O aperfeiçoamento da navegação aérea segundo o conceito CNS/ATM inclui a implementação do Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS) como elemento provedor de infra-estrutura de navegação e os conceitos de Navegação de Área (RNAV), de Performance de Navegação Requerida (RNP) e da Redução dos Mínimos de Separação Vertical (RVSM) como elementos de gestão de tráfego aéreo. A Organização da Aviação Civil Internacional considera estes elementos como solução de longo prazo para melhorar a eficiência e a segurança do espaço aéreo frente ao crescimento do tráfego. Todavia implementá-los significa investir para adequar operadores e Provedores de Serviço de Tráfego Aéreo às normas que regem a prática de tais elementos. Neste trabalho, a implementação da RNAV, da RNP, da RVSM e do GNSS como meio primário de navegação no espaço aéreo brasileiro são avaliadas qualitativamente. Para tanto, os custos e benefícios operacionais e econômicos, ligados a cada elemento citado, são investigados e contextualizados na realidade do país. A título de estudo de caso, uma análise quantitativa de custo-benefício da implementação da RVSM no Brasil é realizada. Os resultados obtidos foram favoráveis para a aviação comercial, enquanto que inviáveis para a aviação geral de forma agregada. A viabilidade da aviação geral deve portanto ser analisada caso a caso, segundo a utilização da aeronave em questão e seus custos de aprovação operacional.

Este trabalho de pesquisa concentra-se no desenvolvimento de um sistema de apoio a decisão para o gerenciamento de fluxo de tráfego aéreo entre aeronaves em rota, que iniciarão procedimentos de Chegada utilizando Rotas Padrão em Área Terminal (Standard Terminal Arrival Routes - STAR). O sistema baseia-se no conceito de Comunicação, Navegação e Vigilância para o Gerenciamento de Tráfego Aéreo (Communication, Navigation and Surveillance/Air Traffic Management - CNS/ATM). Inicialmente foram realizadas pesquisas sobre sistemas de gerenciamento de tráfego aéreo existentes e tecnologias propostas pelo sistema CNS/ATM, a fim de identificar as principais necessidades de desenvolvimento do protótipo proposto. O protótipo desenvolvido é baseado em regras que representam os conhecimentos obtidos em entrevistas com especialistas em gerenciamento de tráfego aéreo. Para o seu desenvolvimento, uma metodologia baseada em fases de construção de Sistema Especialista (SE) foi seguida, e um Shell para desenvolvimento de SE foi utilizado. O Shell adotado foi o JESS (Java Expert System Shell). Testes foram realizados com o protótipo, através de cenários criados a partir dos conhecimentos adquiridos por especialistas em controle de tráfego aéreo, provendo verificação e validação dos vários conflitos detectados e solucionados pelo protótipo junto ao funcionamento das regras implementadas. Dentre as principais contribuições deste trabalho de pesquisa, encontram-se a adaptação do atual sistema de gerenciamento de tráfego aéreo ao sistema CNS/ATM, visando um melhor gerenciamento de fluxo de tráfego aéreo por meio de detecções antecipadas de conflitos em rotas, auxílios aos controladores de tráfego aéreo na resolução desses conflitos, aumento na segurança dos vôos, proporcionados pelo protótipo desenvolvido.

A navegação aérea por meio de equipamentos convencionais como NDB, VOR, DME e ILS está saturada na estrutura atual. Estes equipamentos apresentam desempenho de navegação limitado e custos de aquisição e operação expressivos. Por outro lado, as tecnologias GNSS têm se destacado como um caminho promissor para a implantação do sistema CNS/ATM e para novas aplicações na aviação. Dentro de uma abordagem holística (integrada) foi estudado o desenvolvimento de um sistema de navegação aérea por GNSS (GPS, GLONASS e Galileo) e de sistemas de acréscimo (ABAS, GBAS, SBAS e GRAS). Avaliaram-se como os diversos participantes do setor aéreo (stakeholders) interagem neste ambiente dinâmico para: 1) solucionar os desafios enfrentados pelo sistema de transporte aéreo (garantir segurança e aumentar capacidade) e 2) conseguir oferecer um sistema de navegação confiável com boa relação custo-beneficio. Diversos países têm investido em pesquisa e desenvolvimento de novas tecnologias em GNSS (Galileo, modernização do GPS, GAGAN, MSAS) e em tecnologias inovadoras dependentes do GNSS (ADS-B, SVS, UAV). Um benchmarking destas tecnologias foi feito para identificar quais destas poderiam ser desenvolvidas e implantadas no Brasil em parcerias entre instituições de pesquisa, empresas e órgãos governamentais. Por fim, é apresentada uma proposta para o sistema de navegação aérea nacional com base nos conceitos GBAS e GRAS aliados à tecnologia ADS-B. Foi incluída também uma análise do sistema proposto em termos de vantagens, desvantagens, oportunidades e riscos (análise SWOT).

Este trabalho descreve os aperfeiçoamentos realizados na plataforma robótica móvel ROMEO III, dando origem ao robô ROMEO III.v2, onde os três principais desafios da navegação de robôs móveis são atacados: a localização, o mapeamento e o planejamento da trajetória. Esta nova configuração herda as soluções utilizadas em suas versões anteriores: o algoritmo A* para realizar o planejamento da trajetória e a utilização de encoders unido à detecção de marcos artificiais para a localização. Assim, para atacar o problema do mapeamento, o ROMEO III.v2 utiliza: 1) a metodologia Occupancy Grid para caracterizar o ambiente, 2) um arranjo de sonares com dois receptores e um transmissor para adquirir os dados do espaço em volta da plataforma (permitindo identificar o ângulo de recepção da onda ultra-sônica, além de estimar possíveis erros de leitura) e 3) uma bússola eletrônica é utilizada para identificar a orientação inicial da plataforma. Diversos testes são apresentados neste trabalho e mostram que o robô ROMEO III.v2 alcançou a sua finalidade dentro das limitações impostas pelo sonar: navegar autonomamente em um ambiente estático, estruturado e desconhecido.

Esta dissertação de mestrado analisa a Especificação ARINC 429, que ée a especificação mais utilizada atualmente em barramentos de dados na aviação comercial. A mesma define a comunicação entre equipamentos aviônicos, desde a ligação física, propriedades elétricas, caminho da informação, formatos de palavra e protocolo. Embora não obrigatória, ée muito útil para a indústria aeronáutica, pois se observada, proporciona a garantia de níveis de segurança adequados para a aviação em geral. A contínua modernização dos sistemas aviônicos traz a necessidade de constante atualização dos protocolos e barramentos, e conseqüentemente, das especificações técnicas utilizadas. A experiência tem mostrado que se deve sempre rever todas as definições dos formatos de mensagens e/ou protocolos implementados pelos fabricantes dos equipamentos. Para comprovar isso, um ensaio foi desenvolvido e implementado para analisar o funcionamento de equipamentos de um sistema aviônico utilizados em aeronaves Embraer. O ensaio teve como objetivo a familiarização com o RIG aviônico, através da análise das formas de onda dos sinais de alta e baixa velocidade nas interfaces ARINC 429 e também do comportamento das mensagens transmitidas via ARINC 429. Ele evidenciou mais uma vez o RIG como ferramenta suficientemente adequada para a previsão do comportamento de sistemas e como instrumento para auxílio na certificação de aeronaves.

O propósito do trabalho consiste em desenvolver os algoritmos necessários para o acionamento (controle) dos instrumentos aviônicos de navegação aérea do simulador de aeronave TUCANO, denominacao Embraer - EMB 312 e denominação FAB T-27 no momento está sendo revitalizado (modernizado) pelo ITA. Os instrumentos utilizados nesta aeronave e que foram simulados neste trabalho, são os seguintes: "RMI" - (Radio Magnetic Indicator) - relativo a um sistema ADF (Automatic Direction Finder). "HSI" - (Horizontal Situation Indicator) - utilizado pelo ILS (Instrument Landing System) e pelo VOR (VHF - Omni Range). Indicador do sistema "DME" - (Distance Measuring Equipment). Para se efetuar a simulação dos instrumentos descritos, considera-se a Terra uma esfera. Os cálculos utilizam conceitos da trigonometria esférica e emprega-se o método do "Seno-Verso". Para obter-se a posição da aeronave, levou-se em conta as equações simplificadas da mecânica do vôo do Tucano. As posições dos Rádio Auxílios (RA) são acessadas de um banco de dados. Os cálculos foram implementados em linguagem C e desenvolveu-se em uma tela gráfica para os instrumentos simulados, de forma estilizada.

Nesta tese é abordada a utilização de observáveis específicas, formadas pela combinação linear de fases da portadora e pseudodistâncias, obtidas por dois receptores GPS em duas épocas distintas. O objetivo é obter estimativas das alterações no vetor linha-base entre os receptores com o passar do tempo, processo denominado, neste trabalho, de posicionamento relativo no tempo (PRT), balanceando simplicidade, precisão e baixa demanda computacional. Para o método proposto, apesar de ser necessário que ocorra rastreio contínuo da fase durante medidas consecutivas, nenhum procedimento de resolução de ambiguidades é necessário. A abordagem resulta em uma solução mais simples de computar do que as soluções obtidas pelo método Real-Time Kinematic (RTK), um dos mais acurados existentes hoje, com uma pequena deterioração na precisão, num sentido de PRT, para períodos e linhas-base curtos. Isso leva a aplicações em casos onde o deslocamento relativo a partir de uma posição inicial do usuário é de maior interesse do que sua posição absoluta num referencial terrestre, e quando a demanda computacional é restrita, como no caso da determinação e análise, em tempo real, de trajetórias de veículos aéreos não tripulados (VANTs). Para isso, primeiramente é adotada como observável principal uma combinação de fases, com a qual, através de ajustamentos sucessivos pelo método dos mínimos quadrados, se realiza o PRT. Uma análise teórica de erros para a adoção desta observável é realizada, seguida pela validação dos resultados, utilizando dados reais de gravações de receptores GPS. Por fim uma outra observável, baseada também em pseudodistâncias, é proposta e avaliada.

Em virtude do crescente aumento no volume de trafego aéreo mundial e da saturação iminente dos sistemas atuais, as tecnologias CNS/ATM (Comunicação, Navegação e Vigilância/ Gerenciamento de Tráfego Aéreo) surgem como soluções para o futuro da aviação civil. Este trabalho apresenta o estudo e simulação do VDLM2 (enlace digital de dados em VHF modo 2). Esse tipo de enlace foi escolhido como padrão para comunicação a curta distância (inferior a 200 milhas náuticas, aproximadamente 370 km) no CNS/ ATM. Elaborou-se um modelo, utilizando a ferramenta de simulação Matlab, para o estudo dos fenômenos que representam as camadas 1 e 2 (do modelo OSI/ ISO para redes) tais como: codificação diferencial, modulação, taxa de bits, canal, controle de acesso ao meio, serviços de enlace, entidades gerenciadoras do enlace e parâmetros de desempenho.Além disso, esse trabalho foi baseado nas diversas normas internacionais que regem o sistema VDLM2 e o CNS/ ATM, tais como ICAO, Eurocontrol, Arinc e RTCA.

This thesis discusses the design of Active Sidestick for commercial airplanes. The Active Sidestick is a control device installed in the airplane cockpit, and used to convert the pilot's arm and wrist movements into attitude commands to the airplane. Simultaneously, the Active Sidestick provides to the pilot, by means of actuators connected to its hinges, a force in response to the command demand, which direction and intensity - modulated accordingly to the airplane configuration and flight conditions - relates in a unique manner to the direction and response of the airplane.The discussions and conclusions in this Thesis constitute the Viability Analysis of the Active Sidestick. The following aspects are covered:The need for Active Sidesticks - JustificationDesign requirements definitionProposal of design solutionsDevelopment of dynamic models for simulation and analysisDevelopment of a functional prototype for the validation of the dynamic models, and verification of the viability of the proposed solutions.The background required for the understanding of the discussions related to the Viability Analysis of the Active Sidestick, and a complete definition of what is an Active Sidestick are provided in the first Chapters of this thesis. The selection of the best solution for the design of the Active Sidestick is not a subject of this thesis.

Este estudo é um esforço para gerar uma consciência situacional sobre a operação das Salas AIS no Brasil com o objetivo de melhorar o atendimento ao plano de voo. Analisa a atual quantidade de Salas AIS e a real necessidade dos serviços prestados. Com esse objetivo, descreve a experiência do Centro de Informação Aeronáutica de São Paulo e busca retratar o contexto internacional, analisando como o serviço é prestado nos Estados Unidos. A tese central é que a rede de Salas AIS no Brasil está superdimensionada e defasada e que a efetiva necessidade de certos serviços, como a apresentação compulsória do plano de voo visual, deve ser reavaliada. Como resultado da pesquisa, uma proposta de centralização das Salas de Informação Aeronáutica é feita sob a denominação de Centro de Informação Aeronáutica, como parte do programa Sala AIS Virtual.