EN - TMI - Curso Engenheiros Navais – ramo Armas e Electrónica
URI permanente para esta coleção:
Navegar
Percorrer EN - TMI - Curso Engenheiros Navais – ramo Armas e Electrónica por orientador "Damas, Bruno Duarte"
A mostrar 1 - 10 de 14
Resultados por página
Opções de ordenação
- Anemómetro-veleta de fio quentePublication . Yantsur, Dmytro; VITOR MANUEL RODRIGUES VIEGAS, VITOR MANUEL RODRIGUES VIEGAS; Damas, Bruno DuarteO vento, sendo um fenómeno da natureza que não pode ser controlado, sempre despertou curiosidade nos humanos. Visto que o vento tem impacto em grande parte das atividades praticadas, sejam de lazer ou de trabalho, surgiu a necessidade de conseguir medi-lo por forma a se tirar maior partido deste fenómeno. Devido a esta necessidade surgiram os anemómetros e veletas, aparelhos capazes de medir a velocidade e direção do vento respetivamente. Desde o surgimento dos primeiros anemómetros foram introduzidas novas técnicas e métodos de medição da velocidade do vento, nomeadamente os anemómetros de fio quente, que são nos dias de hoje técnicas muito fiáveis. Os anemómetros de fio quente sendo aparelhos de reduzidas dimensões podem ser aplicados em inúmeros cenários, em particular para o presente trabalho pretende-se utilizar este tipo de anemómetro em veleiros rádio controlados. O principal objetivo do trabalho consiste na criação de um anemómetro de fio quente, para aplicação num veleiro de vela radio controlada, a partir de materiais de fácil aquisição, nomeadamente lâmpadas de uso comum, por forma a que o custo total seja tão baixo quanto possível. Para tal em primeiro lugar procedeu-se à escolha da lâmpada que apresentou melhor desempenho, dentro das três apresentadas inicialmente, sendo para esse efeito feita uma caracterização estática dos filamentos resistivos. De seguida foi efetuado um estudo relativo ao circuito que seria posteriormente utilizado para implementar o anemómetro. Por último foram feitos testes e medições, com recurso a uma montagem laboratorial especialmente construída para o efeito, de forma a comprovar a viabilidade dos materiais escolhidos.
- Automatic detection of castaways in SAR missions using UAVsPublication . Gonçalves, Luís Pedro Lages Vale; Damas, Bruno Duarte; Lobo, Victor José de Almeida e SousaUnmanned Aerial Vehicle (UAV) images can be an important resource when performing Search And Rescue (SAR) operations at sea. With the improving technology UAVs are becoming an accessible and fairly inexpensive resource for many applications such as SAR. In order to maximize the usefulness of these UAV, we propose a method which utilizes a state-of-the-art Object Detection network to perform real-time detection on-board the UAV. In this thesis we have selected the YOLOv4-tiny Object Detection network and trained it to detect castaways at sea. The main goal is to obtained fully trained weights that can be utilised with the YOLOv4-tiny and applied to use in SAR with several UAVs working in parallel that report back to a human operator upon detection of a possible castaway. The proposed approach has been validated on a test dataset obtained for the purpose of this thesis and the final result shows that it has good capabilities that can be further developed
- Colheita e armazenamento de energia para equipamentos militaresPublication . Panzo, Alcides Leopoldo José; Viegas, Vitor Manuel Rodrigues; Damas, Bruno DuarteA crescente dependência de fontes externas de energia em operações militares representa um desafio logístico e estratégico, especialmente em ambientes remotos ou hostis. A necessidade de soluções energéticas autónomas, sustentáveis e de baixa manutenção tem impulsionado o desenvolvimento de sistemas de colheita de energia capazes de alimentar dispositivos eletrónicos de forma contínua e eficiente. Neste contexto, esta dissertação propõe a análise da viabilidade de um sistema de colheita de energia baseado no módulo BQ25570, alimentado por fontes renováveis de baixa potência, como painéis solares, transdutores piezoelétricos e células de Peltier. O trabalho combina simulações no software TINA-TI com ensaios experimentais, avaliando o desempenho do sistema em condições reais e controladas. Os resultados demonstram que, entre as fontes testadas, apenas o painel solar foi capaz de carregar efetivamente o supercondensador, atingindo os limiares necessários para ativação do circuito. As fontes térmica e piezoelétrica, embora tenham gerado tensão, não apresentaram potência suficiente para iniciar o carregamento. A integração do algoritmo MPPT revelou-se eficaz na otimização da captação solar, enquanto a análise da autodescarga do supercondensador evidenciou limitações em aplicações prolongadas. Este estudo contribui para o avanço na área de sistemas energéticos autónomos, propondo uma solução modular e eficiente, com potencial aplicação em equipamentos militares, sensores remotos e dispositivos IoT. São ainda apresentadas propostas para trabalhos futuros, visando a melhoria da conversão energética e a integração com tecnologias emergentes.
- Comunicação entre veículos robóticos de sub-superfíciePublication . Gambôa, Darso António Adão; Damas, Bruno Duarte; Viegas, Vitor Manuel RodriguesA forte atenuação dos sinais eletromagnéticos na água é a principal razão pela qual a exploração subaquática, a vigilância marítima e outras aplicações, atualmente dependem de cabos submarinos para enviar ou receber dados de um terminal de comunicação. Embora a comunicação acústica se tenha tornado o método de comunicação sem fios padrão para as aplicações subaquáticas devido ao seu longo alcance, elas incorrem em alto custo e têm baixas taxas de dados. A necessidade por comunicações de alto débito binário e largura de banda estimulou a exploração de métodos não acústicos que antes eram negligenciados devido às limitações de distância. Contrariamente aos sistemas acústicos e de radiofrequência, que apresentam limitações como custo, velocidade de propagação das ondas e largura de banda disponível, o que se traduz na taxa de transmissão de dados, a comunicação ótica sem fios é apresentada como solução alternativa para ultrapassar as limitações mencionadas. À vista disso, a solução proposta nesta dissertação baseia-se num sistema de comunicação ótica de baixo custo, viável para as comunicações sem fio subaquática à curta distância entre veículos não tripulados. Assim sendo, um sistema transmissor baseado em LED de alto brilho de 3𝑊 com uma faixa de comprimento de onda entre 460 – 470 𝑛𝑚 e um sistema recetor baseado em fotodíodo com uma sensibilidade espectral entre 400 – 1100 𝑛𝑚, foram desenvolvidos e testados em diferentes canais de comunicação, ao ar livre, num tanque de água doce e por fim na água do mar. O resultado das experiências com o protótipo mostrou com sucesso que, na presença da luz ambiente, a distância de transmissão - receção dos dados chega a 4,5 𝑚 e, na ausência da luz ambiente 5,50 𝑚 ambos com uma taxa de transmissão de 300 𝑏𝑝𝑠. Por fim, o trabalho apresenta sugestões para trabalhos futuros de modo a melhorar o desempenho, a eficiência e a robustez do sistema.
- Gerador elétrico portátilPublication . Vitorino, João Paulo Amaro; Viegas, Vítor Manuel Rodrigues; Damas, Bruno DuarteAtualmente tem-se verificado uma crescente dependência em equipamentos elétricos e eletrónicos, em todos os setores da economia, na investigação científica e até no cidadão comum. O mundo militar não é exceção, recorrendo cada vez mais a estes equipamentos para aumentar a eficiência e eficácia de operações militares. O principal problema destes equipamentos é a sua autonomia, dependente de uma fonte de energia elétrica: ainda que os equipamentos possuam baterias ou outras formas de armazenamento de energia, estas precisam de ser carregadas, tendo uma capacidade de armazenamento geralmente proporcional ao seu peso. Por sua vez, o peso das baterias transportadas por um militar apeado pode afetar de forma negativa a sua agilidade, diminuindo a sua capacidade operacional. Têm vindo a ser desenvolvidas várias fontes de energia elétrica portáteis, visando o seu transporte e utilização por parte de um indivíduo apeado. Os geradores piezoelétricos transformam energia mecânica em energia elétrica, o que permite o aproveitamento de energia cinética dissipada para a produção de energia elétrica. Nesta dissertação foi desenvolvido um protótipo de um gerador piezoelétrico integrado numa bota, passível de ser utilizado por um militar apeado para carregamento dos seus equipamentos elétricos e eletrónicos através do caminhar. Num ritmo de caminhada de um passo por segundo, o protótipo gerou 800.90 µJ de energia por passo, significando que são necessários aproximadamente sete milhões de passos para carregar totalmente uma pilha do tipo AAA. Apesar de o protótipo isolado não se apresentar como uma fonte de energia elétrica eficaz para alimentar os equipamentos de um militar apeado, este pode ser utilizado juntamente com outras fontes de energia elétrica para o mesmo efeito, ou para aumentar a autonomia de sistemas de emergência de localização de indivíduos, tais como sistemas de deteção de Homem ao Mar.
- Instrumentação do Projeto VENT-SUP-ENPublication . Rodrigues, Tiago Vieira; Damas, Bruno Duarte; Peixeiro, Custódio José de OliveiraMudanças climáticas, anormalidades ambientais, escassez de recursos humanos e assuntos de segurança nacional são problemáticas que têm pressionado as comunidades científicas, civis e militares para a investigação e estudo de USV (Unmanned Surface Vehicle). VENT-SUP-EN é um projeto do CINAV que visa a construção de um Veículo Não Tripulado de Superfície, capaz de operar em qualquer ambiente marítimo, como resposta aos problemas atuais. Como contributo para o projeto detalhado deste veículo, o trabalho foi conduzido tendo por base três objetivos: fazer um estudo inicial dos sensores que podem equipar o veículo a ser construído; construir e operacionalizar o sistema de sensores básico para navegação; fazer o projeto, fabrico e teste das antenas do sistema de telecomunicações do veículo. Numa primeira fase, foi feito um estudo sobre os sensores que deverão equipar o veículo, com recurso a uma abordagem teórica, seguindo-se a escolha desses sensores e finalmente a integração dos sensores básicos de navegação (GPS e IMU) no sistema. Para o sistema de telecomunicações foram dimensionadas e otimizadas antenas, de forma a construir um sistema adaptado às especificações impostas. Construíram-se duas antenas: uma na banda dos 433 MHz (monopolo de fios) e outra na banda dos 2,4 GHz (monopolo impresso). Tendo em conta os aspetos teóricos, as antenas foram dimensionadas e otimizadas utilizando programas de simulação numérica, construídas em laboratório, e medidas as suas impedâncias de entrada. Para o protótipo de 2,4 GHz foi ainda medido o diagrama de radiação em câmara anecoica. Como prova de conceito foram integrados os sistemas desenvolvidos, tendo-se realizado testes à capacidade do sistema, com recurso a uma plataforma que simula o mastro do veículo colocado numa embarcação, à medida que esta se afasta da estação em terra. Foram medidos vários parâmetros para que as valências do sistema fossem avaliadas consoante a distância entre a estação em terra e o navio.
- Integração de um sistema de apoio à aterragem de Veículos Aéreos Não Tripulados (UAVs) em naviosPublication . Vieira, Matilde de Macedo Correia; Damas, Bruno Duarte; Santos, Nuno Alexandre Antunes Martins PessanhaOs Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) são utilizados nos dias de hoje em inúmeras aplicações, abrangendo vigilância operacional, reconhecimento em tempo real, atividades humanitárias, entre outras. Os veículos aéreos não tripulados podem ser operados manualmente por um piloto ou autonomamente, com trajetos pré-definidos. A aterragem de veículo aéreo não tripulado em navios apresenta uma dificuldade acrescida devido à área limitada disponível a bordo. Adicionalmente, existem áreas navegáveis em que o sinal Global Positioning System (GPS) pode ter falhas intermitentes de sinal ou sofrer empastelamento, aumentando o desafio de aterragem dos veículos aéreos não tripulados. Consequentemente, torna-se fundamental auxiliar e automatizar a fase de aterragem de veículo aéreo não tripulado em navios, uma vez que é durante este período que ocorre o maior número de acidentes. A presente dissertação explora a visão computacional, aplicando duas câmaras por forma a localizar o veículo, apresentando-se como uma abordagem viável em situações em que ocorra falha de sinal GPS. Foram obtidos três conjuntos de dados reais, com um aparato experimental dedicado para o efeito, através da captura de imagens em três cenários distintos. Um dos cenários envolveu a aquisição de imagens a bordo de um navio da Marinha Portuguesa, evidenciando a diversidade dos dados obtidos. A calibração das câmaras foi efetuada de acordo com o método de Zhang e a determinação dos parâmetros intrínsecos e extrínsecos pelo método Perspective-n-Point. O alinhamento temporal entre as câmaras e os dados de telemetria do veículo aéreo não tripulado, permitem o sincronismo dos dados e uma maior precisão temporal. Os datasets adquiridos foram devidamente anotados para a análise do desempenho nos algoritmos implementados. O dataset disponibilizado é composto por cerca de vinte mil imagens anotadas através de bounding boxes. De forma a demonstrar a aplicação prática do dataset, os dados foram submetidos a duas aplicações distintas, o Filtro de Kalman Estendido e a Triangulação Stereo.
- Localização e navegação em ambientes com disrupção de sinal GNSS, utilizando LIDAR e odometria visualPublication . Rasinhas, Frederico Guilherme Raposo Baptista Alves; Damas, Bruno Duarte; Viegas, Vítor RodriguesUm dos desafios mais prementes no domínio da robótica é o desenvolvimento de sistemas autónomos capazes de estimar continuamente a sua posição e orientação sem depender de referências externas, especialmente face às vulnerabilidades associadas aos Sistemas Globais de Navegação por Satélite (GNSS). Esta necessidade é particularmente evidente em conflitos atuais na Europa e Médio Oriente, onde veículos não tripulados desempenham um papel crescente e essencial. Neste contexto, a presente dissertação centra-se no desenvolvimento de um sistema de localização autónomo robusto, aplicado a um veículo terrestre não tripulado ou Unmanned Ground Vehicle (UGV), o Leo Rover. O objetivo principal consiste em estimar com precisão e robustez a trajetória do veículo utilizando exclusivamente sensores integrados, nomeadamente, um sensor LIDAR, uma câmera, encoders nas rodas e uma Inertial Measuremente Unit (IMU) de baixo custo. A abordagem adotada baseia-se numa fusão sensorial loosely-coupled, onde a pose é inicialmente estimada independentemente através de algoritmos específicos para cada sensor: a odometria visual recorre ao método de fluxo ótico Kanade-Lucas-Tomasi (KLT), sendo a escala relativa determinada pelo ajuste de pontos identificados ao plano do solo; enquanto a odometria LIDAR é obtida através do algoritmo Iterative Closest Point (ICP). Estas estimativas são posteriormente fundidas com medições provenientes das rodas e da IMU através de um Error-State Extended Kalman Filter (ESKF), numa estrutura modular flexível que facilita a integração ou exclusão de sensores adicionais. Para validar a abordagem proposta, foram realizados testes experimentais em ambientes interiores e exteriores, com diferentes níveis de estruturação, visibilidade e condições de iluminação, simulando cenários operacionais realistas. As trajetórias estimadas pelo sistema foram comparadas com medições de referência obtidas a partir de sensores externos, nomeadamente um recetor GNSS e um sistema de posicionamento em ambientes interiores (IPS). Esta comparação permitiu avaliar, de forma rigorosa, a precisão e a robustez do sistema desenvolvido.
- Méto dos da Geometria Diferencial no Estudo da Acústica Submarina na Aproximação GeométricaPublication . Rocha, Alexandre Passeira da; Gatta, Mário Alexandre Pousão da Costa; Damas, Bruno DuarteA presente dissertação visa a sugestão de uma ab ordagem alternativa, e recente, ao estudo da Acústica Submarina e consequente comparação com os princí- pios clássicos. Alicerçada na geometria diferencial e na análise tensorial, e aplicada à aproximação p or raios acústicos no limite das altas frequências da onda sonora, a meto dologia que será apresentada parte de uma p ersp etiva relativista para explicar, física e matematicamente, alguns dos fenómenos mais imp ortantes da acústica em meios aquáticos em movimento. Através de uma analogia evidente com a relatividade esp ecial e geral, passase a encarar o meio aquático, uma parte do o ceano p or exemplo, como uma variedade ou um espaço pseudo-Riemanniano, no qual a métrica, ao incorp orar as variáveis acústicas, define o espaço em si, os co eficientes de conexão p ermitem comparar diferentes p ontos no espaço, o tensor de Riemann afere se existe curvatura ou não, e p or fim os raios acústicos descrevem geo désicas numa esp écie de espaço-temp o (aqui galileano), como na relatividade. A curvatura que os raios sonoros descrevem em meios heterogéneos, derivada da constante alteração da velo cidade do som, é de certa forma identificada com a curvatura que a tra jétória, das partículas ou até mesmo da luz sofre quando o espaço-temp o é curvado p ela interação gravítica com a matéria, na relatividade. Por fim, ap ós to da a revisão teórica p or trás, tanto dos méto dos clássicos como deste méto do alternativo, e o resultante contraste entre os dois, enaltecendo as claras vantagens da geometria diferencial, não só p ela solução mais completa e abrangente que dá para os problemas de acústica, incluindo os mais complicados com uma certa arbitrariedade na corrente dos fluidos, mas tamb ém p elo valor p edagógico e académico que tem p ela aprendizagem de conceitos totalmente novos, pretende prop or-se, para futuros trabalhos, a implementação da meto dologia computacionalmente.
- Modelação, simulação e identificação de parâmetros dinâmicos de um veículo autónomo biomimético de subsuperfíciePublication . Melo, Pedro Dias de; Damas, Bruno Duarte; Viegas, Vítor Manuel RodriguesOs veículos autónomos receberam nas últimas duas décadas a atenção de muitos investigadores e cientistas, o que fez com que a sua evolução fosse notória. Assim, tem ocorrido um largo desenvolvimento na área dos veículos autónomos submarinos o que leva a um aumento da complexidade e a um aproximar dos modelos matemáticos à realidade. A criação de modelos matemáticos realistas ganhou muita preponderância, pois é possível a realização de testes em ambientes controlados sem ser necessária a utilização do veículo em si, diminuindo custos e riscos desnecessários. Os modelos matemáticos são muito diversos e estão dependentes dos graus de liberdade que os veículos possuem. Após uma verificação e aprovação do modelo matemático este é aplicado ao veículo. Paralelamente ao desenvolvimento dos veículos autónomos no geral, também os veículos autónomos biomiméticos têm ganho destaque. Um estudo mais aprofundado da natureza e uma aproximação da mesma revela vários desafios na modelação destes veículos. Um dos objetivos da dissertação é criar um simulador de um veículo autónomo biomimético e estudar o comportamento deste tendo em conta diferentes estímulos. A criação deste simulador reúne vários desafios e como tal a identificação de parâmetros dinâmicos surgiu como um desses desafios. Nesta dissertação é abordado um modelo de veículo autónomo biomimético e a respectiva identificação de parâmetros dinâmicos. A identificação de parâmetros desse modelo permite, a partir de dados reais, estimar os valores correspondentes de cada um desses parâmetros, tais como os hidrodinâmicos ou até mesmo os momentos de inércia. Existem vários parâmetros importantes a retirar do movimento do veículo, sendo que para os obter os valores de posição, velocidade e aceleração são muito importantes pois são estes que “projetam” o veículo no espaço.De forma a identificar estes parâmetros utilizou-se o método dos mínimos quadrados. De forma a aperfeiçoar o método de identificação de parâmetros, os valores dos parâmetros são conhecidos, permitindo assim calcular o erro entre o valor real e o valor obtido pela experiência de movimento. Em ambiente simulado são realizadas diversas experiências para validar o algoritmo de identificação.