AFA - DENG - ACEEC - Trabalhos Finais de Mestrado
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- Implementação de automatismo na transferência e análise de dados de monitorização do helicóptero EH101Publication . Nunes, MarcoO sistema de armas AugustaWestand EH101 "Merlin" é considerado um dos mais modernos e tecnológicos existentes no mundo face aos sistemas avançados que o constituem. O helicopter integra o Health and Usage Monitoring System (HUMS) que permite monitorizar e acompanhar automaticamente a condição e o desgaste dos componentes a bordo e alertar a tripulação em tempo real para eventuais anomalias de componentes em voo. Os dados HUMS gravados em voo podem ser descarregados após cada voo para a Portuguese Ground Station (PGS) onde serão analisados e processados. A PGS consiste num software de gestão e manutenção do helicóptero que faz o registo de atividades de manutenção e o processamento dos dados recolhidos pelos sistemas de monitorização entre outras funções. É um software proprietário de código fechado destinado a correr em ambientes com sistemas operativos Microsoft Windows XP cujo suporte será descontinuado em abril de 2014 Segundo anunciou a Microsoft. Este fato pode comprometer a curto-médio prazo a continuação da utilização da PGS caso a Forc¸a Aérea Portuguesa (FAP) deixe de utilizar o sistema operativo Windows XP, em virtude da atualização do seu sistema operativo base. Além do referido a PGS é um software de código fechado implicando com isso que não é possível à FAP adaptá-lo às necessidades institucionais emergentes, ficando este num futuro próximo obsoleto. Contudo contém algoritmos de processamento de métricas e de dados de monitorização que são fulcrais para tratar os dados recolhidos no helicóptero. Uma vez que não existe um software alternativo à PGS que opere em qualquer plataforma informática e como a sua utilização é necessária para a atualização e processamento dos dados do helicóptero a solução que se apresenta é a criação de uma web application que nâo substituir á na íntegra a PGS mas que faça o download da informação da base de dados. A aplicação designada Sistema de Apoio à Gestão do EH101 (SAGEH) foi desenvolvida em OutSystems, que consiste numa ferramenta atual, flexível e de simples utilização. A SAGEH acede à PGS através de um explorador de internet e assim pode ser utilizada em qualquer sistema operativo além de que permite à FAP ter a total liberdade no controlo das suas funcionalidades. Para tal é feito um estudo dos sistemas a bordo do helicóptero e da PGS, dos dados de entrada e saída dos sistemas assim como da forma e da estrutura em que estes sâo guardados. No final é apresentado o SAGEH juntamente com as suas funcionalidades de visualização de dados e um módulo de análise inteligente de anomalias nos sistemas de transmissão e vibração tornandoa numa ferramenta de grande importância para o apoio e a tomada de decisões na gestão do helicóptero EH101.
- Construção do modelo de comunicação de dados por ARINC 429 das aeronaves C295M da Força Aérea PortuguesaPublication . Lazera, DavidEsta dissertação tem como objectivo o desenvolvimento de uma metodologia de recolha de dados que circulam nos barramentos ARINC 429 da aeronave CASA C295M da Força Aérea Portuguesa. A compreensão do protocolo ARINC 429, dado o seu elevado leque de aplicação na aeronáutica, atribuirá à Força Aérea Portuguesa a capacidade para tomar decisões técnicas nos sistemas aviónicos que utilizem este protocolo numa variedade de sistemas de armas. O conhecimento destes barramentos e a determinação dos seus pontos de acesso permite investigar a origem física de falhas, quer seja em equipamentos intermédios, quer nas cablagens da aeronave. Em termos práticos, com o conhecimento de quais os equipamentos que comunicam nesta linguagem sabe-se, em termos genéricos, o tipo de informação que transmitem. Contudo desconhece-se especificamente quais os dados que são transmitidos. Desta forma, o método de trabalho foi orientado no sentido de localizar barramentos ARINC 429 da aeronave e fazer o levantamento dos mesmos. Esse processo passou pelo desenvolvimento de uma metodologia, com recurso a uma plataforma, que descodificasse os barramentos ARINC 429. É apresentado em primeiro lugar é estudado o protocolo em questão para compreensão da sua estrutura. Este processo foi essencial para etapa seguinte que consistiu na realização de testes à plataforma escolhida no sentido de avaliar a sua capacidade de resposta em ambientes operacionais semelhantes aos presentes nos sistemas de armas. Posteriormente é apresentado o processo efectuado para o levantamento dos barramentos existentes no sistema de armas C295M, nomeadamente as suas localizações e informação expectável de circularem nesses barramentos. No final apresenta-se a informação digital que foi possível descodificar em cada barramento. Apresentam-se também alguns projetos que necessitam da informação compilada e os resultados obtidos neste trabalho.
- Model and control of a solar tower for energy productionPublication . Kevin, RamosSolar towers are electrical power production systems that use highly concentrated solar radiation as energy source that is collected by means of a heat-transfer fluid. This master thesis studies the application of several control strategies with the aim of maintaining the working fluid at a temperature that maximizes the electrical production. The main difficulties are the nonlinear fluid temperature dynamics, plant thermal constrains, and a variable energy source that cannot be manipulated. The temperature dynamics flow dependence demands for a changing parameter controller that results from a gain scheduling scheme or from a multi-model adaptive control strategy, in which the manipulated variable is adjusted by one of the set of local controllers designed for different operating regimes. The former is accomplished through a Proportional-Integral Controller (PI) control and the latter via Linear Quadratic Gaussian (LQG) optimal control. In addition, the Multistep Multivariable Adaptive Regulator (MUSMAR) control algorithm that adjusts its gains to every plant dynamic change, including parameters, is tested. Although the mentioned control concepts are applied considering the flow as the only manipulated variable, the combination of the latter with the radiation flux reflected by the heliostat field is also studied through PI control. The solar tower electrical power production has a maximum for a given outlet temperature that changes with plant parameters and disturbances. The improvement of production levels is conducted by adjusting the temperature reference with a static optimization procedure.
- Monitorização estrutural com recurso à análise de padrões de speckle em sensores óticos distribuídosPublication . Reis, FilipeA operação segura de uma aeronave é o principal objetivo de qualquer operador, uma vez que qualquer falha estrutural pode dar origem a desastres aéreos o que salienta a importância da monitorização de qualquer tipo de dano. A monitorização de saúde estrutural pode ser definida como o processo de diagnóstico e prognóstico da habilidade de uma estrutura funcionar corretamente e manter a sua integridade estrutural ao longo da sua vida. A saúde estrutural pode ser monitorizada através de tecnologias baseadas em redes de sensores utilizando fibras óticas, uma vez que para além de possibilitarem uma monitorização continua, têm custos reduzidos, não necessitam de grandes manutenções, melhoram o desempenho e segurança da aeronave e estendem o tempo de vida das estruturas garantindo aeronaves mais eficientes e mais atrativas economicamente. Na presente dissertação propôs-se e demonstrou-se a aplicação de um sensor ótico baseado em fibras óticas poliméricas, que permite a deteção de perturbações em estruturas recorrendo à análise de padrões speckle obtidos através da fibra. Desta forma, foram realizados diferentes testes para verificar a capacidade do sensor na identificação de perturbações diretamente na fibra ou numa estrutura metálica, onde foi colocado. De modo a processar os sinais obtidos, calculou-se a correlação entre padrões speckle consecutivos e a intensidade média de cada um desses padrões, de onde se concluiu que este sensor é sensível a qualquer perturbação que ocorra na fibra ou em áreas circundantes, sendo possível estabelecer relações entre os valores de correlação/intensidade e as frequências e/ou amplitudes das perturbações.
- Sistemas de comunicações óticas em espaço livre explorando formatos de modulação avançadosPublication . Carmo, Rui; André, PauloDesde o início do século XXI a evolução das sociedades tem sido marcadamente influenciada pela crescente influência dos recursos tecnológicos, especialmente pelo exponencial crescimento e avanço das Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC). Nesta perspetiva, assume particular destaque a rápida evolução da comunicação digital, verificando-se um aumento exponencial dos requisitos de largura de banda e de capacidade de transmissão. Num futuro próximo, uma das soluções será a transição das comunicações wireless para a sua quinta geração (5G), que representará um importante passo no vertiginoso caminho de evolução das telecomunicações. Neste contexto, a utilização de ligações óticas em espaço livre irão seguramente constituir uma valiosa mais-valia para a melhoria da cobertura, da capacidade e da Qualidade de Experiência global nos datacenter e nos centros urbanos, visto ser uma solução flexível e de baixo custo. Sendo possível propor soluções de backhaul ótico com elevada capacidade, eficiência espectral e energética, mas também com baixo custo por bit. Na presente dissertação realizou-se o estudo de formatos avançados de modulação, com potencialidade de aplicação em sistemas de comunicação ótica em espaço livre, privilegiando-se a possibilidade de utilização de deteção direta. Nesse sentido, será realizado um projeto que consiste na implementação de um módulo de comunicações óticas ponto a ponto de baixo custo, operando na região espectral visível e baseando-se na modulação direta do emissor ótico. Através da modulação de uma subportadora, são utilizados os formatos BPSK e QPSK, permitindo desta forma aumentar a eficiência espetral da ligação. A partir da modulação QPSK foi possível obter um EVM de 1.3%, próximo do limite de deteção, representando um valor ótimo para os objetivos pré-estabelecidos.
- Implementação de fontes de energia renováveis em U/O/S da Força AéreaPublication . Gonçalves, FranciscoO desenvolvimento e a execução da missão da Força Aérea só é possível devido ao emprego da energia, através de equipamentos e sistemas de apoio às atividades operacionais (aviónica, armamento, radares, telecomunicações e sistemas e redes computacionais) e através de sistemas de produção, distribuição e utilização de energia elétrica. A utilização eficiente, racional e sustentável do consumo energético é essencial para o desenvolvimento económico e diminuição dos impactos ambientais. Esta dissertação faz a análise da implementação de fontes de energias renováveis no Campo de Tiro (CT) de Alcochete, ou seja, o trabalho tem a finalidade de avaliar a implementação técnico-económica de uma fonte de energia renovável, a energia solar fotovoltaica, em regime de autoconsumo tendo em conta as características da Unidade. Foi feita uma caracterização da radiação solar e percurso solar na região de Alcochete e do dimensionamento dos módulos fotovoltaicos, dos inversores, dos cabos e dos dispositivos de proteção que constituem o sistema fotovoltaico e respetiva configuração. Na avaliação do projeto foi feita uma estimativa da energia produzida pelo sistema fotovoltaico com as necessidades energéticas do CT de Alcochete e foi considerado o custo do sistema com parâmetros económicos de forma a aferir a viabilidade económica do sistema projetado. Em suma, pretende-se que a dissertação forneça uma base para futuros projetos de implementação de energia solar fotovoltaica nas U/O/S da Força Aérea.
- Qualidade da energia elétrica nas estações de radar da Força AéreaPublication . Costa, Hugo Miguel Gomes Marçalo; Maria Teresa Nunes Padilha de Castro Correia de Barros; Andreia Lopes LeiriaA qualidade da energia elétrica continua a ser alvo de grande preocupação, quer por parte dos fornecedores, como por parte dos consumidores. Estes últimos com especial preocupação no correto funcionamento (e durabilidade) dos seus equipamentos elétricos e eletrónicos. Em particular, os grandes consumidores de energia elétrica, como hospitais e instalações industriais, sentem uma especial preocupação no contínuo e correto funcionamento dos seus equipamentos. Também a Força Aérea, nomeadamente nas suas Estações de Radar, contempla esta preocupação com o correto funcionamento de todos os equipamentos instalados, devido a permanente necessidade de controlar e supervisionar o espaço aéreo nacional. Deste modo, foram instalados em cada uma das Estações de Radar grupos geradores e bancos de baterias ligados a UPS, de modo a garantir o correto e contínuo funcionamento de toda a unidade, aquando de alguma perturbação na qualidade de energia (principalmente na ocorrência de cavas de tensão e interrupções de serviço). Atualmente, o tempo de vida útil do banco de baterias e consideravelmente inferior às indicações do fabricante. Nesta dissertação de mestrado realizou-se a monitorização da qualidade da energia eletrica em três Estações de Radar, de modo a analisar se o problema das baterias estaria relacionado com a qualidade da energia elétrica fornecida. Para tal realizou-se uma monitorização durante 3 meses e realizou-se uma análise das entradas em serviço das UPS face a configuração da mesma em conformidade com as curvas de tolerância das possíveis classes de imunidade dos equipamentos. Por fim, concluiu-se que os resultados obtidos não confirmam a teoria inicial.
- Development of additional sensor capabilities for use in unmanned aerial vehicles under CIDIFAPublication . Parcelas, RafaelVeículos aéreos não tripulados (VANTs) originalmente foram desenvolvidos para aplicações militares que, pela sua natureza não transportam operadores humanos a bordo. Esta dissertação foi realizada no seguimento do projeto Seagull. Este originou da necessidade da geração de um conhecimento situacional marítimo rigoroso e representa um dos esforços da Força Aérea Portuguesa para o cumprimento da sua missão, de acordo com os objetivos definidos pelo Conceito Estratégico de Defesa Nacional. Esta tese tem por objectivo expandir as capacidades já desenvolvidas no projeto Seagull. O trabalho apresentado foi realizado sobre a premissa que o ambiento marítimo é o principal cenário de operação. Assim sendo, um objetivo importante é a capacidade de localizar embarcações a partir dos dados visuais provenientes da aeronave. Cameras equipadas com lentes de parâmetros variáveis revelam-se mais úteis do que as com lentes de parâmetros fixos. As lentes de parâmetros variáveis permitem a um operador obter imagens com melhor qualidade através de ajustes na configuração das lentes, contudo estas não são usualmente usadas em visão computacional devido a dificuldade inerente em modelar variaçães continuas das configurações da camera. Esta tese apresenta uma metodologia para calibração de cameras com zoom variável e a sua utilização numa metodologia de localização geográfica. A metodologia de calibração de cameras apresentada é baseada na técnica de Zhang. Os modelos obtidos dos parâmetros intrínsecos da camera foram testados num equipamento com lentes de zoom numa experiência à escala reduzida do problema da localização geográfica. Utilizando a hipótese da terra-plana, o objetivo desta experiência foi validar tanto os modelos obtidos da calibração como a performance da metodologia para localização de alvos. Identificando a localização em pixeis de um alvo junto com a posição e orientação da camera, as coordenadas de um alvo são determinadas no ”referencial do mundo”. Uma experiência a escala real do problema de localização geográfica foi conduzida na Academia da Força Aérea Portuguesa, onde um conjunto de locais foram selecionados para testar a metodologia desenvolvida. O objetivo desta experiência foi avaliar o trabalho desenvolvido através da determinação das coordenadas geográficas de um alvo nâo cooperativo no solo sob condições reais. Através da comparação de resultados entre as estimativas providenciadas pela metodologia de localização geográfica proposta e as coordenadas GPS dos alvos foi possível identificar fatores e causas de erro possíveis de serem mitigadas. Os resultados obtidos das experiências realizadas revelam uma interdependência entre os parâmetros intrínsecos da camera utilizada e o seu zoom. A metodologia de localização geográfica apresenta resultados promissores para ser utilizada em ambiente marítimo. Contudo, os erros experimentais observados foram categorizados em três fatores. O primeiro fator verificado foi as limitações dos modelos obtidos da calibração da camera. O segundo fator foi a diferença de alturas entre a altitude acima do solo da camera e a altitude acima do alvo. O terceiro e último fator é a influência dos fatores ambientais no ruído da imagem e a sua sensibilidade à prespectiva da imagem para a captura do alvo.
- Sistema de comunicações de emergência via ionosfera para ligação ANPC-Pedrógão GrandePublication . Grou, RafaelEste trabalho teve como inspiração a tragédia que assolou o país em 2017, em que, resultado de falhas no sistema de comunicações existente para situações de emergência, milhares de pessoas acabaram por ser vítimas de um incêndio de proporções gigantescas. Como tal, surgiu a ideia de criar um sistema de comunicações alternativo, para que possa ser acautelada a comunicação entre entidades responsáveis em Portugal, caso o sistema em vigor volte a falhar. Esta dissertação tem como objetivo o estudo de um sistema de comunicações que permita que seja feita uma comunicação viável e de qualidade entre vários pontos do país, quer em situações de catástrofe natural, quer em possíveis cenários de conflito. Então, verificar-se-á se é possível fazer uma ligação entre a sede da ANPC, na Amadora, e a sede dos BV de Pedrógão Grande, através de uma comunicação NVIS. Neste estudo usou-se um dipolo de meia-onda para fazer a transmissão do sinal, e uma antena AS-2259/GR para fazer a receção do sinal. Foram calculados os dados referentes à ligação pretendida e, após os cálculos do ângulo de elevação e da atenuação referente à ligação em estudo, chegou-se à conclusão que, para uma potência de alimentação de 20 W, será possível fazer a ligação entre a ANPC e Pedrógão Grande com grande viabilidade, uma vez que a sensibilidade calculada na receção acaba por ser relativamente superior à sensibilidade necessária para que seja feita uma comunicação com qualidade.
- Estudo, desenvolvimento e implementação de uma solução para receber e enviar sinais de voz na banda aeronáutica através de um Software Defined Radio (SDR) a bordo de uma aeronave não-tripuladaPublication . Glória, AndréEste trabalho está enquadrado na missão do Centro de Investigação da Academia da Força Aérea (CIAFA) e tem como principal objetivo desenvolver uma solução, que permita a comunicação de voz em banda aeronáutica entre os operadores do Unmanned Aerial Vehicle (UAV), outras aeronaves e Ground Stations (GS). Numa fase inicial, são estudadas a transmissão e receção na banda aeronáutica e as opções de hardware e software disponíveis para a aplicação considerada. De seguida, são apresentadas as dimensões do UAV ANTEX-X02 Alfa Extended, com destaque para a zona de payload, seguido da análise dos seus sistemas. O desenvolvimento do sistema foi realizado de forma modular: i) determinação dos requisitos do sistema; ii) receção do sinal analógico de voz modulado em amplitude através de um Software Defined Radio (SDR); iii) envio de sinais analógicos de voz modulados em amplitude através de um SDR; iv) envio e receção de sinais de voz através de uma ligação digital via Internet Protocol (IP). A validação da implementação é realizada de forma independente, para cada um dos módulos desenvolvidos. Finalmente, demonstra-se o funcionamento do sistema completo, recorrendo a uma implementação de software que articula os diferentes módulos. A solução final implementada, permite a um operador de sistemas UAV realizar comunicações de voz através do sistema instalado. Porém, demonstra-se o funcionamento da implementacão através de um conjunto de testes elaborados com o propósito de simular a operação da aeronave. Estes testes são posteriormente analisados e são feitas recomendações para aplicações futuras.