AM - CET - EE - Engenharia Eletrotécnica
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- Projeto, realização e estudo comparativo de 2 agregados de fendasPublication . Monteiro, João Carlos Ferreira; Martins, Maria João MarquesNo contexto actual, as redes sem fios surgem como uma vertente capaz de disponibilizar os mais variados serviços (Televisão, Internet, Telefone, etc). A crescente procura deste tipo de redes, incentiva o desenvolvimento de projectos nesta área, bem como a optimização de recursos já existentes, com o objectivo de tornar este serviço mais competitivo. Esta dissertação surgiu da ambição de realizar um estudo comparativo de 2 antenas constituídas por guias de onda com fendas em plano ortogonais. As antenas possuem o mesmo número de fendas, diferindo apenas na posição das mesmas: uma tem fendas no plano zx, a outra contém fendas no plano zy. Apresentam ainda divergências no parâmetro offset: a antena com fendas no plano zx necessita do dimensionamento de um offset, enquanto a antena com fendas no plano zy não tem offset. A análise das antenas será baseada em parâmetros característicos como a largura de feixe a -3dB, o ganho nos diferentes planos de polarização e o coeficiente de onda estacionária. Pretende-se projectá-las para que operem na banda de 2,45GHz, realizando as simulações e medidas experimentais correspondentes aos parâmetros em estudo através da utilização do simulador CST MWS e a Câmara Anecóica do DEEC/IST respectivamente. Este estudo tem ainda como objectivos a aquisição de experiência no projecto, realização e prática de antenas; a caracterização, simulação e medição das características de radiação das antenas e por fim o dimensionamento de sistemas de adaptação.
- Célula de medida de viscosidade de líquidosPublication . Regada, Luís Filipe Fonseca; Mata, José Luís Gonçalves Correia da; Martins, Maria João MarquesO objetivo deste trabalho é o projeto, construção e teste de um sistema que permita a medida de viscosidade de líquidos utilizando o método do fio vibrante em regime livre. A principal contribuição original deste trabalho é o modo de controlo do estímulo e aquisição de sinal no contexto da medição de viscosidade, utilizando uma interface gráfica (GUI) onde o utilizador pode controlar o estímulo e a taxa de aquisição do sensor. A Field Programmable Gate Array (FPGA) é utilizada para controlar e sincronizar todo o sistema e fazer a ligação entre a interface gráfica e o hardware desenvolvido para condicionar o sinal de estímulo do fio vibrante e de resposta do fio vibrante. A amplitude eficaz máxima de corrente a estimular o fio vibrante permite utilizar fios vibrantes com um diâmetro maior e efetuar medições em líquidos mais viscosos. Utilizando o protótipo desenvolvido para adquirir a resposta do fio vibrante fez-se o ajuste dos pontos experimentais à equação que descreve o comportamento teórico da resposta do fio vibrante, obtendo-se valores de frequência e amortecimento da resposta do fio vibrante com um desvio padrão de e respetivamente, permitindo assim calcular a viscosidade do líquido em estudo.
- Projeto de uma antena para controlo wireless de um robotPublication . Soeiro, Gonçalo Correia; Martins, Maria João MarquesA comunicação e transmissão de informação sem fios tornou - se uma realidade cada vez mais utilizada pelas sociedades contemporâneas. A nível profissional, as forças armadas de cada país acharam conveniente modernizar os seus meios, por forma a aumentar a eficiência e a segurança em determinadas tarefas. Nesse sentido, o Exército português adquiriu um robot (ROVIM) cuja função é desempenhar ações de reconhecimento e vigilância de modo a obter informações de forma segura. O objetivo desta dissertação é dimensionar e construir uma antena para controlo wireless do robot (ROVIM). As especificações técnicas desta antena requerem dois modos de operação, um com uma largura de feixe larga e outro com uma largura de feixe estreita. Para alcançar esses objetivos dimensionou-se e construiu-se duas antenas. Na dissertação são construídas duas antenas, a primeira é uma antena Yagi – Uda convencional e a segunda é uma antena com uma estrutura nova que permite a regulação do ganho e da largura de feixe a -3 dB. A primeira antena será o modelo base da segunda antena, que apresenta a inovação do controlo das caraterísticas de radiação. Esse controlo é possível através da introdução de díodos e do respetivo circuito de polarização na estrutura da antena. Inicialmente, as antenas foram dimensionadas e simuladas recorrendo ao programa de simulação CST MWS, de modo a operarem na banda dos 2,4 GHz. Após a construção das antenas, as caraterísticas de radiação foram medidas recorrendo à câmara anecoica e ao network analyzer, permitindo assim a comparação dos resultados medidos com os simulados.
- Regulador linear de tensão em tecnologia HV-CMOSPublication . Mota, Frédéric Gonçalves da; Martins, Maria João Marques; Santos, Pedro Nuno Mendonça dosAtualmente, assiste-se na nossa sociedade a um recurso e uso massivo de equipamentos eletrónicos portáteis. Este facto, aliado à competitividade de mercado, exigiu o desenvolvimento desses equipamentos com o intuito de melhorar a sua gestão de potência e, obter, consequentemente, maior autonomia e rendimento. Assim, na gestão de potência de um SoC são os reguladores de tensão que assumem um papel de extrema importância. O trabalho realizado ao longo da presente dissertação pressupõe o projeto de um regulador linear de tensão do tipo LDO em tecnologia HV-CMOS, capaz de suportar tensões de entrada de 12V com vista à alimentação de blocos funcionais RF-CMOS com 3,3V e uma corrente de 100mA. Foi implementado através do processo CMOS de 0.35μm de 50V da Austria Micro Systems. A corrente de quiescente do regulador linear de tensão que determina a eficiência de corrente é de 120,22μA. Possui uma eficiência de corrente de 99,88% e um rendimento de 82,46% quando a tensão mínima de entrada é utilizada. O regulador linear de tensão possui uma tensão de dropout de 707mV. A estabilidade do sistema é mantida mesmo com transições de carga de 10μA para 100mA. O regulador possui um tempo de estabelecimento inferior a 2,4μs e uma variação da tensão de saída relativamente ao seu valor nominal inferior a 18mV, ambos para o pior caso. Porém, este regulador possui um undershoot e um overshoot de +- 1,85V.
- Piloto automático: Sistema de navegação autónomaPublication . João, Filipe Alexandre Valdeira,; Gerald, José António Beltran,Desde o início do crescente interesse na área de robótica que a navegação autónoma se apresenta como um problema de complexa resolução que, por isso, desperta vasto interesse no meio científico. Além disso, as capacidades da navegação autónoma aliadas à robótica permitem o desenvolvimento de variadas aplicações. O objectivo da navegação autónoma é conferir, a um dispositivo motor, capacidade de decisão relativa à locomoção. Para o efeito, utilizam-se sensores, como os sensores IMU, o receptor GPS e os encoders, para fornecer os dados essenciais à navegação. A dificuldade encontra-se no correcto processamento destes sinais uma vez que são susceptíveis a fontes de ruído. Este trabalho apresenta um sistema de navegação autónomo aplicado ao controlo de um robot. Para tal, desenvolveu-se uma aplicação que alberga todo o sistema de localização, navegação e controlo, acrescido de uma interface gráfica, que permite a visualização em mapa da movimentação autónoma do robot. Recorre-se ao Filtro de Kalman como método probabilístico de estimação de posição, em que os sinais dos vários sensores são conjugados e filtrados. Foram realizados vários testes de modo a avaliar a capacidade do robot atingir os pontos traçados e a sua autonomia no seguimento da trajectória pretendida.
- Comunicações tácticas e de emergência por propagação por efeito NVISPublication . Rocha, Renato Gonçalves; Baptista, António Carlos de Campos Simões; Martins, Maria João MarquesO presente trabalho tem como objectivo projectar e construir uma antena que opere em onda curta, HF, e que explore a propagação na ionosfera por efeito NVIS, de modo a permitir o estabelecimento de comunicações de curta distância em situações tácticas e de emergência. Este projecto pode ter bastante interesse para o Exército Português, em teatros de operações em que o terreno seja bastante acidentado, como por exemplo o Afeganistão ou o Kosovo. A antena projectada e construída é composta por dois dipolos cruzados, com uma tipologia em v invertido, por forma a ser efectuada uma ligação de curta distância, com ângulos de elevação que podem atingir cerca de 88º a 89º para distâncias da ordem da dezena de quilómetros. Foi efectuado o dimensionamento teórico, a simulação do diagrama de radiação e posteriormente procedeu-se à construção e ensaio da antena, com resultados bastante satisfatórios.
- Sistema de detecção de posiçãoPublication . Miranda, Óscar Manuel Carvalho de; Baptista, António Carlos de Campos Simões; Martins, Maria João MarquesO trabalho a desenvolver nesta Dissertação enquadra-se no âmbito do projecto FIREND®, no qual se pretende projectar uma munição que permita a colaboração da artilharia no combate a incêndios florestais. Essa munição deve libertar uma substância, que possibilite o retardamento da expansão do fogo ou mesmo a sua extinção. A presente Dissertação descreve um sistema de altimetria que permite o accionamento da munição antes do seu embate com o solo. O sistema de altimetria utiliza um laser e o método de medida de distâncias conhecido por telemetria por impulsos. Na telemetria por impulsos o sistema tem basicamente um emissor laser e um foto-receptor. A distância é calculada através da medida do tempo de voo de um impulso emitido pelo laser, ou seja, do tempo que decorre desde a emissão do impulso até à sua chegada ao foto-receptor após ser reflectido pelo alvo. A colocação do sistema de altimetria na munição impõe um conjunto de restrições ao sistema. Assim as suas dimensões devem ser reduzidas, não necessita de uma precisão de medida muito elevada (~1m), deve ter um custo baixo e deve ser capaz de suportar os valores da aceleração inicial aquando do lançamento da munição.
- Projecto de uma antena para comunicação Wireless do ROVIMPublication . Almeida, Tiago Daniel Sanches de; Marçal, Maria Hermínia Caeiro Costa; Martins, Maria João MarquesA evolução tecnológica leva ao aparecimento de novos meios e novas realidades, revolucionando por completo o mundo. O Exército Português também acompanha esta evolução e adquiriu recentemente vários robôs para serem utilizados na vigilância do teatro de operações. Esta dissertação tem como objectivo dimensionar e construir um protótipo de uma antena que visa fazer a comunicação ,sem fios (wireless) entre o operador e o robô usado na vigilância. Este protótipo tem de permitir ao operador alternar entre várias larguras do lobo principal (-3 dB) e ao mesmo tempo vários ganhos. Nesta dissertação foi projetctada, simulada, construída e testada uma antena usando a técnica dos algoritmos genéticos, que permite alterar a largura do lobo principal (-3 dB) e ao mesmo tempo operar com um determinado ganho para essa largura de feixe, sendo assim possível passar de um lobo “estreito” para um mais “largo”. Inicialmente a antena foi dimensionada e simulada no programa de simulação CST MWS, para operar na banda dos 2,4 GHz. Após ter sido construída, a antena foi testada na câmara anecóica e foi verificado se os diagramas de radiação e o coeficiente de onda estacionária correspondiam aos que tinham sido simulados no CST MWS. Estes dados permitem concluir que os diagramas de radiação e o coeficiente de onda estacionária simulados e medidos são muito próximos, sendo que os valores medidos são sempre melhores que os simulados.
- Integrated architecture for vision-based indoor localization and mapping of a quadrotor micro-air vehiclePublication . Marques, Nuno Miguel dos Santos; Ventura, RodrigoAtualmente os sistemas de pilotagem autónoma de quadricópteros estão a ser desenvolvidos de forma a efetuarem navegação em espaços exteriores, onde o sinal de GPS pode ser utilizado para definir waypoints de navegação, modos de position e altitude hold, returning home, entre outros. Contudo, o problema de navegação autónoma em espaços fechados sem que se utilize um sistema de posicionamento global dentro de uma sala, subsiste como um problema desafiante e sem solução fechada. Grande parte das soluções são baseadas em sensores dispendiosos, como o LIDAR ou como sistemas de posicionamento externos (p.ex. Vicon, Optitrack). Algumas destas soluções reservam a capacidade de processamento de dados dos sensores e dos algoritmos mais exigentes para sistemas de computação exteriores ao veículo, o que também retira a componente de autonomia total que se pretende num veículo com estas características. O objetivo desta tese pretende, assim, a preparação de um sistema aéreo não-tripulado de pequeno porte, nomeadamente um quadricóptero, que integre diferentes módulos que lhe permitam simultânea localização e mapeamento em espaços interiores onde o sinal GPS ´e negado, utilizando, para tal, uma câmara RGB-D, em conjunto com outros sensores internos e externos do quadricóptero, integrados num sistema que processa o posicionamento baseado em visão e com o qual se pretende que efectue, num futuro próximo, planeamento de movimento para navegação. O resultado deste trabalho foi uma arquitetura integrada para análise de módulos de localização, mapeamento e navegação, baseada em hardware aberto e barato e frameworks state-of-the-art disponíveis em código aberto. Foi também possível testar parcialmente alguns módulos de localização, sob certas condições de ensaio e certos parâmetros dos algoritmos. A capacidade de mapeamento da framework também foi testada e aprovada. A framework obtida encontra-se pronta para navegação, necessitando apenas de alguns ajustes e testes.
- Image fusion for the detection of camouflaged peoplePublication . Bento, Nádia Alexandra FerreiraThe use of thermal imaging is a benefit for the Armed Forces. Due to their advantages, they have a large number of applications, including the detection of camouflaged people. For better results, the thermal information can be merged with the color information which allows a greater detail, resulting in a greater degree of security. The present study implemented as pixel level image fusion methods: Principal Components Analysis; Laplacian Pyramid; and Discrete Wavelet Transform. A qualitative analysis concluded that the method which performs better is the one that uses Wavelets, followed by the Laplacian Pyramid and finally the PCA. A quantitative analysis was made using as performance metrics: Standard Deviation, Entropy, Spatial Frequency, Mutual Information, Fusion Quality Index and Structural Similarity Index. The values obtained support the conclusions drawn from the qualitative analysis. The Mutual Information, Fusion Quality Index and Structural Similarity Index are the appropriate metrics to measure the quality of image fusion as they take into account the relationship between the fused image and the input images.
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