2024
Diaconiuc, Guilherme
Criação de cenários 3D baseados em aerofotogrametria por drones para a utilização em ambientes de simulação Bachelor Thesis
ITA, 2024.
Abstract | Links | BibTeX | Tags: Aeronautics, Digital Twin, UAV, Unmanned Traffic Management
@bachelorthesis{2024diaconiuc,
title = {Criação de cenários 3D baseados em aerofotogrametria por drones para a utilização em ambientes de simulação},
author = {Guilherme Diaconiuc},
url = {https://cscerqueira.com.br/wp-content/uploads/2025/01/2024-Diacuniuc.pdf},
year = {2024},
date = {2024-11-25},
urldate = {2024-11-25},
school = {ITA},
abstract = {Este trabalho aborda a aplicação de técnicas de aerofotogrametria e Gaussian Splatting para a geração de modelos 3D realistas e de alta qualidade de ambientes urbanos, utilizando imagens capturadas por drones. Para isso, foi utilizado o drone DJI Mini 4K, que capturou imagens aéreas em alta resolução, posteriormente processadas para a criação de um ambiente virtual tridimensional. O algoritmo de Gaussian Splatting, conhecido por sua capacidade de produzir superfícies suaves e detalhadas, foi aplicado para renderizar os dados coletados em modelos visuais precisos. Os resultados mostraram um alto grau de precisão na representação de objetos estáticos, especialmente nas áreas com maior sobreposição de imagens. Contudo, foram identificadas limitações, como a dificuldade em modelar objetos em movimento, como veículos, devido às características intrínsecas da técnica. Outros desafios incluíram restrições regulatórias de altura de voo, consumo elevado de bateria durante a filmagem em alta resolução e desempenho comprometido em condições climáticas adversas ou baixa luminosidade. Embora os modelos gerados tenham sido satisfatórios, o estudo evidenciou a necessidade de avanços futuros, como a integração de dados em tempo real, a otimização da sobreposição de imagens para áreas periféricas e a utilização de sensores infravermelhos em cenários dinâmicos. Essas melhorias podem ampliar significativamente a aplicabilidade das técnicas de modelagem 3D em operações logísticas e planejamento urbano. Os resultados ressaltam o potencial da aerofotogrametria com drones e do Gaussian Splatting para criar ambientes virtuais imersivos e precisos, ao mesmo tempo que apontam direções para inovações futuras.},
keywords = {Aeronautics, Digital Twin, UAV, Unmanned Traffic Management},
pubstate = {published},
tppubtype = {bachelorthesis}
}
Este trabalho aborda a aplicação de técnicas de aerofotogrametria e Gaussian Splatting para a geração de modelos 3D realistas e de alta qualidade de ambientes urbanos, utilizando imagens capturadas por drones. Para isso, foi utilizado o drone DJI Mini 4K, que capturou imagens aéreas em alta resolução, posteriormente processadas para a criação de um ambiente virtual tridimensional. O algoritmo de Gaussian Splatting, conhecido por sua capacidade de produzir superfícies suaves e detalhadas, foi aplicado para renderizar os dados coletados em modelos visuais precisos. Os resultados mostraram um alto grau de precisão na representação de objetos estáticos, especialmente nas áreas com maior sobreposição de imagens. Contudo, foram identificadas limitações, como a dificuldade em modelar objetos em movimento, como veículos, devido às características intrínsecas da técnica. Outros desafios incluíram restrições regulatórias de altura de voo, consumo elevado de bateria durante a filmagem em alta resolução e desempenho comprometido em condições climáticas adversas ou baixa luminosidade. Embora os modelos gerados tenham sido satisfatórios, o estudo evidenciou a necessidade de avanços futuros, como a integração de dados em tempo real, a otimização da sobreposição de imagens para áreas periféricas e a utilização de sensores infravermelhos em cenários dinâmicos. Essas melhorias podem ampliar significativamente a aplicabilidade das técnicas de modelagem 3D em operações logísticas e planejamento urbano. Os resultados ressaltam o potencial da aerofotogrametria com drones e do Gaussian Splatting para criar ambientes virtuais imersivos e precisos, ao mesmo tempo que apontam direções para inovações futuras.
de Freitas, Phellype Rerison Figueiredo
Modelagem de SARPs (Sistemas de Aeronaves Remotamente Pilotadas) em ambiente de Realidade Virtual Bachelor Thesis
ITA, 2024.
Abstract | Links | BibTeX | Tags: Aeronautics, Augmented Reality, Simulation, UAV, Unmanned Traffic Management, User Interface
@bachelorthesis{2024phellype,
title = {Modelagem de SARPs (Sistemas de Aeronaves Remotamente Pilotadas) em ambiente de Realidade Virtual},
author = {Phellype Rerison Figueiredo de Freitas},
url = {https://cscerqueira.com.br/wp-content/uploads/2025/01/2024-Phellype.pdf},
year = {2024},
date = {2024-11-14},
urldate = {2024-11-14},
school = {ITA},
abstract = {Este projeto teve como objetivo o desenvolvimento de um sistema de monitoramento de drones em tempo real utilizando realidade aumentada, integrando tecnologias como o Geospatial Creator da Google, Unity, e o protocolo MQTT para criar uma solução robusta e intuitiva. O sistema foi projetado para posicionar drones virtuais com base em coordenadas geográficas precisas, utilizando âncoras geoespaciais que permitem a sincronização do mundo virtual com o físico. Durante o desenvolvimento, um objeto denominado GeospatialController foi implementado para gerenciar a criação e atualização das âncoras, e outro, chamado MQTT_receiver, foi utilizado para receber dados de localização em tempo real via protocolo MQTT. Testes foram realizados em uma trajetória simulada entre dois pontos no H8, alojamento do ITA, utilizando um tablet Samsung Galaxy Tab S9, para avaliar a precisão do sistema, a estabilidade das âncoras e a responsividade às mudanças de posição dos drones. Apesar de o sistema ter demonstrado alta precisão na representação das posições e fluidez nas transições, foi identificado que o processo de destruição e recriação das âncoras causava pequenas travadas na câmera, indicando que há espaço para otimizações no gerenciamento das âncoras. A integração entre MQTT e Geospatial Creator permitiu a atualização contínua e confiável das posições, demonstrando o potencial do sistema para aplicações práticas em monitoramento aéreo. Os resultados alcançados refletem a viabilidade de soluções baseadas em realidade aumentada para a gestão do espaço aéreo e oferecem uma base sólida para futuros aprimoramentos e expansões do sistema.
},
keywords = {Aeronautics, Augmented Reality, Simulation, UAV, Unmanned Traffic Management, User Interface},
pubstate = {published},
tppubtype = {bachelorthesis}
}
Este projeto teve como objetivo o desenvolvimento de um sistema de monitoramento de drones em tempo real utilizando realidade aumentada, integrando tecnologias como o Geospatial Creator da Google, Unity, e o protocolo MQTT para criar uma solução robusta e intuitiva. O sistema foi projetado para posicionar drones virtuais com base em coordenadas geográficas precisas, utilizando âncoras geoespaciais que permitem a sincronização do mundo virtual com o físico. Durante o desenvolvimento, um objeto denominado GeospatialController foi implementado para gerenciar a criação e atualização das âncoras, e outro, chamado MQTT_receiver, foi utilizado para receber dados de localização em tempo real via protocolo MQTT. Testes foram realizados em uma trajetória simulada entre dois pontos no H8, alojamento do ITA, utilizando um tablet Samsung Galaxy Tab S9, para avaliar a precisão do sistema, a estabilidade das âncoras e a responsividade às mudanças de posição dos drones. Apesar de o sistema ter demonstrado alta precisão na representação das posições e fluidez nas transições, foi identificado que o processo de destruição e recriação das âncoras causava pequenas travadas na câmera, indicando que há espaço para otimizações no gerenciamento das âncoras. A integração entre MQTT e Geospatial Creator permitiu a atualização contínua e confiável das posições, demonstrando o potencial do sistema para aplicações práticas em monitoramento aéreo. Os resultados alcançados refletem a viabilidade de soluções baseadas em realidade aumentada para a gestão do espaço aéreo e oferecem uma base sólida para futuros aprimoramentos e expansões do sistema.
Gomes, Isabela Matos
Otimização de rotas de drones usando reinforcement learning Bachelor Thesis
ITA, 2024.
Abstract | Links | BibTeX | Tags: Aeronautics, Optimization, UAV
@bachelorthesis{2024isabela,
title = {Otimização de rotas de drones usando reinforcement learning},
author = {Isabela Matos Gomes},
url = {https://cscerqueira.com.br/wp-content/uploads/2025/01/2024-Isabela.pdf},
year = {2024},
date = {2024-11-10},
urldate = {2024-11-10},
school = {ITA},
abstract = {Este trabalho apresenta uma metodologia para a otimização de rotas de entrega de drones utilizando técnicas de aprendizado por reforço (RL). Motivado por desastres naturais recentes no Brasil, como as inundações no Rio Grande do Sul, o estudo visa desenvolver soluções que permitam a entrega rápida e eficiente de suprimentos em áreas inacessíveis por meios de transporte convencionais. A pesquisa explora algoritmo de Proximal Policy Optimization (PPO) para resolver problemas de roteamento e de otimização. A aplicação dessa técnica visa reduzir o tempo de entrega e aumentar a eficiência dos drones, melhorando a capacidade de resposta em situações de emergência e contribuindo para a gestão global de desastres.},
keywords = {Aeronautics, Optimization, UAV},
pubstate = {published},
tppubtype = {bachelorthesis}
}
Este trabalho apresenta uma metodologia para a otimização de rotas de entrega de drones utilizando técnicas de aprendizado por reforço (RL). Motivado por desastres naturais recentes no Brasil, como as inundações no Rio Grande do Sul, o estudo visa desenvolver soluções que permitam a entrega rápida e eficiente de suprimentos em áreas inacessíveis por meios de transporte convencionais. A pesquisa explora algoritmo de Proximal Policy Optimization (PPO) para resolver problemas de roteamento e de otimização. A aplicação dessa técnica visa reduzir o tempo de entrega e aumentar a eficiência dos drones, melhorando a capacidade de resposta em situações de emergência e contribuindo para a gestão global de desastres.
Sailer, Leonardo Vásques
Modelagem de gêmeo digital de recursos de emprego aéreo em ambiente de simulação Bachelor Thesis
ITA, 2024.
Abstract | Links | BibTeX | Tags: Aeronautics, Digital Twin, Simulation, UAV
@bachelorthesis{2024vasques,
title = {Modelagem de gêmeo digital de recursos de emprego aéreo em ambiente de simulação},
author = {Leonardo Vásques Sailer},
url = {https://cscerqueira.com.br/wp-content/uploads/2025/01/2024-Leonardo-Vasques.pdf},
year = {2024},
date = {2024-10-31},
urldate = {2024-10-31},
school = {ITA},
abstract = {Este trabalho aborda o desenvolvimento de um modelo de gêmeo digital para a aeronave VTOL Nauru 500c, implementando um modelo com seis graus de liberdade para a fase de asa fixa. A escolha de um modelo de terra plana, considerando o alcance limitado da aeronave, simplifica os cálculos e melhora a eficiência computacional, sem sacrificar a precisão necessária. A integração deste modelo na Arena CONCEPT.IO, utilizando o protocolo MQTT para comunicação eficiente, potencializa a capacidade de simulação e validação de conceitos operacionais, contribuindo significativamente para a pesquisa e o desenvolvimento tecnológico na engenharia de sistemas complexos e fortalecendo a missão do laboratório Conceptio de aprimorar sistemas de defesa. Além deste modelo, o trabalho aborda o desenvolvimento de um software de simulação implementado em Pyhton, aonde o modelo desenvolvido ao longo do trabalho será testado e que também servirá de plataforma para os futuros modelos implementados na Arena CONCEPT.IO, permitindo a interação entre esses diferentes entes digitais.
},
keywords = {Aeronautics, Digital Twin, Simulation, UAV},
pubstate = {published},
tppubtype = {bachelorthesis}
}
Este trabalho aborda o desenvolvimento de um modelo de gêmeo digital para a aeronave VTOL Nauru 500c, implementando um modelo com seis graus de liberdade para a fase de asa fixa. A escolha de um modelo de terra plana, considerando o alcance limitado da aeronave, simplifica os cálculos e melhora a eficiência computacional, sem sacrificar a precisão necessária. A integração deste modelo na Arena CONCEPT.IO, utilizando o protocolo MQTT para comunicação eficiente, potencializa a capacidade de simulação e validação de conceitos operacionais, contribuindo significativamente para a pesquisa e o desenvolvimento tecnológico na engenharia de sistemas complexos e fortalecendo a missão do laboratório Conceptio de aprimorar sistemas de defesa. Além deste modelo, o trabalho aborda o desenvolvimento de um software de simulação implementado em Pyhton, aonde o modelo desenvolvido ao longo do trabalho será testado e que também servirá de plataforma para os futuros modelos implementados na Arena CONCEPT.IO, permitindo a interação entre esses diferentes entes digitais.
e Silva Britto, Eduardo Soares
Integração de simulador de enxame de drones em um simulador de mundo utilizando o protocolo MQTT Bachelor Thesis
ITA, 2024.
Abstract | Links | BibTeX | Tags: Aeronautics, CONOPS, Digital Twin, Drone Swarm, UAV
@bachelorthesis{2024silvabritto,
title = {Integração de simulador de enxame de drones em um simulador de mundo utilizando o protocolo MQTT},
author = {Eduardo Soares e Silva Britto
},
url = {https://cscerqueira.com.br/wp-content/uploads/2025/01/2024-Eduardo-Britto.pdf},
year = {2024},
date = {2024-10-31},
urldate = {2024-10-31},
school = {ITA},
abstract = {Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de simulação distribuída para enxames de drones, com foco em aplicações militares. O sistema integra a lógica e a transmissão dos dados dos drones em um arquivo Python Notebook, que se comunica com um servidor central utilizando o protocolo MQTT (Message Queuing Telemetry Transport). A motivação para este estudo reside na crescente importância dos enxames de drones para missões críticas, onde a coordenação eficiente e a resposta rápida são essenciais. A metodologia envolve a implementação de uma arquitetura distribuída que permite a comunicação e a coordenação entre múltiplos drones de forma eficiente, além de também possibilitar interação com outras entidades do ambiente simulado. Os resultados demonstram a viabilidade do sistema proposto, destacando melhorias na escalabilidade e na capacidade de resposta em cenários simulados. Este trabalho contribui para a área de simulação distribuída, oferecendo uma solução robusta e escalável para a gestão de enxames de drones em operações militares.},
keywords = {Aeronautics, CONOPS, Digital Twin, Drone Swarm, UAV},
pubstate = {published},
tppubtype = {bachelorthesis}
}
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de simulação distribuída para enxames de drones, com foco em aplicações militares. O sistema integra a lógica e a transmissão dos dados dos drones em um arquivo Python Notebook, que se comunica com um servidor central utilizando o protocolo MQTT (Message Queuing Telemetry Transport). A motivação para este estudo reside na crescente importância dos enxames de drones para missões críticas, onde a coordenação eficiente e a resposta rápida são essenciais. A metodologia envolve a implementação de uma arquitetura distribuída que permite a comunicação e a coordenação entre múltiplos drones de forma eficiente, além de também possibilitar interação com outras entidades do ambiente simulado. Os resultados demonstram a viabilidade do sistema proposto, destacando melhorias na escalabilidade e na capacidade de resposta em cenários simulados. Este trabalho contribui para a área de simulação distribuída, oferecendo uma solução robusta e escalável para a gestão de enxames de drones em operações militares.
2023
Meisler, Gabriel
Evaluation of unsupervised deep domain adaptation performance for UAV power line detection in urban areas Honorable Mention Bachelor Thesis
ITA, 2023.
Abstract | Links | BibTeX | Tags: Aeronautics, Detect and Avoid, UAV
@bachelorthesis{2023gabriel,
title = {Evaluation of unsupervised deep domain adaptation performance for UAV power line detection in urban areas},
author = {Gabriel Meisler},
url = {https://cscerqueira.com.br/wp-content/uploads/2025/01/2023-Meisler.pdf},
year = {2023},
date = {2023-11-16},
urldate = {2023-11-16},
school = {ITA},
abstract = {This study focuses on leveraging unsupervised domain adaptation (UDA) techniques to improve the performance of deep learning models for UAV power line detection tasks. The research examines the effectiveness of UDA in extending binary classification predictions to a target one presenting a domain shift compared to the original training dataset. A feature-based UDA methodology - Domain Adversarial Training - and an instance-based one - KMM - are employed on paired source and target sets of power line images. The obtained results are compared to those achieved for a baseline without any form of transfer learning, aiming to evaluate whether UDA enhances the model’s extrapolation ability. This investigation moves towards the development of more robust deep learning models for power line detection, enabling them to reliably handle diverse operational conditions beyond their initial training settings.},
keywords = {Aeronautics, Detect and Avoid, UAV},
pubstate = {published},
tppubtype = {bachelorthesis}
}
This study focuses on leveraging unsupervised domain adaptation (UDA) techniques to improve the performance of deep learning models for UAV power line detection tasks. The research examines the effectiveness of UDA in extending binary classification predictions to a target one presenting a domain shift compared to the original training dataset. A feature-based UDA methodology - Domain Adversarial Training - and an instance-based one - KMM - are employed on paired source and target sets of power line images. The obtained results are compared to those achieved for a baseline without any form of transfer learning, aiming to evaluate whether UDA enhances the model’s extrapolation ability. This investigation moves towards the development of more robust deep learning models for power line detection, enabling them to reliably handle diverse operational conditions beyond their initial training settings.
2022
Pinheiro, Leonardo Mouta Pereira
Manipulating a cable-suspended object with multiple UAVs and environment contacts in 2D Bachelor Thesis
ITA, 2022.
Abstract | Links | BibTeX | Tags: Aeronautics, Simulation, UAV
@bachelorthesis{2022mouta,
title = {Manipulating a cable-suspended object with multiple UAVs and environment contacts in 2D},
author = {Leonardo Mouta Pereira Pinheiro},
url = {https://cscerqueira.com.br/wp-content/uploads/2025/01/2022-Leonardo-Mouta.pdf},
year = {2022},
date = {2022-11-23},
urldate = {2022-11-23},
school = {ITA},
abstract = {Considering a fleet of multicopter drones, where each drone is attached via cables to the same object, the problem of automatically planning the path of these drones so that the object can be manipulated from an initial pose to a desired pose merits more studies, given the problem’s wide range of potential applications. This work proposes that this path planning can be modeled as a contact mode guided, sampling-based planning problem, where a constrained trajectory is generated using sampling techniques. Initial applications of this method to 2D scenarios are shown, which illustrate the successes or failures of the method for each scenario type. Given the analysis of these results, some possible improvements are then proposed.
},
keywords = {Aeronautics, Simulation, UAV},
pubstate = {published},
tppubtype = {bachelorthesis}
}
Considering a fleet of multicopter drones, where each drone is attached via cables to the same object, the problem of automatically planning the path of these drones so that the object can be manipulated from an initial pose to a desired pose merits more studies, given the problem’s wide range of potential applications. This work proposes that this path planning can be modeled as a contact mode guided, sampling-based planning problem, where a constrained trajectory is generated using sampling techniques. Initial applications of this method to 2D scenarios are shown, which illustrate the successes or failures of the method for each scenario type. Given the analysis of these results, some possible improvements are then proposed.