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.

Inperlys – independente personal location system

O desenvolvimento de sistemas de localização pedestre com recurso a técnicas de dead reckoning tem mostrado ser uma área em expansão no mundo académico e não só. Existem algumas soluções criadas, no entanto, nem todas as soluções serão facilmente implementadas no mercado, quer seja pelo hardware caro, ou pelo sistema em si, que é desenvolvido tendo em conta um cenário em particular. INPERLYS é um sistema que visa apresentar uma solução de localização pedestre, independentemente do cenário, utilizando recursos que poderão ser facilmente usados. Trata-se de um sistema que utiliza uma técnica de dead reckonig para dar a localização do utilizador. Em cenários outdoor, um receptor GPS fornece a posição do utilizador, fornecendo uma posição absoluta ao sistema. Quando não é possível utilizar o GPS, recorre-se a um sensor MEMS e a uma bússola para se obter posições relativas à última posição válida do GPS. Para interligar todos os sensores foi utilizado o protocolo de comunicações sem fios ZigBee™. A escolha recaiu neste protocolo devido a factores como os seus baixos consumos e o seu baixo custo. Assim o sistema torna-se de uso fácil e confortável para o utilizador, ao contrário de sistemas similares desenvolvidos, que utilizam cabos para interligarem os diferentes componentes do sistema. O sensor MEMS do tipo acelerómetro tem a função de ler a aceleração horizontal, ao nível do pé. Esta aceleração será usada por um algoritmo de reconhecimento do padrão das acelerações para se detectar os passos dados. Após a detecção do passo, a aceleração máxima registada nesse passo é fornecida ao coordenador, para se obter o deslocamento efectuado. Foram efectuados alguns testes para se perceber a eficiência do INPERLYS. Os testes decorreram num percurso plano, efectuados a uma velocidade normal e com passadas normais. Verificou-se que, neste momento, o desempenho do sistema poderá ser melhorado, quer seja a nível de gestão das comunicações, quer a nível do reconhecimento do padrão da aceleração horizontal, essencial para se detectar os passos. No entanto o sistema é capaz de fornecer a posição através do GPS, quando é possível a sua utilização, e é capaz de fornecer a orientação do movimento.

Recuperação de informação multimédia em memórias pessoais

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Doutor em Informática pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Distribuição de peixes na microbacia do Ribeirão Grande, Serra da Mantiqueira Oriental, São Paulo, Brasil

Foram amostrados oito pontos de coleta no sistema do Ribeirão Grande (22º47'08"S, 45º28'17"W), de julho de 2001 a abril de 2002. Os peixes foram amostrados quatro vezes em cada ponto, no inverno (julho de 2001), na primavera (outubro de 2001), no verão (fevereiro de 2002) e no outono (abril de 2002). Em cada ponto obteve-se a condutividade, pH, temperatura da água e oxigênio dissolvido, a elevação foi obtida em metros utilizando-se de um receptor GPS. A dimensão da distribuição espacial foi a principal fonte de variabilidade na distribuição de peixes no sistema do Ribeirão Grande. Foi capturado um total de 37 espécies e as dez espécies mais abundantes correspondem a quase 90% do total capturado. Pareiorhina rudolphi foi capturada principalmente na encosta; Characidium lauroi, Trichomycterus itatiayae, Neoplecostomus microps, Astyanax scabripinnis, Taunaya bifasciata e Harttia carvalhoi foram capturadas no pediplano; Characidium alipioi, Imparfinis minutus e Loricariichthys sp. foram capturadas na planície do vale. Os pontos amostrais P6 e P7, localizados na transição entre tributários e o canal principal, foram considerados um ecótono, onde a diversidade de espécies foi mais alta.

Desarrollo de una aplicación web para representación de datos de posicionamiento

En aquesta memòria s’explica el desenvolupament d’una eina útil que permet a l’usuari visualitzar en l’aplicació Google Maps les dades de posicionament captats en una sessió GPS. En aquest projecte, hem dissenyat una aplicació Web en la qual recollim les dades ingressades per l’usuari mitjançant un formulari. Un cop emmagatzemades aquestes dades en el servidor, la nostra eina hi executa l’aplicació encarregada del càlcul de les posicions. Aquesta és un script desenvolupat en MATLAB, que s’encarrega d’interpretar les dades subministrades per l’usuari, amb les quals es poden calcular les coordenades captades pel receptor GPS. Una vegada calculades, el software les emmagatzema en el servidor, en un arxiu .xml, que serà el que posteriorment interpretarà Google Maps gràcies al seu API. D’aquesta manera, l’usuari obtindrà el resultat visual de la sessió GPS que hagi decidit carregar sense necessitat des disposar de cap software específic per a la interpretació i el càlcul de les dades que hi ha capturat.

Creació d’un programa informàtic per al monitoratge dels paràmetres de treball i a l’ajut al guiatge d’un tractor agrícola

L’objectiu projecte és desenvolupar un sistema d’ajut al guiatge universal adaptable a qualsevol vehicle que permeti incrementar significativament l’eficiència de les feines a realitzar per la maquinària al camp. El sistema proposat es pot configurar d’acord amb les característiques de la maquinària o de la tasca a realitzar i és capaç de guiar en línia recta i crear paral·leles a la passada recta de referència. Un altre objectiu és millorar el rendiment, la fiabilitat i la usabilitat del programari de monitoratge inicial instal·lat al tractor, com també caracteritzar el receptor GPS AgGPS 332 de Trimble® per a comprovar la precisió de l’aparell. Els resultats obtinguts en la millora del programa de monitoratge són molt satisfactoris a l’haver corregit imprecisions de funcionament que en limitaven l’usabilitat. Els resultats obtinguts en la caracterització del receptor AgGPS 332 permeten valorar millor quin tipus de correcció diferencial és més convenient per a la precisió de treball requerida segons el seu cost de posada en marxa i de funcionament.Els resultats obtinguts en la validació de l’ajut al guiatge, han validat el guiatge a 10 metres vista com un ajut al guiatge equivalent al guiatge manual quan la velocitat de treball és de 5 km/h, el tractorista té referències visuals i no està fatigat. Els resultats obtinguts pels guiatges a 3 i 50 metres no són satisfactoris a 5 km/h. Tanmateix, durant el procés de disseny, la realització dels assajos i durant l’anàlisi de resultats s’han identificat algunes mancances i limitacions i es proposen una sèrie de millores per tal de solucionar-les.

Análise quantitativa de pontos de controle para correção geométrica de imagens orbitais

Neste trabalho será feita uma análise da quantidade de pontos de controle para correção geométrica de imagens, mais especificamente, do satélite CBERS-I, utilizando o sensor CCD, através de análises estatísticas para o cálculo da quantidade de pontos e estudo quantitativo através da análise de variância da média dos resíduos obtidos de amostras de tamanhos variados. Os pontos de controle foram coletados com receptor GPS e foi utilizado um modelo polinomial de segunda ordem para a correção geométrica da imagem. Os resultados experimentais obtidos na análise da média para o cálculo da quantidade de pontos mostram que o erro residual tende a se estabilizar para a quantidade de pontos definidos pela estatística. Apresenta-se ao final, considerações iniciais sobre a aplicação desta proposta para diversos outros sensores, permitindo um maior aproveitamento destes na atualização cartográfica e na geração de cartas imagens.

Análise de transformações geométricas para o georreferenciamento de imagens do satélite CBERS-1

Neste trabalho serão descritos métodos e técnicas na análise de transformações geométricas para o georreferenciamento de imagens do satélite CBERS I, utilizando o sensor CCD na região de Porto Alegre, com a utilização das transformações afim e equações projetivas e com o uso de pontos de apoio coletados com receptor GPS. Os resultados experimentais obtidos com as transformações afim e equações projetivas são animadores, recomendando-se então continuar os estudos para as imagens do CBERS-I que pode ser um atalho importante para atualizar a cartografia regional brasileira, pois neste caso do sensor CCD se vislumbra a possibilidade de se gerarem cartas imagens nas escalas de 1:100.000 e 1:50.000.

Avaliação do potencial das imagens quickbird ortorretificadas para o mapeamento das propriedades localizadas na área de expansão e vazios urbanos

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

Distribuição de peixes na microbacia do Ribeirão Grande, Serra da Mantiqueira Oriental, São Paulo, Brasil

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

Estrutura e composição da ictiofauna de riachos do rio Paranapanema, Sudeste e Sul do Brasil

Foram amostrados 17 trechos de riachos com 100 m de extensão, todos de ordem igual ou menor a três, ao longo de ambas as margens do canal principal do Rio Paranapanema, SP e PR. O ponto médio de cada trecho foi georreferenciado via satélite com receptor GPS e o uso de metodologia padronizada de coleta de dados ambientais e peixes (baseada principalmente na pesca elétrica), possibilitou a obtenção das seguintes informações em cada local: 1) composição taxonômica da ictiofauna e contribuição, em termos de número de indivíduos e biomassa, de cada espécie para a ictiofauna local como um todo; 2) documentação fotográfica de espécimes representativos de cada espécie coletada com sua coloração natural; 3) descrição de cada ambiente coletado, com ilustrações fotográficas coloridas, e seus principais parâmetros bióticos e abióticos. No total foram coletados 3.683 exemplares, pertencentes a seis ordens, 16 famílias, 37 gêneros e 52 espécies, com biomassa total de 16,8 kg. Das espécies coletadas, aproximadamente 36% pertencem a ordem Siluriformes, 36% a Characiformes, 11% a Gymnotiformes, 10% a Perciformes, 4% a Cyprinodontiformes e 2% a Synbranchiformes. As espécies mais abundantes em termos de número de indivíduos foram Astyanax altiparanae (15,2%) e Astyanax sp. 1 (12,3%); aquelas com maior biomassa foram A. altiparanae (28%) e Geophagus brasiliensis (13%). A composição da ictiocenose em termos de abundância e biomassa por família indica a predominância expressiva de Characidae, seguida por Loricariidae, Pimelodidae e Cichlidae. Dentre os trechos amostrados, o trecho 14 (24 espécies) e o 13 (cinco espécies), apresentaram a maior e a menor riqueza em espécies, respectivamente, coincidindo com os valores obtidos para o índice de diversidade específica de Shannon-Wienner (H´= 0,99 e 0,32, respectivamente). A riqueza média encontrada foi de 11 espécies por trecho de riacho. Na estimativa de riqueza por extrapolação para o conjunto total de riachos amostrados na bacia do rio Paranapanema, obtivemos um valor de 69 espécies (erro padrão igual a quatro) indicando ser necessário um esforço amostral adicional moderado para atingir a assíntota da curva. Das 52 espécies coletadas, oito (aproximadamente 15% do total) são seguramente novas, cinco (aproximadamente 10% do total) possuem status taxonômico ainda indefinido, enquanto outras três (aproximadamente 6% do total) são espécies introduzidas. Analisando a estrutura trófica e espacial da ictiocenose estudada, as 10 espécies numericamente dominantes nos riachos estudados dividem-se, em ordem decrescente de importância numérica, em quatro guildas: onívoros nectônicos; invertívoros bentônicos; perifitívoros; e onívoros bentônicos. Uma chave de identificação para todas as espécies de peixes coletadas durante este estudo é fornecida ao final deste trabalho.

Estrutura e composição da ictiofauna de riachos da bacia do Rio Grande no estado de São Paulo, sudeste do Brasil

O ponto médio de cada trecho foi georreferenciado via satélite com receptor GPS e o uso de metodologia padronizada de coleta de dados ambientais e peixes (baseada principalmente na pesca elétrica), possibilitou a obtenção das seguintes informações em cada local: 1) composição taxonômica da ictiofauna e contribuição, em termos de número de indivíduos e biomassa, de cada espécie para a ictiofauna local como um todo; 2) documentação fotográfica de espécimes representativos de cada espécie coletada com sua coloração natural; 3) descrição de cada ambiente coletado, com ilustrações fotográficas coloridas, e seus principais parâmetros bióticos e abióticos. No total foram coletados 3.070 exemplares, pertencentes a seis ordens, 18 famílias, 44 gêneros e 64 espécies, com biomassa total de 14,3 kg. Das espécies coletadas, aproximadamente 50% pertencem a ordem Characiformes, 26,5% a Siluriformes, 11% a Perciformes, 6% a Gymnotiformes, 5% a Cyprinodontiformes e 1,5% a Synbranchiformes. As espécies mais abundantes em termos de número de indivíduos foram Astyanax altiparanae (17,4%) e Hypostomus ancistroides (9%); aquelas com maior biomassa foram A. altiparanae (35%) e Geophagus brasiliensis (9%). em termos de abundância e biomassa por família, a composição da fauna de peixes estudada indica a predominância expressiva de Characidae, seguida por Loricariidae e Cichlidae. Dentre os trechos amostrados, o trecho SG6 (26 espécies) e o PG4 (três espécies), apresentaram a maior e a menor riqueza em espécies, respectivamente, coincidindo com os valores obtidos para o índice de diversidade específica de Shannon-Wiener (H'= 1,08 e 0,26, respectivamente). A riqueza média encontrada foi de 12 espécies por trecho de riacho. Na estimativa de riqueza por extrapolação para o conjunto total de riachos amostrados na bacia do Rio Grande, obtivemos um valor de 93 espécies (erro padrão igual a três) indicando ser necessário um esforço amostral adicional moderado para atingir a assíntota da curva. Das 64 espécies coletadas, quatro (aproximadamente 6% do total) são seguramente novas, sete (aproximadamente 11% do total) possuem status taxonômico ainda indefinido, enquanto outras duas (aproximadamente 3% do total) são espécies certamente introduzidas. Analisando a estrutura trófica e espacial da ictiofauna estudada as 10 espécies numericamente dominantes nos riachos amostrados dividem-se, com base em dados de literatura, em ordem decrescente de importância numérica, em cinco guildas: onívoros nectônicos; invertívoros bentônicos; perifitívoros; algívoros e onívoros bentônicos. Uma chave de identificação para todas as espécies de peixes coletadas durante este estudo é fornecida ao final deste trabalho.

Posicionamento por ponto preciso estático e cinemático: implementação e análise

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo e implementação de técnicas de sincronismo de dispositivos para o georreferenciamento de imagens digitais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Concepção, desenvolvimento e aplicação do banco de imagens georreferenciadas no contexto do mapeamento terrestre móvel

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