Validação Computacional tendo em vista a Interoperabilidade entre os Veículos Aéreos Não Tripulados

Nos dias de hoje, com o contínuo desenvolvimento e inovação no campo dos UAVs (Unmanned Aerial Vehciles), o mundo já tem como adquiridos os benefícios que estes sistemas podem fornecer. Os benefícios obtidos com a aplicação destes sistemas abrange tanto as forças armadas como industrias e organizações civis. Todas as nações e indústrias querem ter uma cota parte no futuro desta tecnologia. Diferentes UAVs foram desenvolvidos, mas estes, diferem em termos de arquitetura e protocolos de comunicação. Protocolos como o STANAG 4586, MAVLink, JAUS e ROS são só alguns exemplos. A proliferação de informação através destes sistemas e as suas consolas de comando e controlo é uma das principais preocupações, principalmente pelas forças armadas. Uma das principais prioridades é combinar forças de diferentes nações, principalmente pelos membros NATO. A necessidade de uma consola para cada tipo de sistema devido à falta de padronização apresenta assim um problema. É conhecida a necessidade de uma padronização em termos de arquitetura por camadas e de comunicação tendo em vista a interoperabilidade entre estes sistemas. Não existe nenhuma que esteja a ser implementada como documento padrão. Pretende-se que o STANAG 4586 seja o documento padrão para os membros NATO e, por conseguinte, todos os esforços estão direcionados em desenvolver sistemas que o consigam implementar. Os diferentes UAVs já existentes possuem o seu próprio protocolo de comunicação e a alteração de toda a sua estrutura não é fácil. A ideia de fazer uma conversão de linguagens como alternativa surge como uma solução teórica ótima. Utilizando um piloto automático que comunica com a sua consola através da linguagem MAVLink esta dissertação tem como objetivo desenvolver um programa computacional que converta as mensagens MAVLink em STANAG 4586 e estudar se o tempo de conversão é operacionalmente válido tendo em conta os requisitos operacionais dos sistemas.

Vigilância e monitorização dos espaços marítimos sob soberania ou jurisdição portuguesa

Portugal tem uma das maiores Zonas Económicas Exclusivas a nível mundial, encerrando este espaço marítimo uma riqueza que ainda não se encontra devidamente aferida, mas que se julga ser enorme. Por ela passam anualmente milhares de navios, com os mais diversos destinos e transportando as mais variadas cargas. A posição geostratégica do país coloca-o no centro de algumas das mais movimentadas rotas marítimas, sendo por isso de extrema importância vigiar e monitorizar as águas portuguesas, por forma a garantir que as leis e regulamentos de direito internacional marítimo são cumpridos e que o interesse nacional é devidamente salvaguardado. Deste modo, a presente dissertação tem como objeto de estudo os sistemas de vigilância e monitorização marítimos, pretendendo constituir-se como um contributo para a melhoria do atual sistema de vigilância e monitorização dos espaços marítimos sob soberania ou jurisdição portuguesa, focando-se, para tal, nos sistemas aéreos e espaciais para a deteção de meios de superfície. Para tal, numa primeira parte considera-se estudar o ambiente marítimo e as ameaças que o afetam. Na segunda parte estudam-se os atuais sistemas que contribuem para o conhecimento situacional marítimo em Portugal culminando na terceira parte com o estudo dos meios e sensores que permitem melhorar a cobertura do espaço marítimo, com o objetivo final de garantir a segurança no mar. Através do estudo realizado foi possível concluir-se que as aeronaves não tripuladas afiguram-se como o futuro mais imediato para o esclarecimento do panorama marítimo, sendo que os satélites surgem numa segunda linha, pois apesar dos seus custos mais elevados, poderão também dar um enorme contributo para o conhecimento situacional marítimo ao serem capazes de cobrir maiores áreas e mais rapidamente.

Integrated architecture for vision-based indoor localization and mapping of a quadrotor micro-air vehicle

Atualmente 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.