Otimização do sistema experimental para a calibração de acelerómetros-padrão em regime de alta-frequência

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Conceção e validação de uma mesa de vibração para a calibração de acelerómetros

Com o decorrer do tempo, é premente o acompanhamento da evolução científica e tecnológica que se faz sentir em diversas áreas e, por isso, surgem novas exigências e desafios relacionados com a atividade metrológica, nomeadamente no que diz respeito ao crescimento da complexidade dos processos de calibração, assim como o aumento do rigor e produtividade dos métodos utilizados. A presente dissertação foi realizada no âmbito de um estágio curricular no Laboratório de Aceleração e Vibrações do Departamento de Metrologia do Instituto Português da Qualidade. O tema deste estudo resulta da procura contínua do melhoramento dos processos de calibração por parte desta instituição, nomeadamente na calibração de acelerómetros. Os acelerómetros são dispositivos de ampla aplicação em diversas áreas de indústria e serviços e, por isso, a sua calibração tornou-se uma atividade importante naquele laboratório. Este estudo adveio da necessidade de encontrar uma solução que aumentasse a produtividade do processo de calibração e a capacidade de resposta do laboratório, reduzindo o tempo de realização de cada calibração. O método de comparação back-to-back é o método secundário normalizado de calibração de acelerómetros utilizado no laboratório, que permite a calibração de apenas um acelerómetro por comparação com um outro de referência. Com esse objetivo foi desenvolvida, construída e caracterizada uma mesa de vibração com a função de possibilitar a calibração de até oito acelerómetros em simultâneo ou possibilitar a sua fixação em situações em que, devido às suas caraterísticas, não seja compatível com procedimento baseado no método back-to-back. Esta solução, validada dentro de limites definidos de frequência, torna-se assim um elemento potenciador e alternativo no processo de calibração de acelerómetros pelo método de comparação. Com a implementação de um novo sistema de aquisição de dados, que permita a aquisição de sinais de nove acelerómetros simultaneamente, a produtividade do processo de calibração poderá aumentar em oito vezes.

Um modelo de unidade de medida inercial utilizando três acelerômetros triaxiais

No espaço tridimensional, um corpo rígido qualquer pode efetuar translações e ou rotações em relação a cada um de seus eixos. Identificar com precisão o deslocamento realizado por um corpo é fundamental para alguns tipos de sistemas em engenharia. Em sistemas de navegação inercial tradicionais, utilizam-se acelerômetros para reconhecer a aceleração linear e giroscópios para reconhecer a velocidade angular registrada durante o deslocamento. O giroscópio, entretanto, é um dispositivo de custo mais elevado e com alto consumo de energia quando comparado a um acelerômetro. Essa desvantagem deu origem a pesquisas a respeito de sistemas e unidades de medidas inerciais que não utilizam giroscópios. A ideia de utilizar apenas acelerômetros para calcular o movimento linear e angular surgiu no início da década de 60 e vem se desenvolvendo através de modelos que variam no número de sensores, na maneira como estes são organizados e no modelo matemático que é utilizado para derivar o movimento do corpo. Esse trabalho propõe um esquema de configuração para construção de uma unidade de medida inercial que utiliza três acelerômetros triaxiais. Para identificar o deslocamento de um corpo rígido a partir deste esquema, foi utilizado um modelo matemático que utiliza apenas os nove sinais de aceleração extraídos dos três sensores. A proposta sugere que os sensores sejam montados e distribuídos em formato de L . Essa disposição permite a utilização de um único plano do sistema de coordenadas, facilitando assim a instalação e configuração destes dispositivos e possibilitando a implantação dos sensores em uma única placa de circuito integrado. Os resultados encontrados a partir das simulações iniciais demonstram a viabilidade da utilização do esquema de configuração proposto

Realimentação derivativa e modelo fuzzy Takagi-Sugeno paracontrole da articulação do joelho de pacientes paraplégicos com o uso de acelerômetros

Feedback control systems have been used to move the muscles and joints of the limbs of paraplegic patients. The feedback signal, related to the knee joint angle, can be obtained by using an electrogoniometer. However, the use of accelerometers can help the measurements due the facility of adhering these devices to the skin. Accelerometers are also very suitable for these applications due their small dimensions and weight. In this paper a new method for designing a control system that can vary the knee joint angle using Functional Electrical Stimulation (FES) is presented, as well as a simulation with parameters values available in the literature. The nonlinear control system was represented by a Takagi-Sugeno fuzzy model and the feedback signals were obtained by using accelerometers. The design method considered all plant nonlinearities and was efficient and reliable to control the leg position of a paraplegic patient with the angle of the knee ranging from 0° to 30°, considering electric stimulation at the quadriceps muscle. The proposed method is viable and offers a new alternative for designing control systems of the knee joint angle using more comfortable sensors for the patients.

Gerenciamento do processo de calibração secundária de acelerômetros por meio de uma aplicação de banco de dados

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Aplicaciones de filtrado adaptativo LMS para mejorar la respuesta de acelerómetros

El proyecto, “Aplicaciones de filtrado adaptativo LMS para mejorar la respuesta de acelerómetros”, se realizó con el objetivo de eliminar señales no deseadas de la señal de información procedentes de los acelerómetros para aplicaciones automovilísticas, mediante los algoritmos de los filtros adaptativos LMS. Dicho proyecto, está comprendido en tres áreas para su realización y ejecución, los cuales fueron ejecutados desde el inicio hasta el último día de trabajo. En la primera área de aplicación, diseñamos filtros paso bajo, paso alto, paso banda y paso banda eliminada, en lo que son los filtros de butterworth, filtros Chebyshev, de tipo uno como de tipo dos y filtros elípticos. Con esta primera parte, lo que se quiere es conocer, o en nuestro caso, recordar el entorno de Matlab, en sus distintas ecuaciones prediseñadas que nos ofrece el mencionado entorno, como también nos permite conocer un poco las características de estos filtros. Para posteriormente probar dichos filtros en el DSP. En la segunda etapa, y tras recordar un poco el entorno de Matlab, nos centramos en la elaboración y/o diseño de nuestro filtro adaptativo LMS; experimentado primero con Matlab, para como ya se dijo, entender y comprender el comportamiento del mismo. Cuando ya teníamos claro esta parte, procedimos a “cargar” el código en el DSP, compilarlo y depurarlo, realizando estas últimas acciones gracias al Visual DSP. Resaltaremos que durante esta segunda etapa se empezó a excitar las entradas del sistema, con señales provenientes del Cool Edit Pro, y además para saber cómo se comportaba el filtro adaptativo LMS, se utilizó señales provenientes de un generador de funciones, para obtener de esta manera un desfase entre las dos señales de entrada; aunque también se utilizó el propio Cool Edit Pro para obtener señales desfasadas, pero debido que la fase tres no podíamos usar el mencionado software, realizamos pruebas con el generador de funciones. Finalmente, en la tercera etapa, y tras comprobar el funcionamiento deseado de nuestro filtro adaptativo DSP con señales de entrada simuladas, pasamos a un laboratorio, en donde se utilizó señales provenientes del acelerómetro 4000A, y por supuesto, del generador de funciones; el cual sirvió para la formación de nuestra señal de referencia, que permitirá la eliminación de una de las frecuencias que se emitirá del acelerómetro. Por último, cabe resaltar que pudimos obtener un comportamiento del filtro adaptativo LMS adecuado, y como se esperaba. Realizamos pruebas, con señales de entrada desfasadas, y obtuvimos curiosas respuestas a la salida del sistema, como son que la frecuencia a eliminar, mientras más desfasado estén estas señales, mas se notaba. Solucionando este punto al aumentar el orden del filtro. Finalmente podemos concluir que pese a que los filtros digitales probados en la primera etapa son útiles, para tener una respuesta lo más ideal posible hay que tener en cuenta el orden del filtro, el cual debe ser muy alto para que las frecuencias próximas a la frecuencia de corte, no se atenúen. En cambio, en los filtros adaptativos LMS, si queremos por ejemplo, eliminar una señal de entre tres señales, sólo basta con introducir la frecuencia a eliminar, por una de las entradas del filtro, en concreto la señal de referencia. De esta manera, podemos eliminar una señal de entre estas tres, de manera que las otras dos, no se vean afectadas por el procedimiento. Abstract The project, "LMS adaptive filtering applications to improve the response of accelerometers" was conducted in order to remove unwanted signals from the information signal from the accelerometers for automotive applications using algorithms LMS adaptive filters. The project is comprised of three areas for implementation and execution, which were executed from the beginning until the last day. In the first area of application, we design low pass filters, high pass, band pass and band-stop, as the filters are Butterworth, Chebyshev filters, type one and type two and elliptic filters. In this first part, what we want is to know, or in our case, remember the Matlab environment, art in its various equations offered by the mentioned environment, as well as allows us to understand some of the characteristics of these filters. To further test these filters in the DSP. In the second stage, and recalling some Matlab environment, we focus on the development and design of our LMS adaptive filter; experimented first with Matlab, for as noted above, understand the behavior of the same. When it was clear this part, proceeded to "load" the code in the DSP, compile and debug, making these latest actions by the Visual DSP. Will highlight that during this second stage began to excite the system inputs, with signals from the Cool Edit Pro, and also for how he behaved the LMS adaptive filter was used signals from a function generator, to thereby obtain a gap between the two input signals, but also used Cool Edit Pro himself for phase signals, but due to phase three could not use such software, we test the function generator. Finally, in the third stage, and after checking the desired performance of our DSP adaptive filter with simulated input signals, we went to a laboratory, where we used signals from the accelerometer 4000A, and of course, the function generator, which was used for the formation of our reference signal, enabling the elimination of one of the frequencies to be emitted from the accelerometer. Note that they were able to obtain a behavior of the LMS adaptive filter suitable as expected. We test with outdated input signals, and got curious response to the output of the system, such as the frequency to remove, the more outdated are these signs, but noticeable. Solving this point with increasing the filter order. We can conclude that although proven digital filters in the first stage are useful, to have a perfect answer as possible must be taken into account the order of the filter, which should be very high for frequencies near the frequency cutting, not weakened. In contrast, in the LMS adaptive filters if we for example, remove a signal from among three signals, only enough to eliminate the frequency input on one of the inputs of the filter, namely the reference signal. Thus, we can remove a signal between these three, so that the other two, not affected by the procedure.

Técnicas de procesado digital de señal aplicadas a acelerómetros

En este proyecto se estudian y analizan las diferentes técnicas de procesado digital de señal aplicadas a acelerómetros. Se hace uso de una tarjeta de prototipado, basada en DSP, para realizar las diferentes pruebas. El proyecto se basa, principalmente, en realizar filtrado digital en señales provenientes de un acelerómetro en concreto, el 1201F, cuyo campo de aplicación es básicamente la automoción. Una vez estudiadas la teoría de procesado y las características de los filtros, diseñamos una aplicación basándonos sobre todo en el entorno en el que se desarrollaría una aplicación de este tipo. A lo largo del diseño, se explican las diferentes fases: diseño por ordenador (Matlab), diseño de los filtros en el DSP (C), pruebas sobre el DSP sin el acelerómetro, calibración del acelerómetro, pruebas finales sobre el acelerómetro... Las herramientas utilizadas son: la plataforma Kit de evaluación 21-161N de Analog Devices (equipado con el entorno de desarrollo Visual DSP 4.5++), el acelerómetro 1201F, el sistema de calibración de acelerómetros CS-18-LF de Spektra y los programas software MATLAB 7.5 y CoolEditPRO 2.0. Se realizan únicamente filtros IIR de 2º orden, de todos los tipos (Butterworth, Chebyshev I y II y Elípticos). Realizamos filtros de banda estrecha, paso-banda y banda eliminada, de varios tipos, dentro del fondo de escala que permite el acelerómetro. Una vez realizadas todas las pruebas, tanto simulaciones como físicas, se seleccionan los filtros que presentan un mejor funcionamiento y se analizan para obtener conclusiones. Como se dispone de un entorno adecuado para ello, se combinan los filtros entre sí de varias maneras, para obtener filtros de mayor orden (estructura paralelo). De esta forma, a partir de filtros paso-banda, podemos obtener otras configuraciones que nos darán mayor flexibilidad. El objetivo de este proyecto no se basa sólo en obtener buenos resultados en el filtrado, sino también de aprovechar las facilidades del entorno y las herramientas de las que disponemos para realizar el diseño más eficiente posible. In this project, we study and analize digital signal processing in order to design an accelerometer-based application. We use a hardware card of evaluation, based on DSP, to make different tests. This project is based in design digital filters for an automotion application. The accelerometer type is 1201F. First, we study digital processing theory and main parameters of real filters, to make a design based on the application environment. Along the application, we comment all the different steps: computer design (Matlab), filter design on the DSP (C language), simulation test on the DSP without the accelerometer, accelerometer calibration, final tests on the accelerometer... Hardware and software tools used are: Kit of Evaluation 21-161-N, based on DSP, of Analog Devices (equiped with software development tool Visual DSP 4.5++), 1201-F accelerometer, CS-18-LF calibration system of SPEKTRA and software tools MATLAB 7.5 and CoolEditPRO 2.0. We only perform 2nd orden IIR filters, all-type : Butterworth, Chebyshev I and II and Ellyptics. We perform bandpass and stopband filters, with very narrow band, taking advantage of the accelerometer's full scale. Once all the evidence, both simulations and physical, are finished, filters having better performance and analyzed and selected to draw conclusions. As there is a suitable environment for it, the filters are combined together in different ways to obtain higher order filters (parallel structure). Thus, from band-pass filters, we can obtain many configurations that will give us greater flexibility. The purpose of this project is not only based on good results in filtering, but also to exploit the facilities of the environment and the available tools to make the most efficient design possible.

Reconocimiento de gestos basado en acelerómetros

En los últimos años, ha crecido de forma significativa el interés por la utilización de dispositivos capaces de reconocer gestos humanos. En este trabajo, se pretenden reconocer gestos manuales colocando sensores en la mano de una persona. El reconocimiento de gestos manuales puede ser implementado para diversos usos y bajo diversas plataformas: juegos (Wii), control de brazos robóticos, etc. Como primer paso, se realizará un estudio de las actuales técnicas de reconocimiento de gestos que utilizan acelerómetros como sensor de medida. En un segundo paso, se estudiará como los acelerómetros pueden utilizarse para intentar reconocer los gestos que puedan realizar una persona (mover el brazo hacia un lado, girar la mano, dibujar un cuadrado, etc.) y los problemas que de su utilización puedan derivarse. Se ha utilizado una IMU (Inertial Measurement Unit) como sensor de medida. Está compuesta por tres acelerómetros y tres giróscopos (MTi-300 de Xsens). Con las medidas que proporcionan estos sensores se realiza el cálculo de la posición y orientación de la mano, representando esta última en función de los ángulos de Euler. Un aspecto importante a destacar será el efecto de la gravedad en las medidas de las aceleraciones. A través de diversos cálculos y mediante la ayuda de los giróscopos se podrá corregir dicho efecto. Por último, se desarrollará un sistema que identifique la posición y orientación de la mano como gestos reconocidos utilizando lógica difusa. Tanto para la adquisición de las muestras, como para los cálculos de posicionamiento, se ha desarrollado un código con el programa Matlab. También, con este mismo software, se ha implementado un sistema de lógica difusa con la que se realizará el reconocimiento de los gestos, utilizando la herramienta FIS Editor. Las pruebas realizadas han consistido en la ejecución de nueve gestos por diferentes personas teniendo una tasa de reconocimiento comprendida entre el 90 % y 100 % dependiendo del gesto a identificar. ABSTRACT In recent years, it has grown significantly interest in the use of devices capable of recognizing human gestures. In this work, we aim to recognize hand gestures placing sensors on the hand of a person. The recognition of hand gestures can be implemented for different applications on different platforms: games (Wii), control of robotic arms ... As a first step, a study of current gesture recognition techniques that use accelerometers and sensor measurement is performed. In a second step, we study how accelerometers can be used to try to recognize the gestures that can make a person (moving the arm to the side, rotate the hand, draw a square, etc...) And the problems of its use can be derived. We used an IMU (Inertial Measurement Unit) as a measuring sensor. It comprises three accelerometers and three gyroscopes (Xsens MTI-300). The measures provided by these sensors to calculate the position and orientation of the hand are made, with the latter depending on the Euler angles. An important aspect to note is the effect of gravity on the measurements of the accelerations. Through various calculations and with the help of the gyroscopes can correct this effect. Finally, a system that identifies the position and orientation of the hand as recognized gestures developed using fuzzy logic. Both the acquisition of samples to calculate position, a code was developed with Matlab program. Also, with the same software, has implemented a fuzzy logic system to be held with the recognition of gestures using the FIS Editor. Tests have involved the execution of nine gestures by different people having a recognition rate between 90% and 100% depending on the gesture to identify.

Desarrollo de un sistema de detección de caídas basado en acelerómetros

Este proyecto tiene como finalidad el desarrollo de un sistema de detección de caídas para personas de edad avanzada basado en el uso de acelerómetros. El 30 % de los mayores se cae una vez al año y estas caídas causan el 70 % de los accidentes mortales en el colectivo de personas mayores de 75 años. Por esta razón, se pretende realizar un sistema fiable y que ofrezca una respuesta de emergencia efectiva, así como un sistema poco intrusivo y fácil de usar. Inicialmente, se realizó un análisis de los sistemas de este tipo propuestos o existentes en el mercado, con el objetivo de detectar las carencias de los mismos, así como identificar los requisitos a implementar en el sistema. La monitorización de las actividades y caídas tanto en el Virtual Living Lab AIDE como en el despliegue real del sistema permitió diseñar el algoritmo de detección. Este algoritmo se integra en un sistema compuesto por un dispositivo detector portable desarrollado sobre el microordenador Beaglebone Green. El dispositivo, poseedor de la autonomía y conectividad requeridos, está pensado para ser llevado sujeto a la cintura. Como parte de la respuesta de emergencia, se crearon dos aplicaciones Android. Una de ellas ideada para usuarios que vivan solos y la otra para los que estén acompañados de una persona encargada de su cuidado. El sistema persigue favorecer la autonomía de una persona que cuida a otra, pero también la de la persona cuidada. Mediante la monitorización no intrusiva, se consigue que la persona cuidada se sienta menos dependiente y tenga menos miedo, pues, si se cae, el sistema avisará a quien tenga que hacerlo. En el diseño de este sistema ha sido relevante contemplar ciertos aspectos particulares sobre el tipo de usuario final al que iba dirigido, que era, principalmente, personas mayores. Esto ha condicionado el aspecto de la interfaz y el diseño físico del aparato. Sobre todo, ha condicionado la interacción, siendo el objetivo requerir el menor número de acciones posible. El sistema se probó con los tipos de caída más frecuentes que son las frontales, traseras y laterales, lográndose un índice de acierto aproximado del 90’78 %, constituyendo un primer resultado prometedor. Aparte de mejorar el ratio de aciertos, se pueden llegar a alcanzar otros hitos como un diseño más ergonómico o el refinamiento del algoritmo de detección de caídas. Se espera que este proyecto contribuya de manera notable al ámbito de la detección automática de caídas, ya sea mediante la publicación del sistema o por la recopilación de información.

Sistema de localização de um veículo autónomo terrestre

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores.

Dimensionamento de estacas baseado nos princípios da dinâmica de cravação do SPT

Este trabalho insere-se no domínio da calibração energética dos equipamentos SPT, dando seguimento ao disposto na norma EN ISO 22476-3, de aplicação obrigatória em Portugal. Para tal foi utilizada uma vara instrumentada, cuja instrumentação consiste em strain-gauges e acelerómetros piezoeléctricos. Esta instrumentação encontra-se fixa a um trecho de vara com comprimento de 60 cm e para a aquisição dos dados foi utilizado o sistema SPT Analyzer® comercializado pela firma PDI. O sistema permite registar os dados provenientes da instrumentação: sinais de um par de strain-gauges, transformados em registos de força (F1 e F2) e sinais de um par de acelerómetros, convertidos em registos de velocidade (V1 e V2) ao longo do tempo. O equipamento permite a avaliação, em tempo real, da qualidade dos registos e da energia máxima transmitida à vara em cada golpe e o conhecimento do deslocamento vertical do trem de varas ocorrido em cada golpe do martelo. Por outro lado, baseando-se no tema acima referido, pretende-se ainda desenvolver esforços no sentido de melhorar o novo método interpretativo dos resultados dos ensaios SPT e sua aplicação ao dimensionamento de estacas, dado que a previsão da capacidade de carga de estacas constitui um dos desafios da engenharia de fundações por requerer a estimativa de propriedades do solo, alterações pela execução da fundação e conhecimento do mecanismo de interacção solo-estaca. Este novo procedimento baseia-se nos princípios da dinâmica, rompendo com as metodologias até aqui consagradas, de natureza essencialmente empírica. A nova forma de interpretar os ensaios SPT, consubstanciada nos princípios de conservação de energia na cravação do amostrador SPT, irá permitir converter analiticamente o valor Nspt numa força dinâmica de reacção à penetração. A decomposição desta força dinâmica permite efectuar análises comparativas entre as resistências unitárias mobilizadas no amostrador SPT (modelo) e as mobilizadas na estaca (protótipo).

Intensidade e duração dos esforços físicos em aulas de Educação Física

OBJETIVO: Avaliar a intensidade e a duração dos esforços físicos em aulas de Educação Física no ensino fundamental e médio. MÉTODOS: Estudo transversal de base escolar por meio de observação de 218 aulas de Educação Física, incluindo um total de 272 estudantes (avaliados três vezes cada um). O estudo foi realizado em Pelotas, RS, de agosto a setembro de 2009. Para a intensidade dos esforços, foram utilizados acelerômetros e adotados os pontos de corte (em counts por minuto): atividades sedentárias (0 a 100), leves (101 a 2.000), moderadas (2.001 a 4.999), vigorosas (5.000 a 7.999) e muito vigorosas (> 8.000). RESULTADOS: O tempo médio de duração das aulas foi de 35,6 minutos (dp 6,0). A proporção média de tempo das aulas em atividades físicas de intensidade moderada a vigorosa foi de 32,7% (dp 25,2). Os meninos (44,1%) envolveram-se significativamente mais em atividades físicas moderadas a vigorosas do que as meninas (21,0%; p < 0,01). Estudantes que se envolvem em atividade física fora das aulas tiveram maior participação em atividades físicas moderadas a vigorosas nas aulas de Educação Física. CONCLUSÕES: Além de o tempo da aula de Educação Física ser reduzido, os estudantes praticam atividades físicas de intensidade moderada a vigorosa um terço da aula, com pouca contribuição significativa para o nível de atividade física dos estudantes.

Atividade física, ansiedade e gravidez

Introdução: A gravidez e a prática da atividade física (AF) são temas ainda pouco abordados na nossa sociedade. Muitas mulheres sofrem de ansiedade no período pré-natal e não conhecem os benefícios que a prática da AF tem sobre a mesma. Estudos demonstram que a AF está associada à diminuição da ansiedade, contudo poucos avaliam este efeito na gravidez. Objetivo(s): Os objetivos deste estudo foram classificar o nível de AF das grávidas; avaliar os sintomas de ansiedade e analisar a associação entre os níveis de ansiedade e a AF das gestantes. Métodos: Trata-se de um estudo longitudinal prospetivo, realizado numa amostra de 56 grávidas com idades entre os 18 e os 37 anos (29,14 ±4,641 anos). As participantes foram avaliadas em dois momentos, T1 (10-12 semanas gestacionais) e T2 (20-22 semanas gestacionais), tendo sido mensurada a AF com acelerómetros GTX3 e a ansiedade com a escala de Zung. Resultados: A média da AF leve e moderada não apresentou diferenças entre os dois momentos de avaliação; contudo, verificou-se uma tendência para a AF leve diminuir do primeiro para o segundo trimestre (1283,88 ± 530,37 vs 1098,16 ± 489,72 counts/min total semana; p=0,459) e a AF moderada aumentar (2470,62 ± 404,50 vs 2528,55 ± 493,05 counts/min total semana; p=0,459). A maioria das grávidas não cumpriu as recomendações da ACSM nos dois momentos de avaliação (T1: 72,1% e T2: 73,2%) (p=0,06). Não se verificaram diferenças no estado de ansiedade das grávidas de T1 para T2. 10,7% das grávidas apresentaram ansiedade em T1 e 7,1% em T2 (p=0,063). Cumprir ou não as recomendações da ACSM não esteve associado ao estado de ansiedade. Conclusão: Neste estudo verificámos que a maioria das gravidas não cumpre as recomendações da AF segundo ACSM, os níveis de ansiedade não diferiram ao longo da gravidez, verificámos ainda que o cumprimento das recomendações da AF não está associado aos níveis de ansiedade.

Análise e identificação do sinal de aceleração num pé

Com a massificação do uso da tecnologia no dia-a-dia, os sistemas de localização têm vindo a aumentar a sua popularidade, devido à grande diversidade de funcionalidades que proporcionam e aplicações a que se destinam. No entanto, a maior parte dos sistemas de posicionamento não funcionam adequadamente em ambientes indoor, impedindo o desenvolvimento de aplicações de localização nestes ambientes. Os acelerómetros são muito utilizados nos sistemas de localização inercial, pelas informações que fornecem acerca das acelerações sofridas por um corpo. Para tal, neste trabalho, recorrendo à análise do sinal de aceleração provindo de um acelerómetro, propõe-se uma técnica baseada na deteção de passos para que, em aplicações futuras, possa constituir-se como um recurso a utilizar para calcular a posição do utilizador dentro de um edifício. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo contribuir para o desenvolvimento da análise e identificação do sinal de aceleração obtido num pé, por forma a determinar a duração de um passo e o número de passos dados. Para alcançar o objetivo de estudo foram analisados, com recurso ao Matlab, um conjunto de 12 dados de aceleração (para marcha normal, rápida e corrida) recolhidos por um sistema móvel (e provenientes de um acelerómetro). A partir deste estudo exploratório tornou-se possível apresentar um algoritmo baseado no método de deteção de pico e na utilização de filtros de mediana e Butterworth passa-baixo para a contagem de passos, que apresentou bons resultados. Por forma a validar as informações obtidas nesta fase, procedeu-se, seguidamente, à realização de um conjunto de testes experimentais a partir da recolha de 33 novos dados para a marcha e corrida. Identificaram-se o número de passos efetuados, o tempo médio de passo e da passada e a percentagem de erro como as variáveis em estudo. Obteve-se uma percentagem de erro igual a 1% para o total dos dados recolhidos de 20, 100, 500 e 1000 passos com a aplicação do método proposto para a contagem do passo. Não obstante as dificuldades observadas na análise dos sinais de aceleração relativos à corrida, o algoritmo proposto mostrou bom desempenho, conseguindo valores próximos aos esperados. Os resultados obtidos permitem afirmar que foi possível atingir-se o objetivo de estudo com sucesso. Sugere-se, no entanto, o desenvolvimento de futuras investigações de forma a alargar estes resultados em outras direções.

Desenvolvimento de rede neuronal artificial para o diagnóstico de doenças neurodegenerativas

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e Computadores