Modelagem de séries de monitoramento de nível freático em área de afloramento do sistema aquífero guarani (sag) sob influência de diferentes usos agrícolas da terra

Pós-graduação em Agronomia (Irrigação e Drenagem) - FCA

Expectations and industrial output in Uruguay: Sectoral interdependence and common trends

This paper examines the interdependence between expectations and growth by analysing Uruguayan manufacturing industry, divided for the purpose into four industry groupings differentiated by trade participation and production specialization. The study shows that there is a long-run relationship between industrialists' expectations and output growth in each grouping. In the most trade-oriented groupings the relationship is one of predetermination, showing how useful expectations are as a guide to sectoral growth. Expectations in the four industrial groupings are shown to follow a common long-run trend, identified with the one guiding the export grouping. Impulse-response simulations derived from a multisectoral vector autoregression (VAR) model confirm the important role of the industries most exposed to international competition in spreading shorter-term shocks.

Estudo de técnicas de análise modal operacional em sistemas sujeitos a excitações aleatórias com a presença de componente harmônico

A metodologia tradicional de identificação de parâmetros na análise modal de estruturas é realizada a partir de sinais medidos de força de entrada e de movimento de resposta da estrutura em condições laboratoriais controladas. Entretanto, quando é necessária a obtenção dos parâmetros modais de estruturas de máquinas em operação, as condições para controlar e medir a excitação nestas situações impossibilita a realização da análise modal tradicional. Neste caso, o teste modal é realizado utilizando somente dados de resposta do sistema. A Análise Modal Operacional (AMO) é um método de extração modal em que nenhuma excitação artificial necessita ser aplicada ao sistema, utilizando-se a própria excitação operacional como entrada para medição da resposta do sistema. A técnica clássica de Análise Modal Operacional NExT considera, para isso, que a excitação operacional do sistema seja um ruído branco. Esta técnica faz a consideração de que as funções de correlação obtidas de estruturas podem ser consideradas como funções de resposta ao impulso e então métodos tradicionais de identificação modal no domínio do tempo podem ser empregados. Entretanto, caso a excitação operacional contenha componentes harmônicos que se sobressaiam, estes podem ser confundidos como modos naturais do sistema. Neste trabalho é demonstrada que através da função densidade de probabilidade da banda estreita contendo o pico de um modo, é possível identifica-lo como natural ou operacional (proveniente da excitação operacional da estrutura). É apresentada também uma modificação no método de identificação modal Exponencial Complexa Mínimos Quadrados (LSCE), passando a considerar sinais harmônicos de freqüências conhecidas presentes na excitação operacional, em um ensaio utilizando a técnica NExT. Para validação desses métodos, utiliza-se um modelo teórico de parâmetros modais conhecidos analiticamente e como estudo de caso experimental, um sistema formado por uma viga bi-apoiada suportando um motor elétrico com desbalanceamento de massa.

Metodologia para estimação da topologia de linhas telefônicas através da análise de medições em uma e em duas portas

Nesta tese é proposta uma metodologia para identificação automática de topologias de linhas telefônicas compostas de uma ou mais seções de linha, as quais são utilizadas em sistemas de linhas digitais de assinante (DSL, do inglês digital subscriber line). Métodos com esta finalidade são fundamentais para a qualificação da linha com o objetivo de instalação do serviço DSL, em especial na atualização para serviços como o VDSL2 ou para adoção de "vetorização". Com o intuito de ser relevante para as operadoras na qualificação de uma rede inteira, composta de milhões de linhas, é fundamental que, além de precisão, métodos de qualificação tenham baixo custo computacional. Os métodos desenvolvidos são baseados nessa premissa e fazem análise da resposta ao impulso e da resposta à reflectometria no domínio do tempo de uma dada linha. Esses sinais são analisados utilizando-se um método de detecção de bordas, baseado em transformada wavelet, para identificar e extrair características de sinal que contenham informação sobre a topologia da linha. Dependendo das características disponíveis, é utilizado um dos três sistemas especialistas desenvolvidos para interpretação dessas informações e identificação da topologia. Estas metodologias são avaliadas através de um conjunto de teste de linhas reais medidas em laboratório. Seus resultados são comparados com os resultados de dois outros métodos implementados a partir da literatura. Os resultados obtidos mostram que os métodos propostos são eficientes na estimação de informações da topologia da linha e possuem reduzido custo computacional quando comparados às implementações das outras técnicas avaliadas.

Aplicação de deconvolução homomórfica a dados sísmicos

Um registro sísmico é frequentemente representado como a convolução de um pulso-fonte com a resposta do meio ao impulso, relacionada ao caminho da propagação. O processo de separação destes dois componentes da convolução é denominado deconvolução. Existe uma variedade de aproximações para o desenvolvimento de uma deconvolução. Uma das mais comuns é o uso da filtragem linear inversa, ou seja, o processamento do sinal composto, através de um filtro linear, cuja resposta de frequência é a recíproca da transformada de Fourier de um dos componentes do sinal. Obviamente, a fim de usarmos a filtragem inversa, tais componentes devem ser conhecidas ou estimadas. Neste trabalho, tratamos da aplicação a sinais sísmicos, de uma técnica de deconvolução não linear, proposta por Oppenheim (1965), a qual utiliza a teoria de uma classe de sistemas não lineares, que satisfazem um princípio generalizado de superposição, denominados de sistemas homomórficos. Tais sistemas são particularmente úteis na separação de sinais que estão combinados através da operação de convolução. O algoritmo da deconvolução homomórfica transforma o processo de convolução em uma superposição aditiva de seus componentes, com o resultado de que partes simples podem ser separadas mais facilmente. Esta classe de técnicas de filtragem representa uma generalização dos problemas de filtragem linear. O presente método oferece a considerável vantagem de que não é necessário fazer qualquer suposição prévia sobre a natureza do pulso sísmico fonte, ou da resposta do meio ao impulso, não requerendo assim, as considerações usuais de que o pulso seja de fase-mínima e que a distribuição dos impulsos seja aleatória, embora a qualidade dos resultados obtidos pela análise homomórfica seja muito sensível à razão sinal/ruído, como demonstrado.

Migração usando equação da onda unidirecional de abertura arbitrária

Neste trabalho avaliamos uma classe de operadores de continuação de campos de onda, baseados em equações unidirecionais e com aplicação direta à migração sísmica. O método de representação de equações de onda unidirecionais, desenvolvido neste trabalho, é válido para abertura angular arbitrária, baseia-se no conceito de rigidez de um semiespaço, na transformação Dirichlet-Neumann e em sua discretização por elementos finitos. O método de construção dos operadores de continuação requer a introdução de variáveis auxiliares cujo número cresce em função da maior abertura angular desejada para o operador. Efetuamos a implementação no domínio do espaço e da frequência o que permite sua imediata paralelização. Baseados em experimentos numéricos, que avaliam a relação de dispersão e a resposta ao impulso do operador, propomos prescrições que permitem especificar o número de variáveis auxiliares e o passo de continuação para o operador de migração. A aplicação do algoritmo nos dados do modelo de domo salino da SEG-EAGE demonstra a capacidade do algoritmo em migrar refletores com forte mergulho em meios com forte variação lateral de velocidade.

Migração FD 3D em profundidade usando aproximação de Padé complexa

A implementação convencional do método de migração por diferenças finitas 3D, usa a técnica de splitting inline e crossline para melhorar a eficiência computacional deste algoritmo. Esta abordagem torna o algoritmo eficiente computacionalmente, porém cria anisotropia numérica. Esta anisotropia numérica por sua vez, pode levar a falsos posicionamentos de refletores inclinados, especialmente refletores com grandes ângulos de mergulho. Neste trabalho, como objetivo de evitar o surgimento da anisotropia numérica, implementamos o operador de extrapolação do campo de onda para baixo sem usar a técnica splitting inline e crossline no domínio frequência-espaço via método de diferenças finitas implícito, usando a aproximação de Padé complexa. Comparamos a performance do algoritmo iterativo Bi-gradiente conjugado estabilizado (Bi-CGSTAB) com o multifrontal massively parallel solver (MUMPS) para resolver o sistema linear oriundo do método de migração por diferenças finitas. Verifica-se que usando a expansão de Padé complexa ao invés da expansão de Padé real, o algoritmo iterativo Bi-CGSTAB fica mais eficientes computacionalmente, ou seja, a expansão de Padé complexa atua como um precondicionador para este algoritmo iterativo. Como consequência, o algoritmo iterativo Bi-CGSTAB é bem mais eficiente computacionalmente que o MUMPS para resolver o sistema linear quando usado apenas um termo da expansão de Padé complexa. Para aproximações de grandes ângulos, métodos diretos são necessários. Para validar e avaliar as propriedades desses algoritmos de migração, usamos o modelo de sal SEG/EAGE para calcular a sua resposta ao impulso.

Migração FFD 3D em profundidade usando aproximação de Padé complexa

Implementações dos métodos de migração diferença finita e Fourier (FFD) usam fatoração direcional para acelerar a performance e economizar custo computacional. Entretanto essa técnica introduz anisotropia numérica que podem erroneamente posicionar os refletores em mergulho ao longo das direções em que o não foi aplicado a fatoração no operador de migração. Implementamos a migração FFD 3D, sem usar a técnica do fatoração direcional, no domínio da frequência usando aproximação de Padé complexa. Essa aproximação elimina a anisotropia numérica ao preço de maior custo computacional buscando a solução do campo de onda para um sistema linear de banda larga. Experimentos numéricos, tanto no modelo homogêneo e heterogêneo, mostram que a técnica da fatoração direcional produz notáveis erros de posicionamento dos refletores em meios com forte variação lateral de velocidade. Comparamos a performance de resolução do algoritmo de FFD usando o método iterativo gradiente biconjugado estabilizado (BICGSTAB) e o multifrontal massively parallel direct solver (MUMPS). Mostrando que a aproximação de Padé complexa é um eficiente precondicionador para o BICGSTAB, reduzindo o número de iterações em relação a aproximação de Padé real. O método iterativo BICGSTAB é mais eficiente que o método direto MUMPS, quando usamos apenas um termo da expansão de Padé complexa. Para maior ângulo de abertura do operador, mais termos da série são requeridos no operador de migração, e neste caso, a performance do método direto é mais eficiente. A validação do algoritmo e as propriedades da evolução computacional foram avaliadas para a resposta ao impulso do modelo de sal SEG/EAGE.

Identification of nonlinear structures using discrete-time Volterra series

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Métodos de identificação e redução de modelos para atenuação de vibrações em estruturas inteligentes

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Impact of biannual rossby waves on the Indian Ocean Dipole

Topex/Poseidon sea surface height anomalies during 1993-2002 are decomposed using 2-D finite impulse response filters which showed biannual Rossby waves (BRWs) in the equatorial Indian Ocean (peak at 1.5 degrees S) and in the southern tropical Indian Ocean (peak at 10.5 degrees S) during Indian Ocean Dipole (IOD) years. Anomalous downwelling BRWs in the equatorial Indian Ocean triggered by the wind stress curl-induced Ekman pumping near the eastern boundary started propagating westward from the eastern boundary in July/August 1993 and 1996, i.e., more than one year prior to the formation of the IOD events of 1994 and 1997 respectively. These strong downwelling signals reach the western equatorial Indian Ocean during the peak dipole time.

AcMus: an Open, Integrated Platform for Room Acoustics Research

This article describes the design, implementation, and experiences with AcMus, an open and integrated software platform for room acoustics research, which comprises tools for measurement, analysis, and simulation of rooms for music listening and production. Through use of affordable hardware, such as laptops, consumer audio interfaces and microphones, the software allows evaluation of relevant acoustical parameters with stable and consistent results, thus providing valuable information in the diagnosis of acoustical problems, as well as the possibility of simulating modifications in the room through analytical models. The system is open-source and based on a flexible and extensible Java plug-in framework, allowing for cross-platform portability, accessibility and experimentation, thus fostering collaboration of users, developers and researchers in the field of room acoustics.

Antennas for the detection of radio emission pulses from cosmic-ray induced air showers at the Pierre Auger Observatory

The Pierre Auger Observatory is exploring the potential of the radio detection technique to study extensive air showers induced by ultra-high energy cosmic rays. The Auger Engineering Radio Array (AERA) addresses both technological and scientific aspects of the radio technique. A first phase of AERA has been operating since September 2010 with detector stations observing radio signals at frequencies between 30 and 80 MHz. In this paper we present comparative studies to identify and optimize the antenna design for the final configuration of AERA consisting of 160 individual radio detector stations. The transient nature of the air shower signal requires a detailed description of the antenna sensor. As the ultra-wideband reception of pulses is not widely discussed in antenna literature, we review the relevant antenna characteristics and enhance theoretical considerations towards the impulse response of antennas including polarization effects and multiple signal reflections. On the basis of the vector effective length we study the transient response characteristics of three candidate antennas in the time domain. Observing the variation of the continuous galactic background intensity we rank the antennas with respect to the noise level added to the galactic signal.

Advanced signal and receiver design for next generation OFDM systems

This thesis deal with the design of advanced OFDM systems. Both waveform and receiver design have been treated. The main scope of the Thesis is to study, create, and propose, ideas and novel design solutions able to cope with the weaknesses and crucial aspects of modern OFDM systems. Starting from the the transmitter side, the problem represented by low resilience to non-linear distortion has been assessed. A novel technique that considerably reduces the Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) yielding a quasi constant signal envelope in the time domain (PAPR close to 1 dB) has been proposed.The proposed technique, named Rotation Invariant Subcarrier Mapping (RISM),is a novel scheme for subcarriers data mapping,where the symbols belonging to the modulation alphabet are not anchored, but maintain some degrees of freedom. In other words, a bit tuple is not mapped on a single point, rather it is mapped onto a geometrical locus, which is totally or partially rotation invariant. The final positions of the transmitted complex symbols are chosen by an iterative optimization process in order to minimize the PAPR of the resulting OFDM symbol. Numerical results confirm that RISM makes OFDM usable even in severe non-linear channels. Another well known problem which has been tackled is the vulnerability to synchronization errors. Indeed in OFDM system an accurate recovery of carrier frequency and symbol timing is crucial for the proper demodulation of the received packets. In general, timing and frequency synchronization is performed in two separate phases called PRE-FFT and POST-FFT synchronization. Regarding the PRE-FFT phase, a novel joint symbol timing and carrier frequency synchronization algorithm has been presented. The proposed algorithm is characterized by a very low hardware complexity, and, at the same time, it guarantees very good performance in in both AWGN and multipath channels. Regarding the POST-FFT phase, a novel approach for both pilot structure and receiver design has been presented. In particular, a novel pilot pattern has been introduced in order to minimize the occurrence of overlaps between two pattern shifted replicas. This allows to replace conventional pilots with nulls in the frequency domain, introducing the so called Silent Pilots. As a result, the optimal receiver turns out to be very robust against severe Rayleigh fading multipath and characterized by low complexity. Performance of this approach has been analytically and numerically evaluated. Comparing the proposed approach with state of the art alternatives, in both AWGN and multipath fading channels, considerable performance improvements have been obtained. The crucial problem of channel estimation has been thoroughly investigated, with particular emphasis on the decimation of the Channel Impulse Response (CIR) through the selection of the Most Significant Samples (MSSs). In this contest our contribution is twofold, from the theoretical side, we derived lower bounds on the estimation mean-square error (MSE) performance for any MSS selection strategy,from the receiver design we proposed novel MSS selection strategies which have been shown to approach these MSE lower bounds, and outperformed the state-of-the-art alternatives. Finally, the possibility of using of Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) in the Broadband Satellite Return Channel has been assessed. Notably, SC-FDMA is able to improve the physical layer spectral efficiency with respect to single carrier systems, which have been used so far in the Return Channel Satellite (RCS) standards. However, it requires a strict synchronization and it is also sensitive to phase noise of local radio frequency oscillators. For this reason, an effective pilot tone arrangement within the SC-FDMA frame, and a novel Joint Multi-User (JMU) estimation method for the SC-FDMA, has been proposed. As shown by numerical results, the proposed scheme manages to satisfy strict synchronization requirements and to guarantee a proper demodulation of the received signal.

Dynamic characterisation of four nine-story large-panel R.C. buildings in Bishkek (Kyrgyzstan): A comparison between experimental ambient vibration analysis and numerical finite element modeling

With the outlook of improving seismic vulnerability assessment for the city of Bishkek (Kyrgyzstan), the global dynamic behaviour of four nine-storey r.c. large-panel buildings in elastic regime is studied. The four buildings were built during the Soviet era within a serial production system. Since they all belong to the same series, they have very similar geometries both in plan and in height. Firstly, ambient vibration measurements are performed in the four buildings. The data analysis composed of discrete Fourier transform, modal analysis (frequency domain decomposition) and deconvolution interferometry, yields the modal characteristics and an estimate of the linear impulse response function for the structures of the four buildings. Then, finite element models are set up for all four buildings and the results of the numerical modal analysis are compared with the experimental ones. The numerical models are finally calibrated considering the first three global modes and their results match the experimental ones with an error of less then 20%.