ISEP - DM – Engenharia Electrotécnica e de Computadores
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1. Telecomunicações -
O Instituto Superior de Engenharia do Porto possui um longo historial de formação de profissionais conceituados nas áreas de Telecomunicações, constituindo-se como uma das Escolas de referência tanto na sua área geográfica de influência como a nível nacional. Os profissionais formados pelo ISEP são frequentemente procurados pelos principais operadores de telecomunicações e empresas de serviços de comunicação.
A área de especialização em “Telecomunicações” do Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores permite dar continuidade a esta tradição, através de uma oferta actualizada de competências chave em áreas tecnológicas de topo. Os profissionais formados nesta área de especialização ficam habilitados a satisfazer as necessidades de pessoal qualificado por parte do tecido empresarial cujo crescimento é ainda expectável.
2. Automação e Sistemas -
Esta área de especialização corresponde a um perfil de formação com forte tradição no ISEP e com grande ligação às entidades empregadoras. Caracteriza-se por ser uma especialização balanceada entre as abordagens teóricas características da área de Sistemas e as abordagens tecnológicas oriundas das áreas da Automação e Robótica.
A rápida evolução dos sistemas computacionais e a sua integração nas mais diversas actividades são um dos principais motores da renovação industrial, originando uma generalização e aprofundamento dos conceitos técnicos e científicos oriundos da automação. A formação proposta é de espectro largo e tem por suporte um longo historial de ensino/aprendizagem na área dos sistemas e da automação.
3. Sistemas e Planeamento Industrial -
A área de especialização em “Sistemas e Planeamento Industrial” pretende responder às solicitações identificadas no domínio do Planeamento Industrial nos últimos anos. De facto, tem havido uma preocupação crescente na criação de formação pós-graduada que alia formação de cariz tecnológico, com conhecimentos em Gestão e Métodos Quantitativos de apoio à tomada de decisão. Aliada a essa preocupação, a procura crescente de informação actualizada, em tempo real, e consequente extracção de conhecimento, são necessidades transversais a todas as áreas de Engenharia, nomeadamente à Engenharia Electrotécnica.
4. Sistemas Autónomos -
Esta área de especialização reforça a interacção quer com os grupos de I&D quer com as empresas, não só pela sua organização curricular, que promove em várias etapas do processo de formação o contacto do aluno com estas entidades, mas sobretudo pela metodologia de ensino que molda a estrutura de competências obtidas em torno da capacidade de resolução de problemas. Complementarmente, esta área e os seus conteúdos curriculares surgem como uma das prioridades fundamentais no desenvolvimento da oferta de formação superior pós-graduada para um conjunto de empresas de diferentes áreas de especialização.
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- 3D Pose and Shape Estimation from a Camera SystemPublication . Figueiredo, Lino Manuel BaptistaNeste trabalho, é abordada uma solução que procura estimar a posição articular 3D de várias pessoas em cenários reais, bem como a sua forma corporal e trajetória global a partir de um único vídeo RGB, gravado com uma câmara estática ou dinâmica. Em contraste com sistemas multi-view complexos, esta solução prioriza a simplicidade e adaptabilidade em diferentes aplicações. Face ao cenário desafiador, desenvolveu-se um sistema baseado em diferentes frameworks, individualmente otimizadas para o seu propósito. Como tal, o autor procurou estender o processo realizado num pose and shape estimator convencional, implementando, de forma robusta, a capacidade tracking de humanos e uma inferência com base em coerência temporal, capaz de lidar com oclusões completas em longos intervalos de tempo. Os humanos, presentes no cenário, são detetados e devidamente identificados ao longo do vídeo, a partir de um Multiple Person Tracking (MPT) (i.e., Deep OCSORT com YOLOv8x e Re-Identication (Re-ID) model). Esta informação, alimenta o Human Pose and Shape (HPS) estimator (i.e., HybrIK com backbone da rede HRNet-W48) capaz de gerar, a partir de uma combinação da representação volumétrica das articulações com a capacidade de extração de features das DCNNs, uma sequência que define o movimento do humano no sistema de coordenadas da câmara (i.e., root translations, root rotations, pose do corpo e os parâmetros do shape). Complementarmente, o movimento humano, localmente definido, é preenchido segundo um processo iterativo, dado pela integração do generative motion optimizer, por sua vez organizado numa arquitetura baseada em Transformers e apoiado pelas relações temporais presentes na informação das deteções visíveis. Para um conjunto de parâmetros descritivos do movimento corporal de cada humano é obtido a respetiva trajetória global, propriamente relacionadas, num processo baseado na variação posicional local (posição no plano e orientação) e numa otimização iterativa dos parâmetros da câmara consistente com as evidências do vídeo, e.g., 2D keypoints. Os resultados, obtidos no dataset 3DPW, demonstram que a abordagem proposta superar os métodos anteriores na reconstrução do movimento, com 68, 2 mm PAMPJPE em oclusões e 46, 4 mm PA-MPJPE em poses visíveis.
- 5G-Enabled Autonomous Platooning on Robotic Vehicle TestbedPublication . Pereira, João Filipe Mateus; Santos, Pedro Miguel Salgueiro dosHumanity is progressively moving towards a more intuitive and technological future. The area of Intelligent and Cooperative Transport Systems has revealed itself as one of the areas in great evolution, through technologies of autonomous driving and intravehicle communication. With the main goal of providing accident-free environments as well as optimizing the movement of vehicles on roads all over the world, Vehicle to Everything (V2X) communication is very important when it comes to all kinds of vehicular applications. The CMU|PT FLOYD project focuses on this area, with the aim of developing new systems for possible future implementation. In this report, a vehicular application using a 5G-capable module to perform Vehicle to Infrastructure (V2I) communications was evaluated. This vehicular application is based on an emergency braking scenario, whereby detecting an approaching vehicle in a place where an accident occurred, a message is sent over the network that is picked up by the main vehicle, triggering braking. It should be noted that this sending will be made through the module with 5G capacity, thus being an innovative application. Complementary to this scenario is the tracking of a vehicle by another vehicle, thus making a more complex emergency braking application with a cooperative platoon. This platoon will be maintained through sensors present in the following vehicle, such as LiDAR and ZED camera. With this, image processing and a sensor fusion was done in order to keep the follower at a safe distance but with the ability to follow the leader. In order to validate and test this entire solution, robotic testbeds were used as a low-cost solution, allowing a concrete evaluation, with enlightening physical results of the entire application performed.
- Acoustic characterization and detection of lost fishing gearPublication . Oliveira, Rui Filipe Martins de; Silva, Eduardo Alexandre Pereira daThe exploration and use of the oceans have led to an increase in the number of objects and equipment left behind on the seafloor, including abandoned fishing nets, known as "ghost nets," and other lost items. These marine debris pose significant environmental threats, affecting underwater ecosystems, navigation, and even human life. Ghost Nets, in particular, continue to trap and kill marine life indiscriminately, contributing to the degradation of marine habitats and a decrease in biodiversity. Moreover, they can also hinder underwater exploration efforts by entangling and damaging submersible drones. This thesis investigates methods and technologies for detecting and identifying abandoned fishing nets and other lost objects on the seafloor. The study evaluates different sonar systems and other underwater detection methods, as well as image processing techniques, particularly in their application to unmanned underwater vehicles (AUVs) and unmanned surface vehicles (USVs). By combining multiple systems and sensors, the aim is to improve detection accuracy and object identification. Laboratory and real-world tests in open sea environments were conducted to validate the effectiveness of the proposed solutions. The research also explores the challenges associated with sonar detection in shallow waters, including issues related to the acoustic Backscatter from the seafloor and the limitations of current sonar technologies in accurately identifying mid-water targets. Through this investigation, the thesis aims to contribute to developing advanced technological solutions that can be used in ocean cleanup operations and preserving marine ecosystems, promoting the sustainability of marine resources for future generations.
- Actuador linear para teste de teclas na indústria automóvelPublication . Lourenço, Artur Jorge de Sousa Pereira; Fidalgo, André V.; Costa, JoséAs indústrias de componentes e acessórios automóveis são um elo fundamental no processo produtivo da indústria automóvel. Neste leque industrial encontra-se a Preh Portugal, Lda, como empresa fornecedora de componentes electrónicos, mais concretamente, painéis de controlo de climatização. Os painéis fornecidos pela Preh aos seus clientes encontram-se sujeitos a rigorosos testes de qualidade e funcionalidade. Neste sentido o teste funcional das teclas surge, relacionando o curso da tecla em função de uma força actuante. Esta relação está comprometida com uma curva característica padrão para o tipo de tecla. Para além destes compromissos, também é necessário que a tecla feche e abra o seu contacto eléctrico. Esta tese foca-se no desenvolvimento do teste de teclas, apresentando uma alteração ao sistema actual com a introdução de um sistema embebido, no intuito de flexibilizar o sistema de teste e reduzindo custos. O sistema embebido pretende dar capacidade de processamento ao teste e, desta forma, substituir o actual computador como elemento de processamento. A solução implementada consistiu numa mudança estrutural, através da inclusão do sistema embebido entre o computador e o sistema de deslocamento. Passando o foco central do processo de teste a residir no sistema embebido, este tem de estabelecer comunicações com os restantes elementos intervenientes no teste. Estabelece comunicações série RS-232 com o sistema de deslocamento (leitura do curso e força na tecla), Ethernet com o computador (comandos, parâmetros e resultados) e CAN com o painel de controlo de climatização (fecho/abertura do contacto eléctrico). A concretização deste projecto resultou numa nova estrutura e aplicação, a qual é facilmente integrada na linha de produção com as vantagens de ser menos onerosa e mais flexível, conforme o pretendido.
- Advanced Three-Phase Grid Synchronization Using Synchronous Reference Frame Phase-Locked LoopsPublication . Silva, José Eduardo Santos Maravalhas; Brito, Rui Miguel Monteiro deModern power electronics devices require grid synchronization to accurately time the switching of their semiconductor devices. This project steps through the development of such an algorithm for three-phase grids. The classical synchronous reference frame phase-locked loop is studied in depth, including a detailed analysis of the transforms that give rise to its name. A few improvements are added in order to mitigate some of the well-known pitfalls of this method. Using the theory of symmetrical sequence components, new equations that describe the behaviour of said components in relation to unbalanced three-phase voltages are derived. These equations are then used to better understand the behaviour of the classical algorithm under unbalanced conditions. From this, an advanced grid synchronization algorithm based on multiple phase-locked loops is developed. This algorithm is then discretized and implemented in a typical microcontroller. Finally, a custom genetic algorithm is used to fine-tune the parameters of the algorithm to a specific simulated scenario meant to represent harsh grid conditions.
- Afetação de recursos em sistemas de produçãoPublication . Santos, André Borges Guimarães Serra e; Madureira, Ana MariaO problema do escalonamento, por ser um dos factores fundamentais na tomada de decisão para uma boa gestão das operações, tem sido alvo de um amplo estudo, tanto na sua componente teórica como na sua componente prática. A importância de um escalonamento correto das operações é preponderante, quando as pequenas diferenças, em termos de tempos de produção, podem ter um grande impacto na competitividade da organização. Em muitas unidades produtivas, existem máquinas capazes de realizar as mesmas operações com diferentes desempenhos. Isto pode dever-se à necessidade de flexibilizar os recursos ou mesmo a uma atualização da capacidade produtiva. Embora os problemas de máquinas diferentes em paralelo tenham sido alvo de um vasto estudo, muitos deles não são passíveis de ser resolvidos através de métodos exatos. O problema de minimização do makespan (Rm||Cmax), é NP-hard, sendo habitualmente abordado através de heurísticas. Entre as heurísticas utilizadas em problemas de minimização do makespan em máquinas diferentes em paralelo, é possível identificar duas filosofias de afectação: a que utiliza os tempos de processamento para alocar as tarefas e a que utiliza as datas de conclusão. Nesta dissertação, pretende-se dar uma contribuição para a resolução do problema de afectação de recursos em sistemas de produção. Para tal, foram propostas as heurísticas OMTC 3 e Suffrage One. A contribuição consiste na proposta de versões híbridas e modificadas das heurística MCT e Suffrage, uma vez identificadas várias características que podem limitar o seu desempenho, como o facto da heurística MCT alocar as tarefas numa ordem aleatória ou a heurística Suffrage alocar mais que uma tarefa por iteração. Finalmente, procedeu-se à realização de testes computacionais, para avaliar o desempenho das heurísticas propostas. Os testes realizados permitiram concluir que a heurística OMTC 3 apresentou um melhor desempenho que a heurística MCT.
- Agile Project Management MethodologiesPublication . Gomes, João Pedro Maia; Pinto, Carla Manuela AlvesA procura pela melhoria contínua, inspirada em métodos como o Lean e o Kaizen, é fundamental para que as organizações se destaquem no mercado. Ao implementar os princípios Lean, como a eliminação de desperdícios e a optimização de processos, as empresas podem maximizar a eficiência e a qualidade dos seus produtos e serviços. Nomeadamente, com o Kaizen e a sua filosofia de pequenas melhorias incrementais, promove uma cultura de constante aprendizagem e melhoria a todos os níveis da organização. A presente tese, numa primeira fase, apresenta uma análise mais teórica dos pontos acima referidos, explicando também outras metodologias que se enquadram no âmbito do trabalho como as metodologias Kanban e SCRUM. Posteriormente, foi feita a ligação destes temas à automatização de processos em RPA e como estão interligados, explicando o que é RPA e como implementar automatizações deste género. De seguida, foram analisados dois projetos de automatização para otimizar dois os processos. O primeiro centrou-se na agilização do processo de tratamento de leads, eliminando a parte mais mecânica. A automatização poupou 70% do tempo dos gestores de leads, aumentando a produtividade e permitindo um melhor estabelecimento de contactos. O segundo caso envolveu a atualização de ficheiros Voximplant, a extração de registos de chamadas e a criação de um PowerBI para análise do desempenho das chamadas telefónicas. A automatização foi inicialmente criada no UIPath, mas mais tarde foi alargada a várias campanhas utilizando o Power Automate. Esta automatização foi crucial para um lançamento mais rápido da campanha e relatórios mais atualizados. Por fim, enumeram-se projetos futuros, que incluem melhorias no trabalho iniciado e a otimização dos processos atuais.
- AIRMON: análise automática de mensagens LTEPublication . Lopes, João Pedro Cabral; Assis, Pedro; Matos, RuiEsta dissertação enquadra-se num estágio na empresa TMN. Neste foram abordados um conjunto de conceitos inerentes às redes de comunicações móveis, nomeadamente às redes 4G. No estudo realizado foi dado especial ênfase ao LTE e à interface de comunicação rádio entre o dispositivo móvel e a rede. Os objetivos estabelecidos foram claros. Conhecer toda a rede móvel 4G da TMN para posteriormente poder contribuir na resolução de problemas que surjam no futuro, assim como desenvolver uma aplicação gráfica capaz de ajudar as equipas de manutenção na análise de inconsistências e testes de desempenho na rede 4G. Para tal, foram estudados dois tipos de protocolos: o NAS e o RRC. A aplicação elaborada (AirMon) é capaz de capturar um conjunto de mensagens associadas a esses protocolos e as descodificar, retornando ao utilizador a informação obtida numa interface amigável. A aplicação foi desenvolvida na linguagem Java e esta foi posteriormente comparada face a outras existentes no mercado.
- Algoritmo genético para empacotamento de contentoresPublication . Pires, Ricardo Morgado; Reis, Cecília Maria do Rio Fernandes MoreiraNo âmbito da investigação operacional o problema de empacotamento de contentores é conhecido por procurar definir uma configuração de carga, de forma a otimizar a utilização de um espaço disponível para efetuar o empacotamento. Este problema pode ser apresentado em diversas formas, formas estas que variam em função das características de cada empacotamento. Estas características podem ser: o tipo de carga que se pretende carregar (homogénea ou heterogénea), a possibilidade de a carga poder sofrer rotações em todas as suas dimensões ou apenas em algumas, o lucro que está associado a cada caixa carregada ou restrições inerentes ao contentor como por exemplo dimensões. O interesse pelo estudo de problemas de empacotamento de contentores tem vindo a receber cada vez mais ênfase por várias razões, uma delas é o interesse financeiro dado que o transporte é uma prática que representa custos, sendo importante diminuir estes custos aproveitando o volume do contentor da melhor forma. Outra preocupação que motiva o estudo deste problema prende-se com fatores ambientes, onde se procura racionalizar os recursos naturais estando esta também ligada a questões financeiras. Na literatura podem ser encontradas varias propostas para solucionar este problema, cada uma destas dirigidas a uma variante do problema, estas propostas podem ser determinísticas ou não determinísticas onde utilizam heurísticas ou metaheurísticas. O estudo realizado nesta dissertação descreve algumas destas propostas, nomeadamente as metaheurísticas que são utilizadas na resolução deste problema. O trabalho aqui apresentado traz também uma nova metaheurísticas, mais precisamente um algoritmo genético que terá como objetivo, apresentar uma configuração de carga para um problema de empacotamento de um contentor. O algoritmo genético tem como objetivo a resolução do seguinte problema: empacotar várias caixas retangulares com diversos tamanhos num contentor. Este problema é conhecido como Bin-Packing. A novidade que este algoritmo genético vai introduzir nas diversas soluções apresentadas até à data, é uma nova forma de criar padrões iniciais, ou seja, é utilizada a heurística HSSI (Heurística de Suavização de Superfícies Irregulares) que tem como objetivo criar uma população inicial de forma a otimizar o algoritmo genético. A heurística HSSI tenta resolver problemas de empacotamento simulando, o comportamento da maioria das pessoas ao fazer este processo na vida real, contudo, tem um campo de busca reduzido entre as soluções possíveis e será então utilizado um algoritmo genético para ampliar este campo de busca e explorar novas soluções. No final pretende-se obter um software onde será possível configurar um dado problema de empacotamento de um contentor e obter, a solução do mesmo através do algoritmo genético. Assim sendo, o estudo realizado tem como principal objetivo contribuir com pesquisas e conclusões, sobre este problema e trazer uma nova proposta de solução para o problema de empacotamento de contentores.
- Algoritmos criptográficos e o seu desempenho no ArduínoPublication . Barbosa, Nuno José Teixeira Reis; Gomes, Paula Maria Marques MouraO Arduíno é uma plataforma muito robusta e multifacetada utilizada em diversas situações e, cada vez mais, um elemento relevante na arquitetura da Internet das Coisas. Ao disponibilizar várias interfaces de comunicação sem fios, pode ser utilizado para controlar eletrodomésticos, portas, sensores de temperatura, etc. permitindo implementar facilmente a comunicação entre estas “coisas”. Nesta tese foram estudadas as principais redes sem fios utilizadas pelo Arduíno (Bluetooth Low Energy [BLE], Wi-Fi e ZigBee) para tentar perceber qual a que tem o melhor desempenho, vantagens e desvantagens de cada uma, quais os módulos necessários para permitir ao Arduíno utilizar esse tipo de rede sem fios, quais as principais funções para que foram projetadas quando criadas e qual o sistema de segurança utilizado nestas redes. Estas diferentes tecnologias sem fios permitem uma maior mobilidade e uma maior flexibilidade no desenho das estruturas de rede do que as redes com fios convencionais. Porém, este tipo de redes têm uma grande desvantagem já que qualquer um dentro do alcance da rede sem fios consegue intercetar o sinal que está a ser transmitido. Para solucionar e proteger a informação que é transmitida por estas redes foram desenvolvidos vários algoritmos de criptografia. Estes dados encriptados só podem ser lidos por dispositivos que tenham uma determinada chave. Os algoritmos de criptografia Data Encryption Standard (DES), Triple DES (TDES), Advanced Encryption Standard (AES), eXtended TEA (XTEA) Corrected Block TEA (XXTEA) estão entre as técnicas mais conhecidos e usadas tualmente. Nesta tese foram analisados estes algoritmos e as suas vulnerabilidades, tendo também sido feito um levantamento dos principais ataques existentes para avaliar se ainda são seguros atualmente. De forma a avaliar a possibilidade de utilizar o Arduíno em aplicações que utilizem comunicações sem fios com segurança, foram realizados testes de desempenho com os algoritmos de criptografia estudados, usando bibliotecas já existentes. Nos testes de desempenho implementados verificou-se que o AES é bastante mais rápido do que as outras soluções, oferecendo ainda uma maior segurança. Já o TDES verificou-se ser bastante lento, justificando o porquê de o algoritmo ser pouco usado, sendo ao longo dos anos substituído pelo AES. O XXTEA ficou em posição intermédia no teste de desempenho, tendo uma relação segurança/desempenho interessante e revelando-se assim uma escolha melhor do que o TDES.