AM - TIA - ENG - EEM - Especialidade de Engenharia em Eletrotécnica Militar
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Recent Submissions
- Reconhecimento de Impressões Digitais em Cenário de CrimePublication . Martins, Nuno Daniel Matos; Silva, José Silvestre SerraAs impressões digitais são padrões únicos utilizados como chave biométrica uma vez que permitem identificar inequivocamente um indivíduo, tornando a sua aplicação na área forense uma prática comum. A conceção de um sistema que consiga fazer a correspondência de minúcias em imagens diferentes ainda é um problema aberto, sobretudo quando aplicado a bases de dados de elevada dimensão ou no caso de aplicações em tempo real, através de dispositivos portáteis, aplicáveis a cenários forenses. As impressões digitais recolhidas em cenário de crime pela Guarda Nacional Republicana são processadas manualmente por forma a encontrar aquelas que são relevantes para a resolução do crime. A presente dissertação visa propor uma metodologia que não seja computacionalmente exigente, para que possa ser aplicada em tempo real, por forma a ir de encontro ao trabalho que é realizado manualmente e que consome tempo e recursos humanos. A metodologia proposta inclui quatro etapas: o pré-processamento de imagem utilizando filtros de Gabor orientados; a extração de minúcias com o método dos Números Cruzados e validação das mesmas através da remoção de aglomerados de minúcias e da definição de uma região de minúcias válidas utilizando o envelope convexo e operações morfológicas de erosão; a criação de um modelo que represente cada minúcia de referência através das características de um conjunto de polígonos formados pelas minúcias vizinhas e que incluam a referência; a avaliação da correspondência de minúcias em diferentes imagens utilizando a distância euclidiana entre os modelos criados e um processo de validação tendo por base limites absolutos e relativos aplicados às características dos polígonos. A metodologia proposta foi aplicada a um conjunto de 250 imagens das bases de dados públicas FVC2000 DB1 e FVC2002 DB1, obtendo-se FMR 0% e FNMR 0,06% na primeira e FMR 6,7% e FNMR 9,1% na segunda. O algoritmo foi ainda desafiado perante uma base de dados com 60 imagens criada por via de aplicação de translações e rotações de imagens originais sendo que obteve FMR 2,6% e FNMR 4,4%. Os resultados obtidos indicam que a metodologia proposta é promissora, podendo ser aplicada em tempo real, sem depender de máquinas com elevado poder de processamento e do alinhamento das imagens, mas sugerem que existe espaço para melhoramento futuro nomeadamente a necessidade de ajuste dinâmico dos parâmetros relativos ao número de minúcias correspondentes para considerar a impressão digital como pertencente ao mesmo indivíduo e dos critérios de validação de polígonos, que devem depender das imagens que estão a ser processadas.
- Calibration Techniques for a New Space Radar Cassegrain Antenna Pointing SystemPublication . Bárbara, Nilton José Gomes Rainho; Bergano, José Miguel da Silva; Silva, José Silvestre Serra daEsta tese de mestrado investiga a possibilidade de adequar o sistema de radiotelescópio localizado em Pampilhosa da Serra para integração nos Sistemas de Defesa de Mísseis Balísticos (SDMB). No cerne deste estudo está uma simulação avançada desenvolvida em MATLAB, meticulosamente desenvolvida para capturar a complexidade inerente a trajetórias de mísseis ballisticos e os desafios em rastreá-los usando sistemas de radar. Através de uma série de cenários, a tese de mestrado explorou o desempenho do Filtro de Kalman Estendido (FKE) no rastreamento de mísseis. As Métricas implementadas para avaliar o desempenho e para avaliar a precisão do rastreamento incluem a Raiz do Erro Quadrático Médio (REQM), o Erro Médio Absoluto (EMA) e o Erro Normalizado de Estimação ao Quadrado (ENEE). É de salientar que, em configurações otimizadas de radar, os valores de REQM atingiram valores tão baixos quanto 41 metros, EMA reduziu para 37 metros e ENEE melhorou significativamente para cerca de 1.5. Estas métricas sublinham o profundo impacto das especificações do radar na precisão do rastreamento e sugerem a potencial eficácia do sistema de radar de Pampilhosa da Serra em aplicações SDMB quando configurado adequadamente.
- Advanced Persistent Threat Stage PredictionPublication . Pires, João Pedro Marinho; Correia, Miguel Nuno Dias Alves Pupo; Dias, Luís Filipe Xavier MendonçaAdvanced Persistent Threat (APT) have become one of the primary challenges in cyber defense. Characterized by sophisticated and prolonged attacks, these threats infiltrate networks aiming to steal sensitive data, often remaining undetected for extended periods. This evolution in attack tactics underscores the urgent need for improvements in defense strategies and threat detection. Within the scope of this thesis, a framework named Advanced Persistent Threat Stage Prediction (APTSP) was developed. APTSP is capable of predicting, based on identified threats, the current stage of the attack, as well as the most likely subsequent stage. It also provides insights into the most probable perpetrating APT group, considering known APTs. To achieve this, APTSP takes network data classified by an Intrusion Detection System (IDS) and applies a Markov model to determine the probabilities for the APT stages. It also uses a machine learning model to identify the potential agent responsible for the attack. APTSP was experimentally evaluated on a public dataset, comparing its results with different solutions. APTSP outperformed previous approaches in all the metrics used.
- Clustering Dynamically-Defined NetFlow and Windows Event Features for Intrusion DetectionPublication . Pinheiro, João Pedro Esteves; Correia, Miguel Nuno Dias Alves Pupo; Dias, Luís Filipe Xavier MendonçaNos últimos anos, o mundo tem assistido a um aumento dramático dos ciberataques. O cenário de ameaças está a evoluir sem precedentes, deixando as organizações vulneráveis a ciberataques. Os sistemas de deteção de intrusões (SDIs) têm como objetivo proteger e monitorizar as redes ameaçadas. Os SDIs devem evoluir para defender os sistemas atuais de forma consistente e robusta. O principal objetivo deste trabalho é mostrar as vantagens de incluir os eventos do Microsoft (MS) Windows (EMSW) nos SDIs atuais. Os EMSW fornecem uma representação aprofundada do comportamento das máquinas MS Windows. Este sistema implementa a extração dinâmica de características tanto do host como da rede. A única instrução definida pelo utilizador é o número total de características a extrair. Além disso, o sistema seleciona um conjunto fixo de características do host e da rede. O processo de clustering inclui três algoritmos que funcionam em simultâneo. O sistema também explora quatro métodos de deteção de anomalias para ultrapassar a dificuldade de detetar várias vítimas do mesmo ataque. O sistema proposto é avaliado com um dataset artificial e público que contém ambos os tipos de dados. As métricas de avaliação obtidas são depois comparadas com abordagens semelhantes para demonstrar as vantagens da inclusão de EMSW no sistema. Os resultados mostram um aumento do F1-score de 3%, do recall de 5% e da mesma precisão em comparação com a abordagem com melhor desempenho. Os resultados alcançados pelo sistema proposto sublinham as contribuições oferecidas para a área dos SDIs.
- Extending Secure Military Tactical NetworksPublication . Almeida, Daniel Sampaio dos Reis; Chaves, Ricardo Jorge Fernandes; Fernandes, Pedro Manuel MonteiroIn modern military operations, secure communication and data exchange play a pivotal role in ensuring the success of military operations. This thesis presents a exploration of the feasibility of extending classified domains to lower tactical units, since the amount of information soldiers have access to is increasing. The study is structured into three key stages. An review of academic literature provides the foundational understanding of secure communications and military networks, in order to comprehend what technologies exist and what can be done to improve network security. After this, a fieldwork was conducted to gather real-world insights and requirements essential for the extension of classified domains to lower tactical units. This process involves direct engagement with military personnel and command structures. Finally, a tactical network emulation is employed to simulate the conditions and constraints of operational military networks. This allows for a practical assessment of the potential for integrating encryption and secure channels within bandwidth-constrained tactical networks using cipher machines. The results of the emulation reveal that while the addition of encryption is indeed possible, it is essential to recognize the inherent limitations of these networks. As we descend through the network hierarchy, the need for lightweight encryption becomes increasingly pronounced. The thesis also outlines potential avenues for future research, including the implementation of encryption protocols and automatic key sharing in tactical military networks.
- Gestao de m ´ultiplas fontes de recolha de energiaPublication . Gonc¸alves, David Jose Machado; Santos, Pedro Nuno Mendonc¸as dos; Torres, Joao Paulo NetoAs aplicac¸oes da Internet das Coisas aumentam a cada dia que passa, e estas t ˜ em necessidade ˆ de encontrar novas formas de se auto sustentar energeticamente, sem a necessidade de utilizac¸ao de ˜ uma bateria que necessitaria de ser trocada ao longo do tempo. Esta dissertac¸ao procura oferecer uma ˜ alternativa a esse problema, a nao utilizac¸ ˜ ao de uma bateria oferecendo um circuito sustent ˜ avel em ´ termos de energia. Neste trabalho e estudado um circuito elevador de tens ´ ao do tipo indutivo, adaptado para tens ˜ oes ˜ de alimentac¸ao muito baixas, da ordem das centenas de mV. O circuito ˜ e alimentado com 2 fontes de ´ recolha de energia: uma celula solar e um termogerador. Estas fontes fornecem energia e, atrav ´ es de ´ um combinador de energia, sao capazes de alimentar em simult ˜ aneo o circuito. ˆ Este circuito para alem de combinar a energia recolhida de cada fonte, imp ´ oe um fator multiplicativo ˜ na sua sa´ıda. Isto possibilita obter a sa ` ´ıda tensoes que podem atingir os valores de alimentac¸ ˜ ao padr ˜ ao˜ (1.2 e 2.4 V), enquanto que a entrada recebe apenas centenas de mV. E ent ´ ao poss ˜ ´ıvel trabalhar com baixa potencia mas conseguir alimentar circuitos comerciais ou circuitos em tecnologia CMOS de n ˆ os´ mais recentes.
- Sistema de gestao de potencia para energia recolhida de fontes de RFPublication . Teixeira, Pedro Emanuel Amorim; Santos, Pedro Nuno Mendonc¸a dos; Torres, Joao Paulo NetoO constante crescimento do mercado de aparelhos eletronicos port ´ ateis tem vindo a observar-se ao ´ longo dos anos. Muitos destes aparelhos sao alimentados por baterias que ter ˜ ao de ser substitu ˜ ´ıdas, o que cria inconvenientes ambientais e de custos de manutenc¸ao. ˜ De forma a reduzir estas situac¸oes o conceito de ˜ Energy Harvesting (EH) tem vindo a ser explorado de forma a alimentar estes sistemas atraves de fontes de energia recolhidas do ambiente. ´ Este trabalho tem como objetivo a concretizac¸ao de um prototipo de um sistema de gest ˜ ao de ˜ potencia para energia recolhida de uma fonte de ˆ Radio Frequency (RF) a 2,45GHz, como por exemplo um router ou um AP de comunicac¸ao sem fios. ˜ O trabalho engloba o dimensionamento de uma antena planar para a recolha de energia e, posterior mente, o estudo da retificac¸ao do sinal recolhido, em tecnologia CMOS de 65nm, com vista a alimentar ˜ um bloco de elevac¸ao de tens ˜ ao do tipo ˜ BOOST, incluindo um oscilador em anel para comutac¸ao do ˜ bloco de conversao comutado. O objetivo ˜ e a obtenc¸ ´ ao˜ a sa ` ´ıda do sistema de um sinal de tensao˜ cont´ınuo superior a 1,2V, usando como alimentac¸ao a energia RF proveniente da antena planar.
- Estudo comparativo de diversas nanoantenas óticas e sua integração em biossensoresPublication . Moura, Ricardo Manuel Gonçalves; Torres, João Paulo Neto; Martins, Maria João MarquesA área da nanotecnologia tem uma vasta amplitude e aplicação. Esta tem como base sistemas nanométricos com propriedades muito caraterísticas, podendo ser estas aplicadas, por exemplo, à segurança, saúde, desenvolvimento de armamento e comunicações. O objetivo principal deste trabalho consiste num estudo comparativo de uma nanoantena de tipologia Bowtie para operar com um biossensor e compará-la com outras tipologias já estudadas através da simulação, projeto e modelação deste mesmo biossensor baseado na tipologia referida. Neste trabalho foi realizado um estado da arte acerca de biossensores, nanoantenas óticas, propriedades óticas, agregados de duas antenas e transmissão ótica extraordinária, estudo teórico sobre comportamento dos metais em frequências óticas com respetiva explicação dos modelos de Drude-Lorentz, Brendel-Bormann e Rakic e a propagação de plasmões superficiais numa interface dielétrico-metal. De seguida comparam-se as teorias de difração clássicas de fendas maiores que o comprimento de onda (Fraunhofer, Fresnel e Kirchhoff) e as teorias de fendas menores que o comprimento de onda (Bethe e Bouwkamp). Foi definida a metodologia a seguir para a realização do trabalho, onde se define as diferentes camadas da pele e alguns parâmetros a analisar quando do dimensionamento do biossensor. Foi dimensionada uma nanoantena ótica Bowtie de forma a analisar o seu comportamento em regimes óticos e compará-los com a teoria já existente. Este dimensionamento também serviu para verificar a importância da componente real e imaginária da permitividade elétrica. Em relação aos resultados obtidos, conseguiu-se obter transmissão ótica extraordinária na maioria das estruturas, destacando-se as seguintes: estrutura composta por dielétrico-nanoestrutura-substrato, onde a subestrutura da nanoantena é composta por metal (alumínio) e envolvente de dióxido de silício; estrutura composta por dielétrico-nanoantena-substrato, da qual a subestrutura da nanoantena é composta por dióxido de silício e uma placa de metal por baixo das nanoantenas Bowtie; estrutura com características iguais á primeira mas com o acréscimo de mais dois andares de nanoantenas fazendo um agregado 3x3x3.
- Incorporação de Biossensores no Soldado do FuturoPublication . Jose Miguel Martinho Silva, Jose Miguel Martinho; Torres, Joao Paulo Neto; Martins, Maria Joao MarqueAtualmente, e cada vez mais, a utilizac¸ao de biossensores est ˜ a presente no nosso quotidiano, sendo ´ que a sua aplicac¸ao surge em v ˜ arias ´ areas da nossa sociedade. Como tal, e dada a sua import ´ ancia, ˆ a evoluc¸ao dos mesmos ˜ e uma grande prioridade da comunidade cient ´ ´ıfica, de forma a estabelecer diversas formas de tirar proveito destes e torna-los cada vez mais eficientes. ´ Esta dissertac¸ao insere-se no estudo de biossensores com recurso a el ˜ etrodos pr ´ e-gelificados. ´ Inicialmente, desenvolveram-se testes e experiencias com os componentes com o objetivo de com- ˆ parar, testar e identificar poss´ıveis dificuldades com o microcontrolador da BITalino e os seus sensores, bem como, a compatibilidade com o Arduino Uno e as vantagens e desvantagens da utilizac¸ao deste. ˜ Este trabalho focou-se na analise da capacidade de extrac¸ ´ ao de informac¸ ˜ ao relativa ˜ a qualidade dos ` treinos, estado emocional dos militares, carga e consciencia cognitiva, assim como a condic¸ ˆ ao f ˜ ´ısica do Soldado do Futuro, atraves dos seus sinais biol ´ ogicos, extra ´ ´ıdos e processados pelos biossensores e microcontrolador da BITalino, de forma automatica. Esta an ´ alise materializou-se experimentalmente ´ atraves da classificac¸ ´ ao de dois estados emocionais, calmo e ˜ stress, para os quais se atingiu ate´ 98,18% de exatidao.
- Realidade Aumentada Aplicada ao Sistema de Combate do SoldadoPublication . Gomes, Carlos Filipe Vieira; Esteves, Augusto Emanuel Abreu; Guedes, Tiago Filipe Abreu MouraA presente dissertac¸ao prop ˜ oe a aplicac¸ ˜ ao de Realidade Aumentada ( ˜ RA) no combatente apeado, como uma extensao dos sistemas de Comando e Controlo, habitualmente restritos aos ve ˜ ´ıculos, de modo a aumentar a situational awareness do militar fora de viatura. Foi aplicado um questionario, a 86 ´ militares do Exercito Portugu ´ es, de modo a adquirir os casos de uso de maior interesse e desenhado ˆ um sistema de RA, em Unity, aplicado em Hololens 2. Este sistema foi comparado com o atual sistema do Exercito Portugu ´ es, atrav ˆ es de question ´ arios, entrevistas e m ´ etricas objetivas, por 13 militares com ´ experiencia operacional, do Regimento de Comandos. Num cen ˆ ario de teste onde o militar resgata um ´ refem, o sistema de ´ RA registou usabilidade 25% superior ao sistema atual no System Usability Scale (SUS). No National Aeronautics and Space Administration - Task Load Index (NASA-TLX), verificou-se a diminuic¸ao da Exig ˜ encia F ˆ ´ısica auto-reportada em 34%, a Exigencia Temporal auto-reportada em ˆ 21% e o Esforc¸o auto-reportado em 31%, os tres resultados face ao sistema atual. O sistema proposto ˆ reduziu a exigencia de atenc¸ ˆ ao para manter a ˜ situational awareness, em 21% avaliado atraves do ´ Situation Awareness Rating Technique (SART) e diminuiu o numero de erros do utilizador em 91%.