUE SANCHES BOSSA
Metodologia Baseada em Testes de Resposta em Frequência para Avaliação de Estabilizadores de Sistemas de Potência
28/01/2011 1v. 98p. Mestrado
Orientadores: PAULO CÉSAR PELLANDA e NELSON MARTINS
Área de concentração: SISTEMAS ELETRÔNICOS DE DEFESA E COMUNICAÇÕES
Linha de pesquisa: AUTOMAÇÃO E CONTROLE
Resumo: Este trabalho propõe uma nova metodologia de ensaio de campo para verificar a efetividade dos estabilizadores de potência (PSS) no amortecimento dos modos de oscilação eletromecânica em usinas multigeradores. A proposta se fundamenta na extensão multivariável do conceito de canal de perturbação, proposto teoricamente para uma formulação SISO. O conceito permite verificar o desempenho de um gerador tanto em malha aberta (sem o PSS) quanto em malha fechada (com PSS) por meio de medições em malha fechada, enquanto sua formulação MIMO permite a determinação independente dos modos gerador agregado e intraplanta de uma usina multigeradores. O teste de campo foi conduzido pela primeira vez na UHE Itaipu 60 Hz em 2008, que envolveu um teste de resposta em frequência em duas unidades geradoras, consistindo na aplicação de sinais no sistema de excitação de um dos geradores com respectivas medições no próprio gerador e num gerador vizinho. As funções de transferência referentes aos canais de perturbação de ambos geradores foram identificadas e os modos gerador agregado e intraplanta foram determinados. As respostas obtidas do ensaio de campo concordaram com os resultados de simulação computacional, validando a metodologia de ensaio. Os resultados do ensaio confirmaram a efetividade dos PSSs de Itaipu 60 Hz em amortecer adequadamente o modo de oscilação dominante da usina (modo gerador agregado), além de revelar que a usina teria um desempenho oscilatório inaceitável caso os PSSs fossem desativados. Adicionalmente, os resultados também indicaram que o atual ajuste do PSS não altera significativamente o amortecimento do modo intraplanta, mantendo seu desempenho em níveis adequados. Uma análise de sensibilidade, baseada em simulações, foi realizada para verificar se a nova proposta de ensaio é robusta a possíveis violações na simetria da planta, que é uma das premissas básicas do método. Os resultados confirmaram que o novo ensaio de campo é significativamente robusto a desvios em parâmetros e carregamentos que existem na prática, sendo seguramente recomendado em aplicações práticas.
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ADRIANO GUEDES DE CARVALHO.
Influência da Modelagem dos Componentes de Bias Instabilidade dos Sensores Inerciais no Desempenho do Navegador Integrado SNI/GPS
22/02/2011 1v. 146p. Mestrado
Orientadore(es): GERALDO MAGELA PINHEIRO GOMES, CARLOS RENATO CAPUTO DURÃO
Área(s) de concentração: SISTEMAS ELETRÔNICOS DE DEFESA E COMUNICAÇÕES
Linha(s) de pesquisa: AUTOMAÇÃO E CONTROLE
Resumo: Este é um trabalho que aplica conhecimentos de Engenharia de Controle, com apoio de técnicas de processamento de sinais, com objetivo de melhorar o desempenho do sistema integrado SNI/GPS através do Filtro de Kalman. Neste trabalho são apresentadas, discutidas e analisadas propostas para modelar o bias instabilidade, componente de erro presente em sensores inerciais. O bias instabilidadé um importante parâmetro de erro, com características estocásticas; e, o conhecimento de seus aspectos é fundamental na análise dos resultados apresentados pelos acelerômetros e giroscópios, que compõem um sistema inercial. Os estudos presentes nesta dissertação relacionados ao bias instabilidade são realizados em sensores inerciais baseados em tecnologia MEMS (MicroElectroMechanicalSystem). O estudo de sensores inerciais, sistemas inerciais e navegação inercial têm contribuído no desenvolvimento de diversas tecnologias em um vasto campo de aplicações e vem constituindo uma área de grande importância para os países em diversos aspectos sejam eles econômico, político, científico, militar, etc. O desenvolvimento de uma dissertação nesta área tem contribuiçõescientíficas e possibilidades de aplicações reais no auxílio da navegação de diversos meios e ainda, na estabilização de plataformas e desenvolvimento de sensores inerciais. Portanto, o objetivo de empregartécnicasadequadas das áreas de controle e processamento de sinais aplicados a um sistema de navegação inercial com auxílios é a obtenção de um maior grau de confiabilidade nas informações de um sistema de navegação inercial.
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LICIUS SANTANA KREULICH.
Sistema de Compressão Otimizado para Informação de Textura e Disparidade.
31/01/11 1v. 203p . Mestrado
Orientadore(es): CARLA LIBERAL PAGLIARI
Área(s) de Concentração SISTEMAS ELETRÔNICOS DE DEFESA E COMUNICAÇÕES
Linha(s) de Pesquisa: PROCESSAMENTO DE SINAIS
Resumo: Uma das finalidades de um sistema estéreo é reproduzir a sensação de profundidade. Para que isto seja possível, é necessário que se capture, comprima e transmita pelo menos duas vistas da mesma cena. Também, é desejável a síntese de vistas virtuais que vão auxiliar a visualização 3D nos futuros televisores auto-estereoscópicos. A idéia é transmitir a menor quantidade de informações possível mantendo-se a qualidade do sinal, bem como possibilitando a recuperação das informações necessárias para a reconstrução da informação 3D. Como para viabilizar o funcionamento dos displays auto-estereoscópicos sem se transmitir todas as vistas é necessário sintetizar vistas intermediárias a partir de pelo menos duas vistas, esta dissertação apresenta um sistema de compressão que consome uma taxa de bits inferior à necessária para se codificar as imagens de um sistema estéreo tradicional, mantendo a qualidade subjetiva da vista sintetizada. Uma das vistas (a vista da esquerda ou da direita) poderá ser sintetizada a partir das informações provenientes da decodificação da vista complementar (direita ou esquerda) do par estéreo, dos mapas de disparidades, com o auxílio do mapa de oclusões e de um mapa composto. Este último mapa será composto da informação de textura da vista complementar apenas nas partes oclusas. Assim, em vez de se codificar e transmitir ambas as vistas, apenas uma das vistas é codificada e transmitida, juntamente com o mapa composto, o mapas de oclusões e o mapa de disparidades. A vantagem do método advém do fato de que o mapa composto é codificado com uma taxa de bits inferior à da vista original. Uma vez geradas as vistas intermediárias, elas serão analisadas e comparadas com as vistas intermediárias geradas a partir das vistas originais não codificadas. É importante ressaltar que as imagens de referência nas avaliações objetivas não serão as vistas intermediárias originais obtidas do banco de imagens e sim imagens intermediárias sintetizadas a partir de informações não codificadas, uma vez que se tem o intuito de analisar o desempenho dos codificadores, e obviamente do método proposto, e não dos algoritmos de síntese de vistas virtuais.
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