Modelos híbridos são uma poderosa abstração utilizada para representar sistemas híbridos, que consistem de uma combinação de sistemas com dinâmica contínua e discreta. A natureza híbrida de um sistema pode ser resultante da atuação de um controle discreto sobre uma unidade de produção de natureza contínua ou da dinâmica da unidade em si. Um sistema híbrido é muito geral, uma vez que contêm tanto sistemas discretos quanto sistemas contínuos como casos particulares. Existem várias propostas de abordagem para a análise e síntese de estratégias de controle para tais sistemas. Podemos encontrá-las na literatura e citamos algumas alternativas no corpo deste trabalho. Este trabalho propicia a avaliação da aplicabilidade e desempenho de técnicas de aprendizado autônomo (baseadas em Aprendizado por Reforço) a um problema tipicamente formalizado como de controle híbrido. É adotado como estudo de caso um problema de Gerenciamento de Tráfego Aéreo (GTA) atuando sobre dois aviões em situação de colisão iminente. O problema em questão é de difícil modelagem no caso mais geral, o que motiva o uso de técnicas model-free tais como Aprendizado por Reforço (AR) para a sua solução. Apresentamos o projeto de um controlador aprendiz com estratégia de aplicação de reforços visando unicamente afastar um avião do outro e a sua atuação sobre: a) a velocidade angular; b) a velocidade linear e c) as velocidades angular e linear em conjunto. Fazemos um estudo sobre a indução de ruídos nas variáveis de controle. Por fim, apresentamos uma modificação do projeto do controlador incluindo uma estratégia de manutenção da rota, e em seguida comparamos os resultados aos obtidos por técnicas de controle híbrido.

Este trabalho investiga os principais aspectos envolvidos no problema da extração, a partir de imagens digitais, de parâmetros que caracterizam o tráfego de veículos, tais como fluxo (em veículos por hora), classificação por tamanho (pequeno, médio ou grande), separação entre veículos (em segundos ou em metros), velocidade média dos veículos (km/h) e faixa de rolamento. De início é efetuada uma revisão do estado da arte no que se refere a algoritmos para processamento digital de imagens. Uma comparação entre os algoritmos estudados é feita montando uma lista dos desafios propostos pelo conjunto dos trabalhos e avaliando a solução dada a cada desafio em cada algoritmo. Além de mostrar que o acompanhamento do movimento de porções da imagem ao longo dos quadros é o método que resolve mais desafios, o estudo mostra que nenhum dos algoritmos apresentados resolve todos os desafios. Como resultado adicional, são tabulados os desempenhos registrados pelos trabalhos estudados, resultando em uma referência para comparações de novos algoritmos criados. Em seguida é montado o banco de imagens típicas de tráfego, que inclui 8 de 11 condições de clima, iluminação e congestionamento listadas como comuns em situações reais de processamento de tráfego por vídeo. Na seqüência, um ambiente de processamento de imagens é desenvolvido de forma a auxiliar os estudos, padronizando a criação e o agrupamento de filtros de imagens. Efetua-se então um estudo mais detalhado dos algoritmos existentes, buscando-se definir o algoritmo a ser implementado para teste com o banco de imagens. Os algoritmos são divididos em três etapas principais (segmentação, detecção e determinação de parâmetros). Cada etapa é avaliada individualmente e a seguir combinações de etapas são avaliadas em conjunto. Como resultado, um novo algoritmo é proposto, envolvendo segmentação de ordem 2 (variação do gradiente) e detecção por sensores virtuais, como uma boa relação entre complexidade e eficiência. O algoritmo proposto é então descrito e implementado. Finalmente, o algoritmo proposto é testado usando-se as seqüências do banco de imagens, mostrando-se superior, em alguns aspectos, aos algoritmos estudados inicialmente.

O filtro de Kalman ée uma ferramenta que tem sido o assunto de várias pesquisas e aplicações, particularmente na área de navegação. Isto se deve basicamente a relativa simplicidade e robustez natural do filtro. Será apresentada neste trabalho análise da aplicação do filtro de Kalman à detecção e rastreamento de alvos móveis. O cenário do trabalho ée composto pelo controle de tráfego aéreo que recebe informações em solo de diferentes tipos de aeronaves via datalink. Será estudada a detecção de duas aeronaves no momento do seu cruzamento. Inicialmente será apresentado o estudo da modelagem de uma aeronave, a simulação da dinâmica látero direcional e as equações da trajetória para um e dois alvos. Em seguinda, será utilizado o filtro de Kalman para rastreio e detecção dos alvos, que é, basicamente, um conjunto de equações matemáticas que implementam um algoritmo corretor/preditor. Foi observado como o erro entre a trajetória real e a estimada ée influenciado pela variação de diversos parâmetros. ÉE feita a análise de sensibilidade em relação aos seguintes parâmetros: covariância do processo, covariância do ruído da medida, taxa de atualização do filtro, velocidade das aeronaves, tempo de perda dos sensores e mudança na manobra. Desde que sejam respeitados os limites de operação dos parâmetros citados anteriormente, os bons resultados qualificam o filtro de Kalman como uma potencial ferramenta para rastreamento e detecção de duas aeronaves no momento de cruzamento.

A Área de Controle Terminal de São Paulo (TMA-SP) tem papel fundamental no desempenho operacional do espaço aéreo brasileiro, além de ser o espaço aéreo controlado acima dos aeroportos Internacional de Viracopos/Campinas, Internacional de São Paulo/Guarulhos e de Congonhas/São Paulo. Todas as aeronaves que se aproximam ou decolam destes aeroportos são, obrigatoriamente, controladas pelo órgão responsável por esta área, o Controle de Aproximação de São Paulo (APP-SP), gerando uma carga de trabalho para os controladores de tráfego aéreo. Estes profissionais têm a função de coordenar o fluxo de aeronaves, conseqüentemente acompanhar a evolução do tráfego a todo instante e coordenar com outros setores dentro de seu próprio órgão de controle ou com outros órgãos criando um sistema. Devido às dimensões e a grande quantidade de tráfegos, a TMA-SP é dividida em setores com características e finalidades específicas. Os objetivos deste trabalho são: 1) propor um modelo de cálculo de carga de trabalho do controlador de tráfego aéreo; 2) apresentar os resultados de sua aplicação para o APP-SP; e 3) apresentar índices de complexidade de cada setor da TMA-SP, relacionando-os às cargas de trabalho do controlador de tráfego aéreo. Para isso será utilizada ferramenta de simulação computacional RAMS PLUS. Após ser encontrada a carga de trabalho do controlador em cada setor do APP-SP, foi possível definir a sua capacidade máxima em tráfegos por hora e em tráfegos que poderão ser controlados simultaneamente. Embora os tempos das tarefas dos controladores utilizados na simulação tenham sido os mesmos em todos os setores da TMA-SP, os resultados obtidos de máxima carga de trabalho e capacidade foram diferentes entre si, devido às diferentes características e índices de complexidade de cada setor da TMA-SP. Estes índices foram obtidos na simulação e apresentam os níveis de dificuldade que o controlador de tráfego aéreo encontrou em determinados momentos da operação, podendo significar a necessidade de: reestruturação do espaço aéreo, mudança de procedimentos de chegada e saída e melhoria nas coordenações entre os órgãos de controle para definição de sequenciamento entre os tráfegos que chegam.(O uso do RAMS PLUS and ATM Analyser neste estudo está de acordo com os Termos de Licença Acadêmica concedido ao ITA pela ISA Software Ltda).

O aumento do tráfego aéreo nos grandes aeroportos brasileiros, aliado a uma configuração de rede de rotas estabelecida por auxílios à navegação aérea convencionais baseados no solo (VOR, DME, NDB), tem gerado constantes congestionamentos nas áreas de controle terminal e respectivas regiões circunvizinhas. A fim de dirimir estas questões, a ICAO instituiu o conceito de Navegação Baseada em Performance (PBN), objetivando aumentar a capacidade do espaço aéreo e diminuir os custos operacionais. Baseado neste conceito, este trabalho visa analisar as rotas ATS de Salvador de acordo com a futura expansão do seu aeroporto internacional, prevista em plano diretor e na qual é considerada a implantação de pistas paralelas. Os efeitos no tráfego aéreo de Salvador são aqui analisados confrontando três cenários modelados: (a) a configuração atual da rede de rotas considerando as pistas convergentes existentes nesse aeroporto; (b) a configuração atual de pistas com uma estrutura de rotas PBN e (c) uma estrutura de rotas PBN numa possível configuração de pistas paralelas. Neste contexto são adotadas métricas de tempo e distância de vôo, resolução de conflito, tempo de atraso nas decolagens e complexidade do espaço aéreo. O RAMS PLUS é utilizado como ferramenta de simulação computacional fast-time para esta análise de espaço aéreo.

In order to increase arrival rates at many of today's heavily congested airports, simultaneous approaches are conducted on parallel runways. For many years, the FAA has permitted simultaneous independent instrument approach operations only for those parallel runways with a minimum separation of 4300 feet. Nowadays, new criteria have been developed to increase the utilization on those runways, where the most recent procedures, called PRM/SOIA (Precision Runway Monitor/Simultaneous Offset Instrument Approach), make simultaneous approaches possible in systems of runways spaced as close as 750 feet. On October 26, 2004, San Francisco International Airport (SFO) implemented this new landing system (PRM/SOIA), allowing the airport to increase the capacity of runways in inclement weather conditions by as much as twenty-five percent. This research analyzes these simultaneous approaches procedures in closely-spaced runways, addressing the potential benefits of the implementation of PRM/SOIA at São Paulo/Guarulhos Aeroporto Internacional Governador André Franco Montoro (GRU) with a computer simulation tool, and also the influence of this implementation at other airports inside the same terminal airspace. The results show that this implementation provides decreases in the total airborne flight delays between 45 and 51%, regarding all the instrumental traffic at the terminal airspace analyzed (i.e. the traffic of three airports inside the São Paulo Terminal Area with IFR procedures). We also find an increase of 18% in the arrivals capacity of the TMA-SP by 18%, approximately. However, isolated analysis shows small increases in delays in departure procedures (ground queue) and also for the airborne flight delays at a specific airport (RAMS Plus and ATM Analyzer utilization in this study is in accordance with the Academic Software License Agreement granted by ISA Software Ltd. to ITA).

As perspectivas de expansão no volume de tráfego aéreo global para os próximos anos criam importantes desafios para os setores de controle e monitoramento. Nesse cenário surge um novo conceito para controle de tráfego aéreo baseado na cooperação das aeronaves denominado ADS-B. A técnica vem sendo difundida com a ajuda de órgãos homologadores de todo o mundo tornando-se popular gradativamente. Baseada na utilização de informações provenientes de sistemas de posicionamento e navegação por satélites, a mesma busca uma integração com os atuais sensores radar para o provimento de informações de maior precisão para monitoramento de tráfego. O presente trabalho avalia a utilização eficiente dos dados de ambos os sensores - radar e ADS-B - através de técnicas de fusão de dados. Fusões do tipo centralizada e descentralizadas são avaliadas mostrando ganhos na estimação de rotas de aeronaves, em ambos os casos, quando da utilização de informações de um sistema GPS simulado. As conclusões apresentadas apontam para o fato de que o sistema pode ser capaz de acomodar o crescimento do tráfego com reduções da distância de separação entre as aeronaves.

Nesta dissertação, a arquitetura de um sistema computadorizado de controle de trafego urbano e proposta, adotando-se uma configuração em rede com controle centralizado. Um sistema integrado de "software", composto por modulo de desenvolvimento e simulação de mapas e planos semafóricos e modulo de configuração e monitoração de controladores semafóricos, foi proposto e implementado sobre um conjunto de equipamentos de controle semafórico desenvolvidos pela UNICAMP/PMSBC (Prefeitura de São Bernardo do Campo).

A infraestrutura do sistema de transporte aéreo brasileiro e mundial vem sofrendo nos últimos anos pressão contínua e crescente, devido às grandes solicitações a que é submetida. Este cenário pode levar setores de ATC em Áreas de Controle Terminal, TMA, a condições de congestionamento e saturação. Diante da limitada capacidade de expansão dos recursos de infraestrutura, as alternativas de solução encontram-se voltadas para a necessidade de melhoria das atividades de Gerenciamento de Fluxo de Tráfego Aéreo, ATFM, envolvendo a fase de planejamento pré-tática e a forma de ATM pró-ativa. Neste sentido, o atual desafio é conceber soluções que ofereçam suportes mais apropriados ao processo de tomada de decisão, conferindo maior segurança e racionalidade às operações de tráfego aéreo. Este trabalho de pesquisa apresenta um modelo de decisões colaborativas para sequenciamentos de pousos e decolagens, utilizando a técnica de SMA, em conjunto com os conceitos da arquitetura de Crenças, Desejos e Intenções, BDI. A análise e avaliação dos resultados obtidos mostra que a aplicação destas abordagens contribui para a melhoria da eficiência do sequenciamento do fluxo de aeronaves em uma TMA, ajustando a demanda à capacidade, evitando desbalanceamentos.

Este estudo teve por objetivo identificar a relação entre custo humano no trabalho e a vivência de prazer-sofrimento do controlador de tráfego aéreo que atua em Torres de Controle e em Controles de Aproximação não-radar, com base nos estudos da Ergonomia e da Psicodinâmica do Trabalho, aplicados à segurança de voo, investigando as interações entre o ser humano e os elementos do sistema e a interação do trabalhador com a relação entre o custo humano e a vivência de prazer-sofrimento no trabalho. Tratou-se de uma pesquisa com abordagens qualitativa e quantitativa. A qualitativa descreveu as características que envolvem o trabalho do grupo de controladores de tráfego aéreo pesquisado. Para a quantitativa, utilizou-se o Inventário sobre Trabalho e Risco de Adoecimento (ITRA) e seus dados foram tratados em software estatístico. Participaram desta pesquisa 80 Controladores de Tráfego Aéreo de três aeroportos distintos, identificados neste estudo como aeroportos ALFA, BRAVO e CHARLIE. Os resultados, analisados de forma geral e comparativa entre os três aeroportos, apresentaram índice de classificação Moderado a Crítico para diversos fatores. Foram observadas correlações, negativa e positivas, entre os Custos Afetivo, Cognitivo e Físico e as subescalas de Prazer e Sofrimento no Trabalho. Os resultados finais deste estudo sugerem a necessidade de se manter uma óptica própria para as condições que envolvem o trabalho do controlador de tráfego aéreo por meio da criação de uma política de acompanhamento permanente das condições físicas e psicológicas desses trabalhadores em seus contextos profissionais. Sugerem também a ampliação de estudos com esse grupo, que é responsável direto pela segurança de voo no transporte aéreo, atividade cada vez mais importante na estrutura econômica nacional.