jornada de iniciaÇÃo cientÍfica, artÍstica e cultural 2010 edital cnpq/proantar nova arquitetura...

JORNADA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA, ARTÍSTICA E CULTURAL 2010

EDITAL CNPQ/PROANTAR

NOVA ARQUITETURA PARA ELETRÔNICA EMBARCADA DO ROV LUMA

AUTOR: TREVOR MATHEUS CARLOS VILELLA DO CARMO DOBBIN (CNPQ/PIBIC)trevor.dobbin@gmail.com

ORIENTAÇÃO: RAMON ROMANKEVICIUS COSTAramon@coep.ufrj.br

OrganizaçãoEstrutura

JORNADA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA, ARTÍSTICA E CULTURAL

Introdução

Arquitetura AtualEstrutura

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Light Underwater Mobile AssetLUMA

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

LUMALight Underwater Mobile Asset

‣ AMPLA/ANEEL. Inspeções em túneis de adução em barragens.

‣ MABIREH. Fotografar e capturar imagens de vídeo das formas de vida encontradas no fundo da Baía do Amirantado.

‣ Aprimoramento do robô submarino LUMA para estudos de biodiversidade e impacto ambiental na antártica.

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

‣ Aprimoramento dos sistemas de controle e navegação transformando o atual veículo em um ARV.

‣ Armazenar/Transmitir o máximo de informação visual assim como informações do ambiente e de suporte a navegação.

‣ Capacidade de coletar amostras do ambiente.

‣ Aumentar a profundidade máxima para mais de 1000m.

PROANTAR

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Dificuldades

‣ Meio de comunicação limitado.

‣ Manipulabilidade e operação limitadas.

‣ Reparos e ajustes em ambiente com poucos recursos.

‣ Modelagem da arquitetura atual.

‣ Avaliação e comparação dos requisitos.

‣ Proposta da nova arquitetura.OrganizaçãoEstrutura

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Objetivos

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Arquitetura Atual

‣ O sistema eletrônico do ROV LUMA já passou por refinamentos de arquitetura e organização.

‣ Atualmente sua estrutura é modular com processamento distribuído.

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características ‣ Cada módulo contém

dispositivos e funções próprias.

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Unidade Unidade Remota Remota

de de ControleControle

IMUIMU

DriversDrivers

Controle Controle CâmerasCâmeras

GenéricaGenérica PMUPMU

LasersLasers

Câmeras

Câmera HD

LumináriaLumináriass

Embarcado

Meio de transmissãoOperador Remoto

VídeoLumináriaLuminária

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

IMUIMU

DriversDrivers

LasersLasers

Câmeras

Câmera HD

Embarcado

UTP (2 pares)Operador Remoto

RS-485

Vídeo

≅500m

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Protocolo

‣ SOT: Inicia a mensagem.‣ TAMANHO DA MENSAGEM: Número de bytes transmitidos.

‣ MENSAGEM:

‣ COMANDOS: Byte correspondente ao comando.‣ DADOS: Valores dos dados transmitidos.

‣ EOT: Fim da mensagem.

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

‣ Atualmente não é possível aproveitar a resolução da câmera HD.

‣ Não há armazenamento de informação visual de alta resolução.

‣ Atualmente não há tratamento dos erros de transmissão (CRC, paridade, etc.)

‣ Processamento embarcado limitado. (AVR 8-bit)

‣ Os controles são simples por limitação da arquitetura do sistema eletrônico. Controles mais interessantes são desejados.

‣ O sistema em função de modificações em campo, não apresenta atualmente estrutura totalmente modular.

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Características Arquitetura Atual Arquitetura Futura

Comprimento de umbilical 1000m 1000m

Definição do vídeo transmitido Standard Definition Standard Definition

Armazenamento de vídeoembarcado

- H.264 HD

Estatégia de controle PID discreto Amplas possibilidades

Gerenciamento autônomo - Presente

Gerenciamento de comunicação - Presente/

multicamadaModularidade Presente Presente

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Limitações

‣ Custo.

‣ Recursos.

‣ Integração.

‣ Sistema de aquisição, armazenamento e processamento de vídeo e imagem embarcados.

‣ Mudanças em eletrônica que permitam controle refinado.

‣ Comunicação robusta e com redundância.OrganizaçãoEstrutura

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Necessidades

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

IMUIMU

DriversDrivers

LasersLasers

Câmeras

Câmera HD

Embarcado

Meio de transmissãoOperador Remoto

VídeoLumináriaLuminária

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Câmeras

Câmera HD

Operador Remoto

LumináriLumináriaa

Sensores de Sensores de NavegaçãoNavegação

Controle das Controle das CâmerasCâmeras

Sensores do Sensores do sistemasistema

AcionamentAcionamento o

PropulsoresPropulsores

GenéricaGenéricaManipuladorManipulador

““Coletor”Coletor”

IMUProfundímetro Altímetro

SerialRelés Lasers

BateriaInundação Temperatura

DadosVídeo

Meio de transmissão

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Câmeras

Câmera HD

Operador Remoto

IMUProfundímetro Altímetro

SerialRelés Lasers

BateriaInundação Temperatura

DadosVídeo

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

BowtechColor

BowtechB-W

KongsbergColor

RossHD color

Y-Pb-Pr

ConversorConversorAnalog/SDIAnalog/SDI

ConversorConversorSDI/AnalogSDI/Analog

HD-SDI

Vídeo

Módulo de Módulo de ArmazenamentoArmazenamento??

?Subsistema de Vídeo

‣ Sistema Operacional

‣ Baixo Consumo

‣ EmpilhávelOrganizaçãoEstrutura

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

PC/104Adaptação de desktops para aplicações embarcadas.

‣ Intel® Atom™ (3 W)‣ Power Management‣ Up to 2GB DDR2-DRAM 10/100/1000 Base-T Ethernet‣ 8x USB2.0 Ports PATA Storage Interface‣ COM1, COM2 (RS-232, RS-485)‣ PC/104 -Plus embedded form factor

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

ADLS15PC - Intel Atom CPU 1.1GHz - 1.60GHz

PC/104

‣ VGA, CVBS, YUV, RGB input‣ YUV, RGB, DVI output‣ MPEG-4/H.264 compression, low storage demand 1024×768 or higher resolution‣ One channel High Definition Video‣ 2 channels of Standard Definition video‣ MPEG-4 VBR/CBR bit rate control

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

PC/104SBS - SysExpanModuleMPEG4-HD: High-Definition VideoCompression Module

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

PC/104

Ultra Low Power PC/104+ Crusoe Computer

Tiny886ULP

‣ FANLESS OPERATION‣ Crusoe TM5x00 processors to 1GHz‣ 128 - 512 MBytes SDRAM‣ 16MBytes - 1GByte DOC FlashDisk‣ Up to 6GBytes Compact Flash (on IDE) ‣ 10/100MBit Ethernet‣ Available in Extended Temperature

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Operador Remoto

LumináriLumináriaa Subsistema de Subsistema de

VídeoVídeo

Vídeo

Tiny886ULP

ADLS15PC

SysExpanModuleMódulo de

Armazenamento

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Benefícios

‣ Documentação

‣ Aumenta modularidade e integração Baixo Consumo

‣ Capacidade de aproveitar a informação visual para malha “semi-automática” de navegação.

‣ Capacidade de realizar levantamento topológico e ambiental com processamento refinado.

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Benefícios

‣ Plataforma de desenvolvimento de estudos de controladores avançados.

‣ Capacidade de aprimorar o protocolo de comunicação.

‣ Baixo custo financeiro.

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Conclusão

‣ Alta complexidade.

‣ Aplicação Embarcada.

‣ Aproveitamento dos recursos atendendo a requisitos.

‣ Analisar possibilidades e incluir RTOS no sistema.

‣ Implementar eletrônica de interfaceamento e dos novos módulos.

‣ Desenvolver controles de navegação com técnicas de processamento de imagem.

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Trabalhos Futuros

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Agradecimentos

‣ Agradeço a minha família, pelo incrível suporte.

‣ Agradeço ao meu orientador Ramon pela dedicação e a Rodrigo Carneiro pela grande colaboração, assim como toda equipe do LUMA e do GSCAR.

‣ Agradeço ao CNPq por tornar possível o trabalho aqui apresentado.

Introdução

Arquitetura Futura

Conclusão

Comunicação

LUMAObjetivos

Benefícios

Características

Obrigado!

trevor.dobbin@gmail.com

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