AM - TIA - ENG - EEM - M - Mestrado em Engenharia Eletrotécnica Militar
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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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Identificação de minas terrestres em imagens de infravermelho térmicoPublication . Pimenta, Jorge Leitão; Dias, José Manuel Bioucas; Silva, José Silvestre Serra daEsta dissertação destina-se ao desenvolvimento de uma metodologia para a deteção de minas terrestres em imagens térmicas adquiridas em contexto militar. A deteção das minas em imagens térmicas é condicionada por diversos fatores, tais como: as características das minas, as características do terreno e profundidade a que as mesmas são colocadas. As condições em que as imagens são obtidas influenciam diretamente as metodologias utilizadas para efetuar a deteção automática das minas, através de técnicas de processamento de imagem. A metodologia seguida neste trabalho é composta por duas fases: obtenção de imagens térmicas e o seu processamento. Na primeira fase foram elaborados diversos campos minados para averiguar quais os fatores que influenciam a deteção das minas. Na segunda fase foi feito o processamento de um conjunto de imagens para detetar as assinaturas das minas. Este processamento inclui a classificação com os algoritmos K-Nearest Neighbours (KNN) e máquina de suporte vetorial e parametrização recorrendo a validação cruzada com o método 10-fold. Foi implementada uma segunda abordagem baseada em segmentação com recurso a limiares. Assim, foi possível efetuar uma comparação relativa entre os algoritmos de classificação e o de segmentação. A análise dos resultados obtidos permite identificar como fatores que condicionam a deteção das minas a emissividade das mesmas, a sua profundidade de enterro, a presença de vegetação na superfície do solo e o período do dia em que as imagens são obtidas. A melhor classificação das imagens foi obtida com o classificador KNN para 40 características, selecionadas com Sequential Backward Selection (SBS), recorrendo à métrica de distância da correlação.