Comunicações digitais através de ultra-sons em ambientes subaquáticos

Actualmente, as comunicações digitais em ambientes subaquáticos representam uma necessidade humana e um desafio à engenharia de sistemas. A maioria das aplicações dirigidas a meios subaquáticos recorre a sinais acústicos, já que relativamente a sinais de natureza electromagnética ou óptica, os sinais acústicos desfrutam de uma atenuação reduzida. Contudo, os meios subaquáticos possuem um comportamento complexo relativamente à propagação de sinais acústico, sendo caracterizados como canais dispersivos, no domínio do tempo e no domínio da frequência. Como os sistemas acústicos possuem uma largura de banda limitada, requer-se que um sistema de comunicação acústico subaquático seja, simultaneamente, eficiente na gestão dos recursos que possui e eficaz nos mecanismos que implementa para ultrapassar as limitações providenciadas pelo meio. Enquadrada neste âmbito, a presente dissertação propõe uma solução completa de um sistema de comunicação digital. Apresenta-se o dimensionamento de uma plataforma genérica, de baixo custo, que suporta a transmissão e recepção de sinais acústicos num ambiente subaquático. Através desta, verifica-se num meio subaquático real se as características deste ambiente coincidem com a informação presente na respectiva literatura científica. Adicionalmente, são analisadas quais as técnicas de processamento de sinal mais adequadas às comunicações digitais neste meio. Converge-se para uma solução baseada na modulação OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), que alcança uma eficiência espectral de 2,95 bit/s/Hz, a um ritmo binário máximo de 103,288 kbit/s, numa largura de banda de 35 kHz. Através desta técnica, obtém-se elevada robustez aos efeitos de dispersão temporal do canal de comunicação, minimizando de forma eficaz a distorção de sinal devido à interferência inter-simbólica. Esta modulação multi-portadora recorre a sub-portadoras ortogonais, maximizando desta forma a eficiência espectral do sistema. Contudo, a ortogonalidade destas componentes pode ser comprometida pelo espalhamento de Doppler introduzido pelo canal subaquático. Para minimizar este efeito, é implementado um algoritmo adaptativo baseado na técnica LMS (Least Mean Squares).

A denoising approach for iterative side information creation in distributed video coding

In distributed video coding, motion estimation is typically performed at the decoder to generate the side information, increasing the decoder complexity while providing low complexity encoding in comparison with predictive video coding. Motion estimation can be performed once to create the side information or several times to refine the side information quality along the decoding process. In this paper, motion estimation is performed at the decoder side to generate multiple side information hypotheses which are adaptively and dynamically combined, whenever additional decoded information is available. The proposed iterative side information creation algorithm is inspired in video denoising filters and requires some statistics of the virtual channel between each side information hypothesis and the original data. With the proposed denoising algorithm for side information creation, a RD performance gain up to 1.2 dB is obtained for the same bitrate.

Desenvolvimento e validação de um sistema de recolha de sinal eletromiográfico baseado em placa de aquisição

A eletromiografia é, hoje em dia, uma das técnicas mais utilizadas no estudo dos músculos, estando presente em áreas como a medicina, a biomecânica e a fisiologia, possibilitando o desenvolvimento científico e contribuindo para proporcionar melhorias na qualidade da vida humana. Sendo assim, este trabalho apresenta um protótipo de um aparelho de aquisição de sinais eletromiográficos, explicando também toda a teoria, técnicas, componentes utilizadas e softwares que estiveram presentes na sua implementação. De uma forma sucinta, para a aquisição do sinal eletromiográfico usou-se uma placa de aquisição NI-USB 6009 e para a visualização do mesmo recorreu-se ao software LabVIEW. Para validar o sinal adquirido com o equipamento desenvolvido, utilizou-se um outro equipamento, o Biopac MP36 Student Lab System, fazendo-se assim recolhas de sinais eletromiográficos com ambos os equipamentos. Os sinais recolhidos pelos dois equipamentos foram analisados no software Acknowledge 3.9.0 (Biopac Systems, Inc.), podendo observar-se os espetros de frequência correspondentes a cada sinal e retirar valores para posterior análise estatística. Feita essa análise, concluiu-se que não foram detetadas diferenças significativas entre os sinais eletromiográficos recolhidos com ambos os equipamentos, validando-se assim, o equipamento desenvolvido.

Validação da versão brasileira do "Cuestionario para la Evaluación del Síndrome de Quemarse por el Trabajo" em professores

OBJETIVO: Avaliar a validade fatorial e de construto da versão brasileira do "Cuestionario para la Evaluación del Síndrome de Quemarse por el Trabajo" (CESQT). MÉTODOS: O processo de versão do questionário original do espanhol para o português incluiu as etapas de tradução, retrotradução e equivalência semântica. Foi realizada análise fatorial confirmatória e utilizados modelos de equações estruturais de quatro fatores, similar ao da estrutura original do CESQT. A amostra foi constituida de 714 professores que trabalhavam em instituições de ensino da cidade de Porto Alegre, RS, e região metropolitana 2008. O questionário possui 20 itens distribuídos em quatro subescalas: Ilusão pelo trabalho (5 itens), Desgaste psíquico (4 itens), Indolência (6 itens) e Culpa (5 itens). O modelo foi analisado com base no programa LISREL 8. RESULTADOS: As medidas de ajuste indicaram adequação do modelo hipotetizado: χ2(164) = 605,86 (p < 0,000), Goodness Fit Index = 0,92, Adjusted Goodness Fit Index = 0,90, Root Mean Square Error of Approximation = 0,062, Non-Normed Fit Index = 0,91, Comparative Fit Index = 0,92, Parsimony Normed Fit Index = 0,77. O valor de alfa de Cronbach para todas as subescalas foi maior que 0,70. CONCLUSÕES: Os resultados indicam que o CESQT possui validade fatorial e consistência interna adequada para avaliar burnout em professores brasileiros.

Influence of crystallite size of nanophased hydroxyapatite on fibronectin and osteonectin adsorption and on MC3T3-E1 osteoblast adhesion and morphology

The characteristic topographical features (crystallite dimensions, surface morphology and roughness) of bioceramics may influence the adsorption of proteins relevant to bone regeneration. This work aims at analyzing the influence of two distinct nanophased hydroxyapatite (HA) ceramics, HA725 and HA1000 on fibronectin (FN) and osteonectin (ON) adsorption and MC3T3-E1 osteoblast adhesion and morphology. Both substrates were obtained using the same hydroxyapatite nanocrystals aggregates and applying the sintering temperatures of 725ºC and 1000ºC, respectively. The two proteins used in this work, FN as an adhesive glycoprotein and ON as a counter-adhesive protein, are known to be involved in the early stages of osteogenesis (cell adhesion, mobility and proliferation). The properties of the nanoHA substrates had an important role in the adsorption behavior of the two studied proteins and clearly affected the MC3T3- E1 morphology, distribution and metabolic activity. HA1000 surfaces presenting slightly larger grain size, higher root-mean-square roughness (Rq), lower surface area and porosity, allowed for higher amounts of both proteins adsorbed. These substrates also revealed increased number of exposed FN cell-binding domains as well as higher affinity for osteonectin. Regarding the osteoblast adhesion results, improved viability and cell number were found for HA1000 surfaces as compared to HA725 ones, independently of the presence or type of adsorbed protein. Therefore the osteoblast adhesion and metabolic activity seemed to be more sensitive to surfaces morphology and roughness than to the type of adsorbed proteins.

Adaptação transcultural Portugal-Brasil do Inventário de Burnout de Maslach para estudantes

OBJETIVO: Realizar a adaptação transcultural da versão em português do Inventário de Burnout de Maslach para estudantes e investigar sua confiabilidade, validade e invariância transcultural. MÉTODOS: A validação de face envolveu participação de equipe multidisciplinar. Foi realizada validação de conteúdo. A versão em português foi preenchida em 2009, pela internet, por 958 estudantes universitários brasileiros e 556 portugueses da zona urbana. Realizou-se análise fatorial confirmatória utilizando-se como índices de ajustamento o χ²/df, o comparative fit index (CFI), goodness of fit index (GFI) e o root mean square error of approximation (RMSEA). Para verificação da estabilidade da solução fatorial conforme a versão original em inglês, realizou-se validação cruzada em 2/3 da amostra total e replicada no 1/3 restante. A validade convergente foi estimada pela variância extraída média e confiabilidade composta. Avaliou-se a validade discriminante e a consistência interna foi estimada pelo coeficiente alfa de Cronbach. A validade concorrente foi estimada por análise correlacional da versão em português e dos escores médios do Inventário de Burnout de Copenhague; a divergente foi comparada à Escala de Depressão de Beck. Foi avaliada a invariância do modelo entre a amostra brasileira e a portuguesa. RESULTADOS: O modelo trifatorial de Exaustão, Descrença e Eficácia apresentou ajustamento adequado (χ²/df = 8,498; CFI = 0,916; GFI = 0,902; RMSEA = 0,086). A estrutura fatorial foi estável (λ: χ²dif = 11,383, p = 0,50; Cov: χ²dif = 6,479, p = 0,372; Resíduos: χ²dif = 21,514, p = 0,121). Observou-se adequada validade convergente (VEM = 0,45;0,64, CC = 0,82;0,88), discriminante (ρ² = 0,06;0,33) e consistência interna (α = 0,83;0,88). A validade concorrente da versão em português com o Inventário de Copenhague foi adequada (r = 0,21;0,74). A avaliação da validade divergente do instrumento foi prejudicada pela aproximação do conceito teórico das dimensões Exaustão e Descrença da versão em português com a Escala de Beck. Não se observou invariância do instrumento entre as amostras brasileiras e portuguesas (λ:χ²dif = 84,768, p < 0,001; Cov: χ²dif = 129,206, p < 0,001; Resíduos: χ²dif = 518,760, p < 0,001). CONCLUSÕES: A versão em português do Inventário de Burnout de Maslach para estudantes apresentou adequada confiabilidade e validade, mas sua estrutura fatorial não foi invariante entre os países, apontando ausência de estabilidade transcultural.

Estimação de cobertura rádio em comunicações ferroviárias

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

A sensitivity study of the WRF model in wind simulation for an area of high wind energy

The performance of the Weather Research and Forecast (WRF) model in wind simulation was evaluated under different numerical and physical options for an area of Portugal, located in complex terrain and characterized by its significant wind energy resource. The grid nudging and integration time of the simulations were the tested numerical options. Since the goal is to simulate the near-surface wind, the physical parameterization schemes regarding the boundary layer were the ones under evaluation. Also, the influences of the local terrain complexity and simulation domain resolution on the model results were also studied. Data from three wind measuring stations located within the chosen area were compared with the model results, in terms of Root Mean Square Error, Standard Deviation Error and Bias. Wind speed histograms, occurrences and energy wind roses were also used for model evaluation. Globally, the model accurately reproduced the local wind regime, despite a significant underestimation of the wind speed. The wind direction is reasonably simulated by the model especially in wind regimes where there is a clear dominant sector, but in the presence of low wind speeds the characterization of the wind direction (observed and simulated) is very subjective and led to higher deviations between simulations and observations. Within the tested options, results show that the use of grid nudging in simulations that should not exceed an integration time of 2 days is the best numerical configuration, and the parameterization set composed by the physical schemes MM5–Yonsei University–Noah are the most suitable for this site. Results were poorer in sites with higher terrain complexity, mainly due to limitations of the terrain data supplied to the model. The increase of the simulation domain resolution alone is not enough to significantly improve the model performance. Results suggest that error minimization in the wind simulation can be achieved by testing and choosing a suitable numerical and physical configuration for the region of interest together with the use of high resolution terrain data, if available.

InOx thin films deposited by plasma assisted evaporation: application in light shutters

An integration of undoped InOx and commercial ITO thin films into laboratory assembled light shutter devices is made. Accordingly, undoped transparent conductive InOx thin films, about 100 nm thick, are deposited by radiofrequency plasma enhanced reactive thermal evaporation (rf-PERTE) of indium teardrops with no intentional heating of the glass substrates. The process of deposition occurs at very low deposition rates (0.1-0.3 nm/s) to establish an optimized reaction between the oxygen plasma and the metal vapor. These films show the following main characteristics: transparency of 87% (wavelength, lambda = 632.8 nm) and sheet resistance of 52 Omega/sq; while on commercial ITO films the transparency was of 92% and sheet resistance of 83 Omega/sq. The InOx thin film surface characterized by AFM shows a uniform grain texture with a root mean square surface roughness of Rq similar to 2.276 nm. In contrast, commercial ITO topography is characterized by two regions: one smoother with Rq similar to 0.973 nm and one with big grains (Rq similar to 3.617 nm). For the shutters assembled using commercial ITO, the light transmission coefficient (Tr) reaches the highest value (Tr-max) of 89% and the lowest (Tr-min) of 1.3% [13], while for the InOx shutters these values are 80.1% and 3.2%, respectively. Regarding the electric field required to achieve 90% of the maximum transmission in the ON state (E-on), the one presented by the devices assembled with commercial ITO coated glasses is 2.41 V/mu m while the one presented by the devices assembled with InOx coated glasses is smaller, 1.77 V/mu m. These results corroborate the device quality that depends on the base materials and fabrication process used. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Filtering method in backlash phenomena analysis

The behavior of robotic manipulators with backlash is analyzed. Based on the pseudo-phase plane two indices are proposed to evaluate the backlash effect upon the robotic system: the root mean square error and the fractal dimension. For the dynamical analysis the noisy signals captured from the system are filtered through wavelets. Several tests are developed that demonstrate the coherence of the results.

Classification Performance of Multilayer Perceptrons with Different Risk Functionals

In the present paper we assess the performance of information-theoretic inspired risks functionals in multilayer perceptrons with reference to the two most popular ones, Mean Square Error and Cross-Entropy. The information-theoretic inspired risks, recently proposed, are: HS and HR2 are, respectively, the Shannon and quadratic Rényi entropies of the error; ZED is a risk reflecting the error density at zero errors; EXP is a generalized exponential risk, able to mimic a wide variety of risk functionals, including the information-thoeretic ones. The experiments were carried out with multilayer perceptrons on 35 public real-world datasets. All experiments were performed according to the same protocol. The statistical tests applied to the experimental results showed that the ubiquitous mean square error was the less interesting risk functional to be used by multilayer perceptrons. Namely, mean square error never achieved a significantly better classification performance than competing risks. Cross-entropy and EXP were the risks found by several tests to be significantly better than their competitors. Counts of significantly better and worse risks have also shown the usefulness of HS and HR2 for some datasets.

Previsão de diagramas de carga via Holt-Winters com três sazonalidades

Dissertação para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Energia

Viscosity and self-diffusion coefficients of dialkyl adipates: a correlation scheme with predictive capabilities

A correlation and predictive scheme for the viscosity and self-diffusivity of liquid dialkyl adipates is presented. The scheme is based on the kinetic theory for dense hard-sphere fluids, applied to the van der Waals model of a liquid to predict the transport properties. A "universal" curve for a dimensionless viscosity of dialkyl adipates was obtained using recently published experimental viscosity and density data of compressed liquid dimethyl (DMA), dipropyl (DPA), and dibutyl (DBA) adipates. The experimental data are described by the correlation scheme with a root-mean-square deviation of +/- 0.34 %. The parameters describing the temperature dependence of the characteristic volume, V-0, and the roughness parameter, R-eta, for each adipate are well correlated with one single molecular parameter. Recently published experimental self-diffusion coefficients of the same set of liquid dialkyl adipates at atmospheric pressure were correlated using the characteristic volumes obtained from the viscosity data. The roughness factors, R-D, are well correlated with the same single molecular parameter found for viscosity. The root-mean-square deviation of the data from the correlation is less than 1.07 %. Tests are presented in order to assess the capability of the correlation scheme to estimate the viscosity of compressed liquid diethyl adipate (DEA) in a range of temperatures and pressures by comparison with literature data and of its self-diffusivity at atmospheric pressure in a range of temperatures. It is noteworthy that no data for DEA were used to build the correlation scheme. The deviations encountered between predicted and experimental data for the viscosity and self-diffusivity do not exceed 2.0 % and 2.2 %, respectively, which are commensurate with the estimated experimental measurement uncertainty, in both cases.

Algorithms for information extraction and signal annotation on long-term biosignals using clustering techniques

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Evaluation of Spatial interpolation techniques for mapping climate variables with low sample density: a case study using a new gridded dataset of Bangladesh

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.