Sistema de percepção visual para veículos autónomos aéreos

Esta dissertação aborda o problema de detecção e desvio de obstáculos "SAA- Sense And Avoid" em movimento para veículos aéreos. Em particular apresenta contribuições tendo em vista a obtenção de soluções para permitir a utilização de aeronaves não tripuladas em espaço aéreo não segregado e para aplicações civis. Estas contribuições caracterizam-se por: uma análise do problema de SAA em \UAV's - Unmmaned Aerial Vehicles\ civis; a definição do conceito e metodologia para o projecto deste tipo de sistemas; uma proposta de \ben- chmarking\ para o sistema SAA caracterizando um conjunto de "datasets\ adequados para a validação de métodos de detecção; respectiva validação experimental do processo e obtenção de "datasets"; a análise do estado da arte para a detecção de \Dim point features\ ; o projecto de uma arquitectura para uma solução de SAA incorporando a integração de compensação de \ego motion" e respectiva validação para um "dataset" recolhido. Tendo em vista a análise comparativa de diferentes métodos bem como a validação de soluções foi proposta a recolha de um conjunto de \datasets" de informação sensorial e de navegação. Para os mesmos foram definidos um conjunto de experiências e cenários experimentais. Foi projectado e implementado um setup experimental para a recolha dos \datasets" e realizadas experiências de recolha recorrendo a aeronaves tripuladas. O setup desenvolvido incorpora um sistema inercial de alta precisão, duas câmaras digitais sincronizadas (possibilitando análise de informa formação stereo) e um receptor GPS. As aeronaves alvo transportam um receptor GPS com logger incorporado permitindo a correlação espacial dos resultados de detecção. Com este sistema foram recolhidos dados referentes a cenários de aproximação com diferentes trajectórias e condições ambientais bem como incorporando movimento do dispositivo detector. O método proposto foi validado para os datasets recolhidos tendo-se verificado, numa análise preliminar, a detecção do obstáculo (avião ultraleve) em todas as frames para uma distância inferior a 3 km com taxas de sucesso na ordem dos 95% para distâncias entre os 3 e os 4 km. Os resultados apresentados permitem validar a arquitectura proposta para a solução do problema de SAA em veículos aéreos autónomos e abrem perspectivas muito promissoras para desenvolvimento futuro com forte impacto técnico-científico bem como sócio-economico. A incorporação de informa formação de \ego motion" permite fornecer um forte incremento em termos de desempenho.

Desenvolvimento de módulos para planeamento e controlo de execução de missões de veículos aéreos não tripulados

Com a evolução da tecnologia, os UAVs (unmanned aerial vehicles) são cada vez mais utilizados, não só em missões de risco para o ser Humano, mas também noutro tipo de missões, como é o caso de missões de inspeção, vigilância, busca e salvamento. Isto devese ao baixo custo das plataformas assim como à sua enorme fiabilidade e facilidade de operação. Esta dissertação surge da necessidade de aumentar a autonomia dos UAVs do projeto PITVANT (Projeto de Investigação e Tecnologia em Veículos Aéreos Não Tripulados), projeto de investigação colaborativa entre a AFA (Academia da Força Aérea) e a FEUP (Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto), relativamente ao planeamento de trajetórias entre dois pontos no espaço, evitando os obstáculos que intersetem o caminho. Para executar o planeamento da trajetória mais curta entre dois pontos, foi implementado o algoritmo de pesquisa A*, por ser um algoritmo de pesquisa de soluções ótimas. A área de pesquisa é decomposta em células regulares e o centro das células são os nós de pesquisa do A*. O tamanho de cada célula é dependente da dinâmica de cada aeronave. Para que as aeronaves não colidam com os obstáculos, foi desenvolvido um método numérico baseado em relações trigonométricas para criar uma margem de segurança em torno de cada obstáculo. Estas margens de segurança são configuráveis, sendo o seu valor por defeito igual ao raio mínimo de curvatura da aeronave à velocidade de cruzeiro. De forma a avaliar a sua escalabilidade, o algoritmo foi avaliado com diferentes números de obstáculos. As métricas utilizadas para avaliação do algoritmo foram o tempo de computação do mesmo e o comprimento do trajeto obtido. Foi ainda comparado o desempenho do algoritmo desenvolvido com um algoritmo já implementado, do tipo fast marching.

Networked embedded systems for active flow control in aircraft

Aerodynamic drag is known to be one of the factors contributing more to increased aircraft fuel consumption. The primary source of skin friction drag during flight is the boundary layer separation. This is the layer of air moving smoothly in the immediate vicinity of the aircraft. In this paper we discuss a cyber-physical system approach able of performing an efficient suppression of the turbulent flow by using a dense sensing deployment to detect the low pressure region and a similarly dense deployment of actuators to manage the turbulent flow. With this concept, only the actuators in the vicinity of a separation layer are activated, minimizing power consumption and also the induced drag.

Development of an Unmanned Capsule for large-scale maritime search and rescue

This paper describes the development and testing of a robotic capsule for search and rescue operations at sea. This capsule is able to operate autonomously or remotely controlled, is transported and deployed by a larger USV into a determined disaster area and is used to carry a life raft and inflate it close to survivors in large-scale maritime disasters. The ultimate goal of this development is to endow search and rescue teams with tools that extend their operational capability in scenarios with adverse atmospheric or maritime conditions.

High-Accuracy Low-Cost RTK-GPS for an Unmanned Surface Vehicle

This work presents a low cost RTK-GPS system for localization of unmanned surface vehicles. The system is based on the use of standard low cost L1 band receivers and in the RTKlib open source software library. Mission scenarios with multiple robotic vehicles are addressed as the ones envisioned in the ICARUS search and rescue case where the possibility of having a moving RTK base on a large USV and multiple smaller vehicles acting as rovers in a local communication network allows for local relative localization with high quality. The approach is validated in operational conditions with results presented for moving base scenario. The system was implemented in the SWIFT USV with the ROAZ autonomous surface vehicle acting as a moving base. This setup allows for the performing of a missions in a wider range of environments and applications such as precise 3D environment modeling in contained areas and multiple robot operations.

Personality, emotion and mood simulation in decision making

In this paper is proposed the integration of personality, emotion and mood aspects for a group of participants in a decision-making negotiation process. The aim is to simulate the participant behavior in that scenario. The personality is modeled through the OCEAN five-factor model of personality (Openness, Conscientiousness, Extraversion, Agreeableness and Negative emotionality). The emotion model applied to the participants is the OCC (Ortony, Clore and Collins) that defines several criteria representing the human emotional structure. In order to integrate personality and emotion is used the pleasure-arousal-dominance (PAD) model of mood.

Sistema de visão para percepção e navegação de um UAV Quadrotor

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Data gathering approach in dense sensor networks

Sensor/actuator networks promised to extend automated monitoring and control into industrial processes. Avionic system is one of the prominent technologies that can highly gain from dense sensor/actuator deployments. An aircraft with smart sensing skin would fulfill the vision of affordability and environmental friendliness properties by reducing the fuel consumption. Achieving these properties is possible by providing an approximate representation of the air flow across the body of the aircraft and suppressing the detected aerodynamic drags. To the best of our knowledge, getting an accurate representation of the physical entity is one of the most significant challenges that still exists with dense sensor/actuator network. This paper offers an efficient way to acquire sensor readings from very large sensor/actuator network that are located in a small area (dense network). It presents LIA algorithm, a Linear Interpolation Algorithm that provides two important contributions. First, it demonstrates the effectiveness of employing a transformation matrix to mimic the environmental behavior. Second, it renders a smart solution for updating the previously defined matrix through a procedure called learning phase. Simulation results reveal that the average relative error in LIA algorithm can be reduced by as much as 60% by exploiting transformation matrix.

Global-EDF scheduling of multimode real- time systems considering mode independent tasks

Embedded real-time systems often have to support the embedding system in very different and changing application scenarios. An aircraft taxiing, taking off and in cruise flight is one example. The different application scenarios are reflected in the software structure with a changing task set and thus different operational modes. At the same time there is a strong push for integrating previously isolated functionalities in single-chip multicore processors. On such multicores the behavior of the system during a mode change, when the systems transitions from one mode to another, is complex but crucial to get right. In the past we have investigated mode change in multiprocessor systems where a mode change requires a complete change of task set. Now, we present the first analysis which considers mode changes in multicore systems, which use global EDF to schedule a set of mode independent (MI) and mode specific (MS) tasks. In such systems, only the set of MS tasks has to be replaced during mode changes, without jeopardizing the schedulability of the MI tasks. Of prime concern is that the mode change is safe and efficient: i.e. the mode change needs to be performed in a predefined time window and no deadlines may be missed as a function of the mode change.

The impact of national cultures on international marketing strategy and subsidiary performance of portuguese SME’s

The dynamic of the international business and its multidimensional nature requires the understanding of the complexities of different contexts dictated by cultural differences between countries. The purpose of this paper is to study, in depth howsmall and medium-sized companies develop their international marketing mix strategy in their overseas subsidiaries. We use the theoretical construct of Hofstede (1980, 1991) in the dimensions of Power Distance (PD), Uncertainty Avoidance (UA), Individualism (IND), Masculinity (MASC) and Long-Term Orientation (LTO) to assess the cross cultural differences between countries and the business practices to analyze the adaptation or standardization of the international marketing mix strategy of foreign Portuguese subsidiaries. Ourstudy uses an exploratoryand qualitative methodology. We conducted semi-structured interviews in order to achieve a good understanding ofinternational marketing mix strategy of four companies from different sectors. Our results show that the national cultural differences have great influence in the marketing strategy of the subsidiary. The business practices adjustments in the subsidiary company that proved to be necessary conditions for their performance are conducted by the products augmented offerings concerning the characteristics of the product, design and brand name in order to meet the requirements and specificities of the host country of the subsidiary.

Dimensões para a construção de um curso em b-learning: um estudo de caso

Cet article décrit la méthodologie qui a été employé dans le développement d’un cours de post graduation et qui a eu pour base les critères de qualité dans les dimensions de l’institution, la technologie, le design des media, la pédagogie et l’évaluation. En parallèle, nous avons aussi analyse quelques résultat provenant d’un questionnaire que les étudiants ont répondu et où ils ont identifié les critères de succès. Nous concluons avec quelques suggestions pratiques pour ces qui aimerions proposer des cours em b-learning.

A metodologia quadripolar de investigação científica aplicada em Ciência da Informação: relato de experiência

O texto retrata o percurso metodológico de uma investigação no âmbito científico da Ciência da Informação, com a aplicação do método quadripolar. Explica-se como este dispositivo de investigação proporcionou o conhecimento multidimensional do objeto de estudo. São abordadas em detalhe as componentes envolvidas nos quatro pólos desta metodologia: o epistemológico, o teórico, o técnico e o morfológico. Evidenciam-se as relações dinâmicas entre os quatro pólos, com o pólo epistemológico a enquadrar os referenciais teóricos, que influenciam o contacto com a realidade operado no pólo técnico, o qual determina os resultados do pólo morfológico.

Optimal scheduling of aircrafts’ engines repair process

We address a real world scheduling problem concerning the repair process of aircrafts’ engines by TAP - Maintenance & Engineering (TAP-ME). TAP-ME is the maintenance, repair and overhaul organization of TAP Portugal, Portugal’s leading airline, which employs about 4000 persons to provide maintenance and engineering services in aircraft, engines and components. TAP-ME is aiming to optimize its maintenance services, focusing on the reduction of the engines repair turnaround time.

Estudo relativo à utilização dos Equipamentos de Medida e Precisão (EMP) nas ações de manutenção da frota F-16

Esta dissertação foi realizada, tendo como objecto de estudo a utilização de equipamentos de Medida e Precisão, em diversas áreas da manutenção da Base Aérea Nº 5. Como hipótese de trabalho, no âmbito da dissertação do Mestrado de Engenharia Instrumentação e Metrologia, foi proposta a elaboração de um estudo, tendo em vista, uma melhoria das capacidades da organização demonstrar certos requisitos no âmbito da gestão e controlo de equipamentos de Medida e Precisão. Assim, a metodologia utilizada para a realização desta dissertação, partiu da análise do estado da arte nas normas internacionais, da regulamentação emitida pela Força Aérea Portuguesa e no estudo das práticas em uso na manutenção da Base Aérea Nº 5, assim como, nos atuais meios de execução e controlo dessa gestão num sistema integrado de “gestão de conteúdos”. Foram realizados diversos trabalhos, tendo como objectivo uma melhoria no processo de gestão de Equipamentos de Medida e Precisão, com resultados imediatos, tais como um novo portal de metrologia, e-mail de informação sobre Equipamentos de Medida e Precisão e certificados digitais. Seguidamente, forma apresentados os resultados do estudo e demonstrada a necessidade de implementar um processo de recall, para as acções onde são usados Equipamentos de Medida e precisão. Na dissertação, são utilizadas terminologias aeronáuticas, por as mesmas serem comuns no seio da organização, assim como, consonantes com a prática usual na indústria de manutenção aeronáutica militar no mundo.

Metrologia na inspeção de componentes aeronáuticos

O presente relatório sintetiza as atividades de pesquisa e de campo desenvolvidas no estágio realizado na empresa Caetano Aeronautic, no âmbito da unidade curricular “Dissertação/Projeto/Estágio Profissional do Mestrado em Engenharia de Instrumentação e Metrologia, do Instituto Superior de Engenharia do Porto. O estágio teve como principal objetivo adquirir competências para a realização da inspeção de componentes aeronáuticos, atividade presente ao longo de todo o processo produtivo da empresa. O setor aeronáutico é um setor amplamente tecnológico e o seu Sistema de Gestão de Qualidade tem um vasto suporte documental associado. Numa primeira fase do trabalho foi feito um estudo intensivo do Sistema de Gestão da Qualidade da Caetano Aeronautic, de forma a se perceber quais os documentos inerentes ao sistema e respetivos conteúdos. Em seguida, foi necessário realizar uma análise ao fluxo produtivo da organização, para se perceber todo o processo de produção de um componente aeronáutico e documentação associada. Visto que todo o trabalho de inspeção de componentes exige conhecimentos sólidos na área da Metrologia dimensional, tornou-se fundamental consolidar competências nesta área, objetivo que foi concretizado ao longo do estágio. Com vista a contribuir para o melhoramento do processo de inspeção dos componentes aeronáuticos na empresa, foram identificados e analisados no decorrer do trabalho realizado, os problemas presentes quer ao nível da produção quer da inspeção e feitas propostas de melhoria, postas em prática sempre que possível.