Ettore Apolonio de Barros.

O projeto a ser desenvolvido no âmbito da chamada PPPP FAPESP visa trazer uma perspectiva atual e altamente inovadora para a gestão de áreas marinhas e costeiras protegidas, aportando informações, orientando e estabelecendo procedimentos e métodos para promover a abordagem de "Gestão Baseada em Ecossistemas" (GBE) com base nos atributos e processos ecológicos e sociais das Areas de Preservação Ambiental Marinhas do estado de São Paulo (APAMs) e no mapeamento de habitats bentônicos, visando diagnosticar seus serviços ecossistêmicos, vetores de pressão e ameaças (em áreas prioritárias) e estruturar um roteiro metodológico de mapeamento do dos ambientes de fundo, com foco na gestão e conservação. São previstas, no escopo do projeto, tres fases: 1- Organização de dados secundários e modelagem de priorização de áreas, com base na geração de uma infraestrutura de dados espaciais e banco de dados georreferenciados integrando informações preexistentes da plataforma continental e área costeira do estado de São Paulo. 2- Mapeamento de habitats de fundo em detalhe em áreas alvo em cada uma das APAMs visando a elaboração de uma metodologia eficaz e reprodutível que possa guiar futuros esforços de caracterização e mapeamento das áreas, e 3- desenvolvimento de modelos de GBE, dos habitats mapeados, visando a criação e melhoramento de instrumentos de gestão e políticas públicas de ordenação territorial marinha.

Esta pesquisa tem como objetivo geral concretizar o aperfeiçoamento da estimativa da localização de um AUV operando em águas rasas por períodos de tempo tipicamente utilizados em missões costeiras, através do estabelecimento de uma metodologia de aplicação de técnicas de fusão sensorial baseadas em filtros de Kalman convencional e adaptativo, considerando a necessidade de compensação em tempo real de erros dos sensores de uma UMI do tipo strapdown de médio custo (preço de algumas dezenas de milhares de dólares) e baixo custo (menor do que US$ 10.000) em combinação com o sensor de velocidade "Doppler Velocity Log (DVL)" e de profundidade. Para tal, são definidos como objetivos específicos: * Investigar técnicas de alinhamento e inicialização específicas para o problema de navegação do AUV em águas rasas, e a aplicação de técnicas adaptativas do Filtro de Kalman para tais problemas; * Investigar técnicas de fusão sensorial baseadas no filtro de Kalman adaptativo e compará-las com o Filtro de Kalman convencional para a estimativa embarcada da localização do AUV; * Investigar, para esses problemas, o efeito do auxílio à navegação propiciado pela introdução de modelos de manobra do AUV nas equações de estado; * Testar em tempo real os algoritmos de alinhamento, inicialização e navegação propostos no sistema embarcado do AUV Pirajuba; * Avaliar o desempenho do AUV com o algoritmo de navegação proposto em relação à estimativa de localização do veículo durante experimentos de campo. * Propor uma metodologia de preparo e utilização do sistema de navegação do AUV para missões de média duração em águas rasas. * Aprimorar os sistemas embarcados no AUV e USV (trimarã).

Propõe-se o desenvolvimento de um projeto em 2 aspectos: o tecnológico e acadêmico.No aspecto tecnológico, pretende-se desenvolver um veículo submarino não tripulado quepossa atuar, a baixas profundidades, nos modos tele-operado ou autônomo, conforme anecessidade da missão. O modo autônomo é executado por um AUV de cruzeiro que realiza manobras pré-programadas de interesse à missão. No modo tele-operado, o veículo mantém o banco de baterias do modo autônomo e acrescenta um cabo umbilical de fibra ótica para troca de comandos e dados entre veículo e operador na superfície a alta taxa de comunicação. Ao contrário dos veículos híbridos, propostos atualmente, o projeto hidrodinâmico do veículo, seu sistema de manobra e sistema de liberação do umbilical dirige-se ao atendimento de missões que requeiram , no modo tele-operado, velocidades compatíveis com as dos AUV de cruzeiro classificados como de baixo custo, sem decréscimo significativo da autonomia energética por conta do arrasto no umbilical.Desta forma, pode-se executar missões rápidas de busca, rastreio e inspeção deinstalações submersas (por ex. dutos, cabos submarinos, cascos e estruturas submersasde FPSOs e plataformas), reconhecimento ou coleta preliminar de dados ambientaisdirigidas por um operador na superfície, proporcionando um maior desempenho e reduzindo custos.No aspecto acadêmico, propõe-se o estudo do controle de profundidade e atitude de AUVs e ROVs, operando a baixa profundidade sob influência das perturbações de ondas, de modoa desempenhar missões de interesse do monitoramento ambiental e das atividadespertinentes à indústria de exploração de óleo offshore. Tal estudo vem de encontro àcontinuidade de uma investigação, recentemente, retomada no Laboratório de Veículos NãoTripulados (LVNT-USP), visando, principalmente, atender a uma demanda importante daindústria offshore que é a operação estável de ROVs de inspeção a baixa profundidademesmo quando sujeitos a perturbações de ondas.

Este projeto tem como objetivo principal o desenvolvimento de uma tecnologia e respectiva infraestrutura para medição da integridade de cabos metálicos de linhas de ancoragem. O desenvolvimento deste sistema de inspeção é baseado na combinação de 2 componentes principais: a "plataforma", responsável pelo deslocamento do conjunto ao longo do cabo a ser inspecionado e a "ferramenta de inspeção". A plataforma é responsável pelo deslocamento do conjunto ao longo do cabo a ser inspecionado. A ferramenta de inspeção é constituída pelo "efetuador", que é a estrutura eletromecânica, anexada à plataforma, e que porta um conjunto integrado de transdutores eletromagnéticos e o seu sistema de condicionamento de sinais, denominado "elemento sensor". A plataforma transporta a ferramenta aos locais de inspeção e constitui o elemento principal de infraestrutura do sistema. Tendo a ferramenta alcançado a posição desejada, o efetuador posiciona o elemento sensor ao redor do cabo metálico a ser inspecionado.Tanto "plataforma" como "ferramenta de inspeção" são remotamente operados pelo usuário do sistema a partir de uma embarcação na superfície.Propõe-se um sistema modular em que a "ferramenta de inspeção", objeto principal deste desenvolvimento, possa ser adaptada a diferentes modelos de plataforma, que podem ser obtidos no mercado.Os sinais devem ser condicionados e transmitidos via cabo umbilical de modo a permitir a inspeção em tempo-real. O projeto prevê também a investigação da adaptação desta tecnologia para maiores profundidades de operação.

Veículos autônomos submarinos, conhecidos pela sigla AUVs têm sido amplamente empregados em missões oceanográficas, de apoio à exploração de petróleo e em aplicações militares. Há mais de uma década, o LVNT trabalha no estudo desse tipo de robô móvel, destacando-se o desenvolvimento e aplicações do AUV Pirajuba para missões em águas rasas (o que corresponde a lâminas dagua de até 100m). Este projeto aborda um dos principais gargalos para o aperfeiçoamento deste tipo de tecnologia e para o seu estabelecimento como protagonista em missões nas áreas mencionadas. Trata-se do problema de navegação do AUV, ou seja, da estimativa da sua localização enquanto submerso. Serão estudados métodos de alinhamento e inicialização do sistema de navegação embarcado, bem como a compensação de erros dos seus sensores em tempo-real. Além da construção de uma metodologia para a abordagem dessas tarefas, propõe-se a investigação da aplicação da fusão sensorial adaptativa utilizando o Filtro de Kalman. Além de resultados específicos para o aperfeiçoamento do sistema de navegação de um AUV, espera-se estabelecer uma plataforma de testes de superfície, que também poderá ser empregada em missões oceanográficas e de monitoramento ambiental.

O projeto trata da Investigação e aperfeiçoamento da navegação autônoma de um veículo autônomo submarino, AUV, determinando-se a precisão da estimativa de sua posição em função do tempo. Tem-se dois objetivos principais: a) Adaptação e aperfeiçoamento do projeto do AUV Pirajuba, desenvolvido pelo Laboratório de Veículos Não Tripulados da Escola Politécnica da USP; b) Investigar e aperfeiçoar a navegação autônoma do AUV.

Camadas finas são feições oceanográficas formadas por altas concentrações de material particulado e organismos planctônicos retidas em agregações com pequena espessura vertical. Essas estruturas são áreas de intensa atividade biogeoquímica em oceanos estratificados, mas não existem estudos sobre sua ocorrência e persistência em ecossistemas costeiros do hemisfério sul. As camadas finas são de difícil detecção por técnicas tradicionais de amostragem. No presente projeto serão utilizados sensores de última geração para a avaliação de propriedades físico-químicas e bio-ópticas relevantes para a detecção destas camadas. Os sensores serão alojados em um Veículo Subaquático Autônomo (Autonomous Underwater Vehicle, AUV), o AUV Pirajuba, desenvolvido com tecnologia nacional pelo LVNT-USP. O AUV Pirajuba executará missões com frequência mensal na região de Ubatuba, litoral norte de São Paulo. Serão realizadas transecções perpendiculares à costa, nas quais o AUV ondulará desde a superfície da coluna de água até próximo do assoalho marinho, em velocidade compatível para o registro das propriedades oceanográficas nas escalas relevantes para o registro de camadas finas. Uma câmera holográfica submersível acoplada à proa do AUV Pirajuba adquirirá imagens de alta resolução dos organismos associados às camadas finas. Este projeto fornecerá dados inéditos e importantes sobre estas feições oceanográficas ainda pouco conhecidas mundialmente, mas que impactam a base da teia alimentar e os processos biogeoquímicos em ambientes costeiros.

Este projeto investiga o comportamento do zooplâncton em camadas finas, que são regiões de pequena espessura da coluna de água contendo alta densidade de partículas e organismos. Existem indicações na literatura de que estas feições são de extrema relevância para a produtividade biológica marinha, como ?hotspots? de atividade microbiana, áreas de forrageio de larvas de peixes e de retenção de partículas em andamento vertical, entre outros processos. Deste modo, o estudo do comportamento de organismos-chave da teia alimentar nas áreas de influência das camadas finas fornecerá dados fundamentais para a compreensão do funcionamento do ecossistema marinho. Neste projeto, utilizaremos uma plataforma submersível autônoma (AUV Pirajuba, desenvolvida pelo Laboratório de Veículos Não Tripulados da EPUSP), dotada de uma suíte de sensores ambientais para detectar e documentar a extensão geográfica e batimétrica e a persistência temporal das camadas finas na área costeira de Ubatuba, SP. Uma vez detectada e mapeada e uma camada fina, será lançado um novo instrumento desenvolvido no âmbito do presente projeto com o apoio do pesquisador visitante. Este instrumento terá um sistema de câmeras para filmar eventos comportamentais de organismos diminutos além de sensores ambientais para documentar o ambiente circundante, e será operado como um derivador lagrangeano.

O projeto visa fomentar a pesquisa e desenvolvimento em computação, instrumentação automação e robótica subaquáticas visando a formação de recursos humanos nestas áreas. Além de cursos e workshops, o projeto inclui também o desenvolvimento de equipamentos, em particular, um veículo autônomo submarino, para aplicações na área oceanográfica.

Este projeto visa o desenvolvimento de um veículo subaquático teleoperado para a inspeção de instalações hidrelétrcias.

Este projeto de pesquisa visa realizar um estudo nas áreas de modelagem hidrodinâmica e otimização de parâmetros geométricos de veículos autônomos submarinos (AUVs), baseado em técnicas de dinâmica dos fluidos computacional, ou CFD. Tal proposição insere-se num contexto de pesquisa na área de manobrabilidade de AUVs que tem caracterizado as atividades de pesquisa do Laboratório de Veículos Não Tripulados, LVNT, da Universidade de São Paulo. Em particular, o plano de pesquisa proposto representa uma continuidade das investigações em estimativa de esforços hidrodinâmicos realizadas no projeto Desenvolvimento de Veículos Autônomos de Baixo Custo , financiado pela Fapesp (proc. N. 07/56646-5). A derivação de metodologias para a estimativa de esforços hidrodinâmicos a partir das características geométricas dos veículos tem como uma das aplicações a otimização de formas visando o melhor desempenho e aumento da autonomia do veículo. No caso de AUVs, devido também à falta de um estabelecimento de tais metodologias, há poucos trabalhos que exploram a estimativa de parâmetros hidrodinâmicos na otimização do desempenho do veículo em manobra. Identifica-se, portanto, mais uma área que pode-se beneficiar da pesquisa proposta.Neste projeto, trata-se da estimativa de esforços estáticos de sustentação(variando-se o ângulo de ataque na ausência de velocidades angulares), esforços dinâmicos (oriundos de movimentos rotacionais do veículo), esforços de massa adicional e esforços de arrasto viscoso.Os esforços estáticos e de arrasto viscoso estão sendo validados através de ensaios com hidroplanos e um modelo cativo em tanque de provas. Já as derivadas dinâmicas terão suas estimativas verificadas de acordo com a resposta do AUV Pirajuba, que está sendo desenvolvido no LVNT, em ensaios auto-propelidos. Em particular, destaca-se também o desenvolvimento do AUV Pirajuba neste projeto. Trata-se do aperfeiçoamento do veículo, cujo desenvolvimento foi iniciado no pro

Este projeto de pesquisa dá continuidade ao projeto individual recém finalizado pela fapesp (proc. n. 2005/55847-1), voltado ao desenvolvimento de veículos autônomos submarinos de baixo custo. Nesta etapa, o aspecto tecnológico do projeto visa a implementação de um protótipo auto-propelido, com sistemas de controle e manobra embarcados, e a realização de ensaios preliminares do mesmo num tanque de provas. Pretende-se aproveitar a geometria e parte dos recursos gerados no projeto anterior para a concretização deste primeiro protótipo. Dentre estes recursos, destaca-se o sistema propulsor, cujo desenvolvimento será continuado. Quanto ao aspecto teórico-experimental, no estudo de manobrabilidade, serão investigadas formulações analíticas e semi-empíricas para a estimativa de esforços não-lineares, que são funções de uma faixa típica de variação do ângulo de ataque, para a missão de um AUV. O casco e uma das configurações de hidroplanos analisados dizem respeito ao AUV indiano Maya, que faz parte de um projeto luso-indiano de pesquisa, com o qual o autor coopera. Através da comparação com resultados experimentais, que, em parte, serão gerados em corridas no tanque de provas do Instituto de Pesquisas Tecnológicas, pretende-se validar as formulas ou ajustá-las. Além da abordagem analítica e experimental, pretende-se prosseguir com o apoio de simulações numéricas utilizando recursos de dinâmica dos fluidos computacionais, CFD, para validar e orientar a definição de formulações analíticas.

Trata do estudo de modelos de manobra aplicado à dinâmica de comboios fluviais bem como da investigação de métodos de identificação de sistemas aplicados à estimação dos parâmetros de tais modelos

Nesse projeto de pesquisa, dois aspectos de desenvolvimento de veículos autônomos submarinos serão tratados. Quanto ao aspecto teórico-experimental, serão investigadas formulações analíticas e semi-empíricas para a estimativa das derivadas de estabilidade relativas a um casco tipicamente empregado no desenvolvimento de veículos autônomos submarinos. Através da comparação com resultados experimentais, que, em parte, serão gerados em corridas no tanque de provas do Instituto de Pesquisas Tecnológicas, pretende-se validar as formulas ou ajustá-las, de forma a se estabelecer um método de estimativa das derivadas de estabilidade baseado nas características geométricas do veículo. Trata-se da continuidade da investigação realizada pelo autor no projeto individual financiado pela Fapesp (proc. 96/06941-4, de 1996 a 1999) e retomada na sua investigação teórica realizada recentemente como parte das atividades de um período de pós-doutoramento no período de 2003/2004. Por outro lado, a contribuição desta proposta para o processo de capacitação tecnológica no desenvolvimento de AUVs concentra-se no projeto de um veículo de baixo custo e na investigação e implementação do sistema propulsor para um AUV, a ser finalizado numa próxima etapa nesta linha de pesquisa. Esta linha da proposta oferece a contribuição para a capacitação nacional na área de tecnologia submarina, através do desenvolvimento, assistido por computador, de hélices utilizáveis em veículos aquáticos não-tripulados de maneira geral, e da marinização do atuador.

Este projeto de pesquisa e desenvolvimento visa contribuir para a adaptação de um girsocópio sintonizado dinamicamente, DTG, desenvolvido pelo Centro Tecnológico da Marinha em São Paulo, CTMSP, ao sistema de controle de satélites, bem como, investigar a melhoria de seu desempenho. 

Está sendo executado um programa de de desenvolvimento de DTGs, cuja implementação ficará a cargo do CTMSP, contando com a ascessoria da USP para a análise numérica e experimental de novos protótipos e partes integrantes do giroscópio, e do Instituto de Pesquisas Espaciais para odesenvolvimento de um motor para o DTG.

Foi investigado um sistema autônomo de posicionamento e de um veículo de instalação de ferramentas em instalações petrolíferas situadas a grandes lâminas d´água. Trata-se de um veículo autônomo auto-propelido com sistemas de energia e controle embarcados. A pesquisa fez parte de um projeto conjunto envolvendo a Escola Politécnicada USP, a Petrobrás e a UFRJ. A EPUSP, através de seus pesquisadores, foi responsável pelo projeto do veículo e seu sistema de controle. O autor foi responsável, especificamente, pela seleção do sistems propulsor e modelagem dos esforços estáticos e dinâmicos atuantes sobre o veículo.

O tema proposto foi o estudo analítico, numérico e experimental do comportamento em ondas de embarcações de alta velocidade. O projeto temático envolveu pesquisadores de 2 instituições de pesquisa: Escola Politécnica da USP e IPT.

O pesquisador foi responsável pelo desenvolvimento de Modelos de Embarcações Auto-Propelidos. Tratou-se do desenvolvimento de modelos auto-propelidos com eletrônica embarcada, podendo ser rádio-controlados ou realizar manobras pré-programadas num computador de borso. Testes visaram o estudo de manobrabilidade e o desenvolvimento de sistemas de navegação. Agência Financiadora: Fapesp.

Tratou-se da investigação da dinâmica de veículos oceànicos (navios e veículos submarinos autônomos) através de análise de resultados experimentais e sua comparação com predições analíticas, modelagem dinâmica e realização de testes de manobrabilidade com um modelo de navio auto-propelido.

O projeto tratou da investigação da dinâmica de veículos autônomos submarinos, AUVs. Iniciou-se o estudo de um método analítico de predição de derivadas de estabilidade, e prosseguiu-se com testes experimentais de validação através de ensaios em tanque de provas. Dados experimentais também foram coletados em experimentos com um AUV auto-propelido desenvolvido pelo estaleiro Mitsui, através de manobras "zig-zag" e "giro". A fonte de financiamento foi a "Japanese Society for the Promotion of Science".