Occurrence of storm-generated bedforms along the inner continental shelf - Southeastern Brazil

Levantamentos sonográficos desenvolvidos em duas áreas da plataforma interna adjacente ao estado do Espírito Santo revelam formas de fundo cuja origem é fortemente relacionada a eventos de tempestades. Estas são caracterizadas por alternâncias de bandas de areias finas sobrepostas, de forma alternada, a um fundo de areias grossas, gerando manchas de areias grossas intercaladas abruptamente com faixas de areias finas a profundidades de 25-30 m para GUA e de 05-08 m para BES. Em ambas as áreas as faixas de areias grossas apresentam marcas de ondulação geradas por ondas com orientação levemente paralela a linha de costa. A sedimentologia de GUA é composta por areias finas a muito finas lamosas carbonáticas com cascalhos siliciclásticos e a de BES por areias grossas e médias com cascalhos biodetríticos. Desta forma, é clara a ação de correntes/ondas de tempestade no fundo marinho de GUA e de BES; porém, a classificação quanto ao comportamento hidrodinâmico e ao transporte de sedimento é necessária para as estimativas sobre a formação, transporte e manutenção das feições encontradas.

Estudo comparativo entre sistemas RoF com modulação directa e com modulação externa

O RoF (Radio over Fiber) é uma tecnologia que permite a transmissão de sinais rádio de elevada largura de banda, fornecida pela fibra óptica, e simultaneamente mantêm a característica de mobilidade das redes de comunicação móvel. Esta dissertação de mestrado tem como objectivo estudar, simular e comparar sistemas RoF com modulação directa e com modulação externa, utilizando um sinal WiMAX, por ser uma tecnologia recente e com potencial de utilização futura. Desta forma foram avaliados três tipos de moduladores externos, sendo que o modulador EA (Electro-Absorption) é o que permite obter melhores valores de EVM e de SNR devido ao facto deste ter menores perdas de inserção na fibra. Da comparação entre o esquema com modulação directa e o esquema com modulação externa, é possível concluir que para larguras de banda mais baixas a utilização de modulação directa é mais eficiente que a modulação externa, mas à medida que a largura de banda aumenta a modulação externa apresenta claramente melhor desempenho. Isto deve-se ao facto de a modulação directa produzir mais chirp que a modulação externa, sendo que o chirp limita a largura de banda e o comprimento da fibra. De forma a melhorar o desempenho do sistema com modulação directa foi introduzido uma fibra com compensação de dispersão. Foi possível concluir que a utilização de fibra com compensação de dispersão é uma boa solução quando se pretende transmitir sinais de elevada largura de banda em esquemas com modulação directa.

Study of the Saldanha Massif (MAR, 36 degrees 34 ' N): Constrains from rock magnetic and geophysical data

We present a study of the magnetic properties of a group of basalt samples from the Saldanha Massif (Mid-Atlantic Ridge - MAR - 36degrees 33' 54" N, 33degrees 26' W), and we set out to interpret these properties in the tectono-magmatic framework of this sector of the MAR. Most samples have low magnetic anisotropy and magnetic minerals of single domain grain size, typical of rapid cooling. The thermomagnetic study mostly shows two different susceptibility peaks. The high temperature peak is related to mineralogical alteration due to heating. The low temperature peak shows a distinction between three different stages of low temperature oxidation: the presence of titanomagnetite, titanomagnetite and titanomaghemite, and exclusively of titanomaghemite. Based on established empirical relationships between Curie temperature and degree of oxidation, the latter is tentatively deduced for all samples. Finally, swath bathymetry and sidescan sonar data combined with dive observations show that the Saldanha Massif is located over an exposed section of upper mantle rocks interpreted to be the result of detachment tectonics. Basalt samples inside the detachment zone often have higher than expected oxidation rates; this effect can be explained by the higher permeability caused by the detachment fault activity.

Identificação e análise de movimento humano com ultrassons

Faz-se nesta dissertação a análise do movimento humano utilizando sinais de ultrassons refletidos pelos diversos membros do corpo humano, designados por assinaturas de ultrassons. Estas assinaturas são confrontadas com os sinais gerados pelo contato dos membros inferiores do ser humano com o chão, recolhidos de forma passiva. O método seguido teve por base o estudo das assinaturas de Doppler e micro-Doppler. Estas assinaturas são obtidas através do processamento dos ecos de ultrassons recolhidos, com recurso à Short-Time Fourier Transform e apresentadas sobre a forma de espectrograma, onde se podem identificar os desvios de frequência causados pelo movimento das diferentes partes do corpo humano. É proposto um algoritmo inovador que, embora possua algumas limitações, é capaz de isolar e extrair de forma automática algumas das curvas e parâmetros característicos dos membros envolvidos no movimento humano. O algoritmo desenvolvido consegue analisar as assinaturas de micro-Doppler do movimento humano, estimando diversos parâmetros tais como o número de passadas realizadas, a cadência da passada, o comprimento da passada, a velocidade a que o ser humano se desloca e a distância percorrida. Por forma a desenvolver, no futuro, um classificador capaz de distinguir entre humanos e outros animais, são também recolhidas e analisadas assinaturas de ultrassons refletidas por dois animais quadrúpedes, um canino e um equídeo. São ainda estudadas as principais características que permitem classificar o tipo de animal que originou a assinatura de ultrassons. Com este estudo mostra-se ser possível a análise de movimento humano por ultrassons, havendo características nas assinaturas recolhidas que permitem a classificação do movimento como humano ou não humano. Do trabalho desenvolvido resultou ainda uma base de dados de assinaturas de ultrassons de humanos e animais que permitirá suportar trabalho de investigação e desenvolvimento futuro.

Autonomous behaviors for an unmanned mini-aerial vehicle

This thesis aims at addressing the development of autonomous behaviors, for search and exploration with a mini-UAV (Unmanned Aerial Vehicle), or also called MAV (Mini Aerial Vehicle) prototype, in order to gather information in rescue scenarios. The platform used in this work is a four rotor helicopter, known as quad-rotor from the German company Ascending Technologies GmbH, which is later assembled with a on-board processing unit (i.e. a tiny light weight computer) and a on-board sensor suite (i.e. 2D-LIDAR and Ultrasonic Sonar). This work can be divided into two phases. In the first phase an Indoor Position Tracking system was settled in order to obtain the Cartesian coordinates (i.e. X, Y, Z) and orientation (i.e.heading) which provides the relative position and orientation of the platform. The second phase was the design and implementation of medium/high level controllers on each command input in order to autonomously control the aircraft position, which is the first step towards an autonomous hovering flight, and any autonomous behavior (e.g. Landing, Object avoidance, Follow the wall). The main work is carried out in the Laboratory ”Intelligent Systems for Emergencies and Civil Defense”, in collaboration with ”Dipartimento di Informatica e Sistemistica” of Sapienza Univ. of Rome and ”Istituto Superiore Antincendi” of the Italian Firemen Department.

Jamming detection in GNSS signals using the sample covariance matrix.

We propose a blind method to detect interference in GNSS signals whereby the algorithms do not require knowledge of the interference or channel noise features. A sample covariance matrix is constructed from the received signal and its eigenvalues are computed. The generalized likelihood ratio test (GLRT) and the condition number test (CNT) are developed and compared in the detection of sinusoidal and chirp jamming signals. A computationally-efficient decision threshold was proposed for the CNT.

Desenvolvimento e Controlo de um Veículo Autónomo Aéreo Quadrotor

A crescente necessidade de meios de inspecção e recolha de informação de infraestruturas e do meio ambiente natural, origina o recurso a meios tecnológicos cada vez mais evoluídos. Neste contexto, os robôs móveis autónomos aéreos surgem como uma ferramenta importante. Em particular, os veículos aéreos de asa móvel, pela sua manobrabilidade e controlo podem-se utilizar eficazmente em meios complexos como cenários interiores onde o ambiente é parcialmente controlado. A sua utilização em coordenação com outros veículos robóticos móveis e em particular com a crescente autonomia de decisão, permitem uma eficiência elevada, por exemplo, em tarefas de recolha automática de informação, vigilância, apoio a comunicações, etc. A inexistência de um veículo autónomo de asa móvel no cenário multi-robótico desenvolvido pelo Laboratório de Sistemas Autónomos do Instituto Superior de Engenharia do Porto, aliada às suas aplicações referidas, criou a necessidade do desenvolvimento de um veículo desta gama. Identificou-se, pois, o desenvolvimento de um veículo autónomo aéreo do tipo quadrotor com capacidade de vôo base estabilizado como o problema a resolver. Foi efectuado um levantamento de requisitos do sistema, a caracterização de um veículo autónomo aéreo Vertical Take-off and Landing - VTOL, e efectuado um trabalho de pesquisa a fim de possibilitar o conhecimento das técnicas e tecnologias envolvidas. Tendo em vista o objectivo de controlo e estabilização do veículo, foi efectuada a modelização do sistema que serviu não só para a melhor compreensão da sua dinâmica mas também para o desenvolvimento de um simulador que possibilitou a validação de estratégias de controlo e avaliação de comportamentos do veículo para diferentes cenários. A inexistência de controladores de motores brushless adequada (frequência de controlo), originou o desenvolvimento de um controlador dedicado para motores brushless, motores esses utilizados para a propulsão do veículo. Este controlador permite uma taxa de controlo a uma frequência de 20KHz, possui múltiplas interfaces de comunicação (CAN, RS232, Ethernet, SPI e JTAG), é de reduzido peso e dimensões e modular, visto ter sido implementado em dois módulos, i.e., permite a sua utilização com diferentes interfaces de potência. Projectou-se um veículo autónomo aéreo em termos físicos com a definição da sua arquitectura de hardware e software bem como o sistema de controlo de vôo. O sistema de estabilização de vôo compreende o processamento de informação fornecida por um sistema de navegação inercial, um sonar e o envio de referências de velocidade para cada um dos nós de controlo ligados a um barramento CAN instalado no veículo. A implementação do veículo foi alcançada nas suas vertentes mecânica, de hardware e software. O UAV foi equipado com um sistema computacional dotando-o de capacidades para o desempenho de tarefas previamente analisadas. No presente trabalho, são também tiradas algumas conclusões sobre o desenvolvimento do sistema e sua implementação bem como perspectivada a sua evolução futura no contexto de missões coordenadas de múltiplos veículos robóticos.

Advanced instrumentation for superheated liquid detectors in dark matter searches

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Física

Análisis de prestaciones de sistemas de comunicaciones inalámbricas en aplicaciones de robótica: sistema software

Una característica importante de la robótica es la comunicación entre sistema base y robot que puede establecerse de forma remota. Ello representa la base del proyecto que se describe a continuación, el cual se descompone de dos partes, una por cada miembro del proyecto: sistema software y sistema hardware. En el sistema software analizaremos las diferentes tecnologías inalámbricas (características, funcionamiento, seguridad, etc.), se realizará una comparativa de los diferentes módulos de comunicación y finalmente decidiremos aquellos que nos interesa para la implementación en Radiofrecuencia (RF) y Bluetooth. En este sistema también estudiaremos la interfaz gráfica que se utilizará, así como los programas creados en este entorno para realizar las implementaciones. En el sistema hardware trataremos de realizar el control de dos periféricos de forma independiente, un servomotor y un sonar, que nos servirán como ejemplo para analizar una posible comunicación entre varios robots y un PC. Por lo tanto, en este apartado analizaremos a fondo los diferentes componentes que harán posible tanto la comunicación, vía RF y Bluetooth, como el control de los diferentes dispositivos.

Análisis de prestaciones de sistemas de comunicaciones inalámbricas en aplicaciones de robótica: sistema hardware

Una característica importante de la robótica es la comunicación entre sistema base y robot que puede establecerse de forma remota. Ello representa la base del proyecto que se describe a continuación, el cual se descompone de dos partes, una por cada miembro del proyecto: Sistema software y sistema hardware. En el sistema software analizaremos las diferentes tecnologías inalámbricas (características, funcionamiento, seguridad, etc.), se realizará una comparativa de los diferentes módulos de comunicación y finalmente decidiremos aquellos que nos interesa para la implementación en Radiofrecuencia (RF) y Bluetooth. En este sistema también estudiaremos la interfaz gráfica que se utilizará, así como los programas creados en este entorno para realizar las implementaciones. En el sistema hardware trataremos de realizar el control de dos periféricos de forma independiente, un servomotor y un sonar, que nos servirán como ejemplo para analizar una posible comunicación entre varios robots y un PC. Por lo tanto, en este apartado analizaremos a fondo los diferentes componentes que harán posible tanto la comunicación, vía RF y Bluetooth, como el control de los diferentes dispositivos.

Reproducibility and feasibility of a 22 joints ultrasound score in rheumatoid arthritis: a study among rheumatologists with diverse expertise in musculoskeletal ultrasound

Objective: To assess reproducibility and feasibility of amusculoskeletal ultrasound (US) score for rheumatoid arthritis amongrheumatologist with diverse expertise in US, working in private orhospital practice.Methods: The Swiss Sonography in Arthritis and Rheumatism(SONAR) group has developed a semi-quantitative score for RA usingOMERACT criteria for synovitis and erosion. The score was taught torheumatologists trained in US through two workshops. Subsequently,they were encouraged to practice in their office. For the study, we used6 US machines of different quality, each with a different patient.19 readers randomly selected among rheumatologists who haveattended both workshops, were asked to score anonymously at leastone patient. To assess whether some factors influence the score, weasked each reader to answer questionnaire describing his experiencewith US.Results: 19 rheumatologists have performed 29 scans, each patienthaving been evaluated by 4 to 6 readers. Median time for examcompletion was 20 minutes (range 15 to 60 mn). 53% ofrheumatologists work in private practice. Graph 1 show the global greyscale score for each patient. Weighted kappa was calculated for eachpair of reader using stata11. Almost all kappa of poor agreement wereobtained with a low quality device or by an assessor who havepreviously performed less than 5 scores himself.Conclusions: This is the first study to show an US score for RAfeasible by rheumatologists with diverse expertise in US both in privateand hospital practice. Reproducibility seemed to be influenced by thequality of device and previous experience with the score.

Clara cells drive eosinophil accumulation in allergic asthma.

Development of allergic asthma is a complex process involving immune, neuronal and tissue cells. In the lung, Clara cells represent a major part of the "immunomodulatory barrier" of the airway epithelium. To understand the contribution of these cells to the inflammatory outcome of asthma, disease development was assessed using an adjuvant-free ovalbumin model. Mice were sensitised with subcutaneous injections of 10 μg endotoxin-free ovalbumin in conjunction with naphthalene-induced Clara cell depletion. Clara epithelial cell depletion in the lung strongly reduced eosinophil influx, which correlated with decreased eotaxin levels and, moreover, diminished the T-helper cell type 2 inflammatory response, including interleukin (IL)-4, IL-5 and IL-13. In contrast, airway hyperresponsiveness was increased. Further investigation revealed Clara cells as the principal source of eotaxin in the lung. These findings are the first to show that Clara airway epithelial cells substantially contribute to the infiltration of eotaxin-responsive CCR3+ immune cells and augment the allergic immune response in the lung. The present study identifies Clara cells as a potential therapeutic target in inflammatory lung diseases such as allergic asthma.

Subclinical peripheral synovitis detected by echography in patients with axial Spondyloarthritis

Background: patients with axial Spondyloarthritis (SD), even withoutany obvious peripheral joint synovitis, often complain of pain in thejoints of arms and legs. Several musculoskeletal ultrasound (US)scores developed in rheumatoid arthritis have demonstrated theircapacity of discovering subclinical synovitis which were relevant interm of disease activity and for treatment strategies. None of thesescores however have been, to our knowledge, applied tospondyloarthritis patients.Objectives: to determine if subclinical synovitis can be detected byechography in patients with SD and if these synovitis are relevantcompared with RA and controls.Methods: the Swiss Sonography in Arthritis and Rheumatism(SONAR) group has developed a reproducible semi-quantitative scorefor RA using OMERACT criteria for synovitis. The score includes Bmode and Doppler mode. 35 out of 40 enrolled SD patients fulfillingthe 2010 diagnostic criteria were evaluated according to the SONARscore. In none of them, peripheral synovitis was clearly demonstrated,although some have or reported recurrent peripheral joint pain. Thescore was also applied to 20 matched controls and 40 consecutive RApatients (RA). 19 of them were in remission (DAS: <2.6), 10 with alow activity (DAS: 2.6 <>3.4) and 11 with a moderate activity disease(DAS: 3.5 <>5.1). All the patients and the controls had a completeclinical, biological and auto-evaluation assessment (joint pain andswelling counts, DAS28, HAQ, BASDAI BASMI, BASFI, m-SACRAH).The ultra-sonographer was blind to all these parameters.Results: a B mode score >8, was set up as a cut-off value forsignificant synovitis as only 10% of the controls (median: 5.9 ± 2.2)and 90% of active RA had a higher score .34% of SD had significantsynovitis which remained mostly mild. Their median B mode score(12 ± 1.6) was higher but not significantly than in remission Ra (7.1 ±3.4). Only active RA (DAS >3.5) had significant higher echographicscores: B mode (17 ± 11), Doppler score and cumulative score forsynovitis grade >1. BASDAI, BASFI, BASMI, m-SACRAH, DAS28 andCRP were not significantly different in SD patients with or withoutsynovitis.Conclusions: some patients with axial Spondyloarthritis havesubclinical but significant peripheral synovitis detected by echography.The impact of these synovitis remains uncertain as their presencedoes not seem to significantly influence disease activity and functionevaluation tools.

Accelerated MR imaging with spread spectrum encoding

We advocate the use of a novel compressed sensing technique for accelerating the magnetic resonance image acquisition process, coined spread spectrum MR imaging or simply s2MRI. The method resides in pre-modulating the signal of interest by a linear chirp, resulting from the application of quadratic phase profiles, before random k-space under-sampling with uniform average density. The effectiveness of the procedure is theoretically underpinned by the optimization of the coherence between the sparsity and sensing bases. The application of the technique for single coil acquisitions is thoroughly studied by means of numerical simulations as well as phantom and in vivo experiments on a 7T scanner. The corresponding results suggest a favorable comparison with state-of-the-art variable density k-space under-sampling approaches.