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dc.contributor.authorRodrigues, Ramysés de Macedo
dc.date.accessioned2018-04-16T12:57:24Z
dc.date.available2018-04-16T12:57:24Z
dc.date.issued2018-02-28
dc.identifier.citationRODRIGUES, Ramysés de Macedo. Projeto e desenvolvimento de dispositivo de imageamento through-wall de alta resolução para identificação de características biométricas e bioestruturas com aplicações na segurança pública, defesa civil e defesa nacional. 2018. Tese (Doutorado em Biotecnologia) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2018. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9754.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9754
dc.description.abstractPublic safety is a fundamental right of every citizen and it is the duty of the State, as provided in our Constitution, being executed by the police forces at federal and state level. Defense is responsibility of the Armed Forces and civil defense actions, Fire Brigade and the similar associations. For an efficient service, these institutions need the appropriate technological infrastructure. Thinking about this, and within the premises of the Graduate Program in Biotechnology, a device based on radar architecture, capable of detecting human individuals (biological structures) that are hidden by an opaque bulkhead, such as a allowing basic biometric measurements to be extracted from the generated images. The project was thought considering the Brazilian context, its most used civil construction materials and urban composition. The work begins with a review of the electromagnetic theory and its properties, useful to the application in the present project. A bibliographic survey on the electrical characteristics of building materials used in Brazil was carried out and their influence on the propagation of radio signal is analyzed. Discussions about basic radar architectures, their principles and main characteristics were the subject of studies, where the classic FMCW-radar (Frequency-Modulated Continuos Wave) was delineated and chosen as the basis of this project. The electrical characteristics of the outermost human biological tissue, the epidermis, were analyzed through databases available in the literature, and its constitutive parameters have wide variation with frequency, but their echo response still allows detection. The performance of the device was evaluated through the implementation of a virtual environment, consisting of a set of compact antennas, aiming at the portability of the equipment and the performance in the chosen frequency of operation, and walls with configurable positions and electrical characteristics. The use of the Yee algorithm allowed the visualization of the electromagnetic signals and their interactions with the media in the virtual environment, where Maxwell's equations were implemented through the Finite-Difference Time Domain (FDTD) technique, in 2-D. A block diagram of the electronic circuitry that will allow a physical assembly of the device is presented and evaluated along with the proposed image and enhancement algorithms. The results demonstrate that the project presents technical, budgetary and operational feasibility for its intended purpose. It is possible to detect biological targets (human beings) even hidden by walls, and also to estimate anthropometric measurements through the generated images. In comparison with its Israeli counterpart, the proposed device has several advantages, especially in the cost of manufacturing a unit, being more compact, more robust and simple operation.eng
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamentopor
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rights.uriAcesso restritopor
dc.subjectThrough-wall radarpor
dc.subjectBioradarpor
dc.subjectDefesa nacionalpor
dc.subjectDefesa civilpor
dc.subjectNational defenseeng
dc.subjectThrough-walleng
dc.subjectRadareng
dc.subjectPublic securityeng
dc.subjectCivil defenseeng
dc.subjectNational defenseeng
dc.subjectBioradareng
dc.titleProjeto e desenvolvimento de dispositivo de imageamento through-wall de alta resolução para identificação de características biométricas e bioestruturas com aplicações na segurança pública, defesa civil e defesa nacionalpor
dc.title.alternativeDesign and development of high-resolution through-wall imaging device for identification of biometric features and biostructures with applications in public security, civil defense and national defenseeng
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Moreira, Fernando Manuel Araújo
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1809254923092721por
dc.contributor.advisor-co1Trevelin, Luis Carlos
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5082419783043736por
dc.description.resumoA segurança pública é um direito fundamental de todo cidadão e é dever do Estado, conforme prevê nossa Constituição, sendo executada pelas forças policiais em nível federal e estadual. A defesa da soberania nacional é responsabilidade das Forças Armadas e as ações de defesa civil, do Corpo de Bombeiros e das diferentes organizações afins. Para que essas instituições consigam exercer um trabalho eficiente, necessitam de infraestrutura tecnológica adequada. Pensando nisso, e dentro das premissas do Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, é proposto na presente Tese um dispositivo, baseado na arquitetura de radares, capaz de detectar indivíduos humanos (estruturas biológicas) que estejam ocultados por um anteparo opaco, tal como uma parede, permitindo, ainda, que sejam extraídas medidas biométricas a partir das imagens geradas. O projeto foi pensado considerando-se o contexto brasileiro, seus materiais de construção civil mais utilizados e composição urbanística. Os trabalhos iniciam-se com uma revisão da teoria eletromagnética e suas propriedades, úteis à aplicação no presente projeto. Um levantamento bibliográfico sobre as características elétricas de materiais de construção utilizados no Brasil foi realizado e a influência destes na propagação de sinais de rádio analisada. Discussões sobre as arquiteturas básicas de radares, seus princípios de funcionamento e principais características foram tema de estudos, onde a clássica categoria de radar FMCW (Frequency-Modulated Continuos Wave) foi delineada e escolhida como base deste projeto. As características elétricas do tecido biológico humano mais externo, a pele, foram analisadas através de bases de dados disponíveis na literatura, verificando-se que seus parâmetros constitutivos têm ampla variação com a frequência, mas que sua resposta de eco ainda possibilita a detecção. O desempenho do dispositivo foi avaliado através da implementação de um ambiente virtual, composto por um conjunto de antenas compactas, visando a portabilidade do equipamento e o desempenho na frequência de operação escolhida, e paredes com posições e características elétricas configuráveis. O uso do algoritmo de Yee permitiu a visualização dos sinais eletromagnéticos e suas interações com os meios no ambiente virtual, onde as equações de Maxwell foram implementadas através da técnica FDTD (Finite-Difference Time Domain), em duas dimensões. Um diagrama em blocos dos circuitos eletrônicos que permitirão uma montagem física do dispositivo é apresentado e avaliado, juntamente com os algoritmos de processamento de imagens e realce propostos. Os resultados demonstram que o projeto apresenta viabilidade técnica, orçamentária e operacional para o fim a que se destina, sendo possível detectar os alvos biológicos (seres humanos) mesmo ocultados por paredes, e ainda estimar medidas biométricas através das imagens geradas. Em comparação com seu congênere israelense, o dispositivo proposto apresenta várias vantagens, especialmente quanto ao custo de fabricação de uma unidade, sendo mais compacto, de operação mais robusta e simples.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia - PPGBiotecpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::CIRCUITOS ELETRICOS, MAGNETICOS E ELETRONICOSpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MEDIDAS ELETRICAS, MAGNETICAS E ELETRONICAS; INSTRUMENTACAOpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOESpor
dc.ufscar.embargo12 meses após a data da defesapor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/5184617840431695por


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