O modelo dinâmico da aeronave é combinado com medidas obtidas com sensores GPS e INS visando obter redução nas incertezas de determinação de posição. Esta combinação é calculada de modo ótimo, no sentido de média quadrática, empregando-se o Filtro de Kalman Estendido para obter estimativas de posição com acurácia adequada para utilização em navegação de área (RNAV). As medidas obtidas com os sensores GPS e INS são simuladas através da utilização de modelos de erros conservativos para corromper a informação de posição dada pelo método dinâmico da aeronave. As medidas do GPS são disponibilizadas com freqüência de 2Hz enquanto que as do INS são disponibilizadas com 100Hz, sendo também esta a freqüência de atualização do Filtro de Kalman. Na configuração proposta, as estimativas de posição obtidas são suficientemente acuradas para garantir níveis RNP da ordem de 0,037 milha náutica durante um mínimo de 95% do tempo de vôo.

Os procedimentos Performance Based Navigation (PBN) são um novo conceito operacional desenvolvido pela ICAO e em implementação pelo Departamento de Controle do Espaço Aéreo com o objetivo de integrar as práticas e padrões operacionais dos procedimentos RNAV e RNP. A navegação PBN compreende todas as fases de um voo: em rota; aproximação e procedimentos para pouso, permitindo um navegação mais segura, acurada e eficiente. Segundo a ICAO, dentre as vantagens do método PBN afirma-se que ele permite uma maior eficiência do espaço aéreo (trajetória da rota, eficiência de combustível e diminuição do ruído aeronáutico ao permitir procedimentos de descida contínua). Dentre os dois tipos de procedimentos disponíveis para a navegação por instrumento (PBN e Convencional), o objetivo da pesquisa é comparar a utilização dos dois tipos de procedimentos. Dentre os parâmetros definidos pela ICAO para a análise de um conceito de espaço aéreo, será utilizado o parâmetro de eficiência em particular o consumo de combustível e o tempo de viagem. Foi utilizado no estudo a simulação em tempo acelerado (fast-time) com a ferramenta TAAM. O escopo da análise foram os cinco principais aeroportos nas Terminais e rotas entre Rio de Janeiro e São Paulo. Resultados mostraram que o desempenho das aeronaves e a mensuração dos benefícios da navegação baseada em performance devem ser analisados individualmente, por modelo de aeronave, tendo em vista as suas características de desempenho e o perfil vertical e lateral do procedimento por instrumento realizado.

The employment of embedded cameras in navigation and guidance of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) has attracted the focus of many academic researches. In particular, for the multirotor UAV, the camera is widely employed for applications performed at indoor environments, where are less access to the GNSS signal and higher electromagnetic interference. Nevertheless, in most researches, the images captured by the camera are usually adopted to aid in the linear position/velocity estimation, but not specifically for assisting in the attitude determination process. This dissertation proposes an attitude determination method for multirotor UAVs using pairs of vector measurements taken from one downward facing strapdown camera and angular velocity measurements from gyros. The method consists in three modules. The first detects and identifies landmarks from the captured images. The second module computes the vector measurements related to the direction between the landmarks and the camera. The third module executes the attitude estimation from the vector measurements given by the second module. The employed estimation method consists in a version of the Multiplicative Extended Kalman Filter (MEKF) with sequential update. The proposed method was evaluated via Monte Carlo simulations using Simulink 3D Animation. During the evaluation, the method presented effectiveness and satisfactory results in most of the simulated cases. Finally, future works are suggested for the potential continuation of this research.

Nesta dissertação avaliam-se algumas estatísticas utilizadas na navegação aérea da Infraero, o método de coleta empregado, a padronização de formulários preenchidos, bem como o conhecimento do conteúdo analisado. Foi estudado se após as primeiras concessões aeroportuárias houve alterações que impactassem nas operações da navegação aérea de modo a impor riscos à segurança operacional. Arremetidas, Incursão em Pista, Presença de Animais, Pássaros e Objetos na Pista foram verificados em três dos principais aeroportos da região Sudeste onde a Infraero é responsável pela navegação aérea (controle de tráfego aéreo, informações aeronáuticas e meteorologia). Em duas dessas localidades a administração aeroportuária está por conta de empresas privadas que atuam com contratos de concessão. Na Navegação Aérea da Infraero, há um setor intermediário, Gerência Regional de Navegação Aérea, hoje denominada Centro de Suporte que recebe os dados oriundos de localidades jurisdicionadas, analisando e alimentando o banco de dados da Sede da Navegação Aérea da Empresa, denominada, Superintendência de Gestão da Navegação Aérea, que está hierarquicamente acima dos órgãos locais ou prestadores de serviços de navegação aérea e do centro de suporte. A Superintendência de Gestão analisa e compara os dados recebidos para atuação em programas de segurança operacional e para a confecção do seu Programa de Prevenção de Acidentes Aeronáuticos em âmbito nacional.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Humanas, Departamento de Geografia, Programa de Pós-graduação, 2018. / A expansão tecnológica nas últimas décadas vem promovendo transformações significativas na sociedade e também na aviação civil, pois é um dos setores que mais se desenvolve no cenário mundial. Para permitir a continuidade do crescimento e os benefícios dele decorrentes, a Organização de Aviação Civil Internacional (ICAO) desenvolveu o conceito CNS/ATM, ainda no início dos anos 80, de forma a estruturar as bases da aviação do futuro. Dentro do conceito, a Navegação Baseada em Performance (PBN) é ferramenta fundamental e tida como prioridade da Organização de Aviação Civil Internacional (ICAO). A PBN utiliza avanços tecnológicos, voos mais curtos, rápidos, seguros, econômicos, menos poluentes e proporciona a maximização do espaço aéreo. Nesse sentido, este estudo tem como objetivos apresentar o processo PBN no Brasil demonstrando a relação com os sistemas de navegação global por satélite e seus sistemas de acréscimo de sinal; as especificações de navegação que são usadas no espaço aéreo nacional; e comparar rotas PBN com rotas convencionais em relação a distâncias, ao consumo de combustível e emissão de dióxido de carbono (CO2) utilizando para isso a metodologia da ICAO de Cálculo de Emissão de Dióxido de Carbono e tendo base a análise multitemporal do tráfego aéreo nacional nos últimos doze anos. Os resultados apontam vantagens expressivas da PBN frente à navegação aérea convencional nos aspectos estudados. Na rota Brasília – Manaus, ao longo de um ano, é possível economizar 438 mil litros de combustível com 821 toneladas de CO2 podendo deixar de serem emitidas à atmosfera. Em um panorama temporal de doze anos, economizar-se-ia aproximadamente 50 milhões de litros de combustível e se evitaria a emissão de 107 bilhões de toneladas de CO2 na rota São Paulo/Congonhas – Rio de Janeiro/Santos Dumont, voando-se exclusivamente em rotas PBN com trajetória direta. Embora as rotas PBN impõem o cumprimento de vários requisitos para sua implementação, elas permitem o incremento de tráfego, a acessibilidade ao espaço aéreo, diminuição de distâncias percorridas, economia de combustível e redução da emissão de dióxido de carbono na atmosfera. / The technological expansion in the last decades has been promoting significant transformations in society and also in civil aviation, since it is one of the sectors that develops most in the world scenario. To enable continuity of growth and the resulting benefits, the International Civil Aviation Organization (ICAO) developed the CNS / ATM concept in the early 1980s in order to structure the aviation bases of the future. Within the concept, Performance Based Navigation (PBN) is a fundamental tool and considered a priority of the International Civil Aviation Organization (ICAO). PBN uses technological advancements, shorter, faster, safer, cheaper, less polluting flights and maximizes airspace. In this sense, this study aims to present the PBN process in Brazil demonstrating the relationship with global satellite navigation systems and their augmentations systems; navigation specifications that are used in national airspace; and compare PBN routes with conventional routes in terms of distances, fuel consumption and carbon dioxide (CO2) emissions using the ICAO Carbon Dioxide Emission Calculation methodology and based on multi-temporal traffic analysis over the last twelve years. The results point to the PBN advantages over conventional air navigation in the studied aspects. On the Brasilia - Manaus route, over a year, it is possible to save 438 thousand liters of fuel with 821 tons of CO2, whose emission can be avoided into the atmosphere. In a twelve-year timeframe, approximately 50 million liters of fuel would be saved and the emission of 107 billion tons of CO2 would be avoided on the São Paulo / Congonhas - Rio de Janeiro / Santos Dumont route, flying exclusively on PBN routes with direct trajectory. Although PBN routes require compliance with so many requirements for their implementation, they allow for increased traffic, accessibility to airspace, reduction of distances traveled, fuel economy and reduction of the emission of carbon dioxide in the atmosphere.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor Doutor Fernando Lobo Pereira

O presente trabalho propõe uma Abordagem de Monitoramento e Vigilância do Espaço Aéreo para a Região Amazônica. A Amazônia ocupa mais 50% do território brasileiro e possui áreas inóspitas e cobiçadas internacionalmente. As tecnologias de Vigilância, com base nos conceitos de Comunicação, Navegação e Vigilância para o Gerenciamento do Tráfego Aéreo (Communication, Navigation and Surveillance for Air Traffic Management - CNS/ATM), apoiadas por métodos, técnicas, ferramentas e procedimentos de Engenharia de Software, no atual estado da arte, servem de subsídio a este trabalho. Foram pesquisadas informações relacionadas aos sistemas existentes de vigilância, com o objetivo de verificar quais eram as inovações propostas pelo CNS/ATM em relação ao sistema atual, auxiliando na identificação das principais funcionalidades do Sistema Proposto denominado SIMOVE - Sistema de Monitoramento e Vigilância do Espaço Aéreo. Foi utilizado o Processo Unificado da Rational (Rational Unified Process - RUP), de maneira simplificada e adaptada composto pelas seguintes fases: 1 - Iniciação - responsável pela identificação do protótipo a ser desenvolvido, a qual originou-se um Estudo de Caso, e a partir dele levantou-se os requisitos iniciais; 2 - Elaboração - onde detalhou-se as funcionalidades encontradas na fase anterior de iniciação; 3 - Construção - onde coube o desenvolvimento do protótipo do SIMOVE, e algumas funcionalidades foram implementadas; e 4 - Transição - fase em que ocorreram, por fim, alguns testes para verificação, validação e entrega do Protótipo. Ao longo das fases do RUP foi possível aplicar os principais assuntos pesquisados tais como conceitos de novas tecnologias sobre Vigilância Dependente Automática (Automatic Dependent Surveillance - ADS), abrindo-se as portas para aplicações futuras da Vigilância Dependente Automática por Radiodifusão (Automatic Dependent Surveillance - Broadcast - ADS-B). Dentre as contribuições deste trabalho acadêmico destacam-se a metodológica, a documental, a modelagem, a prototipação e a tecnológica. Conclui-se no presente trabalho sobre a importância da utilização de novas tecnologias como ADS e ADS-B para o auxílio na vigilância aérea, adequando-se o Sistema de Vigilância da Amazônia - SIVAM ao sistema CNS/ATM. Para que ele fosse desenvolvido com sucesso foi fundamental a utilização do RUP apoiado nas tecnologias de Engenharia de Software Auxiliada por Computador (Computer Aided Software Engineering - CASE) em conjunto com as tecnologias ADS e ADS-B, que proporcionaram o desenvolvimento do Protótipo de Sistema Software, que representa um apoio adicional para a capacitação dos profissionais que desejam atuar ou já atuam no domínio do conhecimento do CNS/ATM.

Este trabalho de investigação envolve sistemas de comunicação no campo aeroespacial. Nele, foi desenvolvida uma Estrutura de Comunicação de Dados entre um Órgão de Controle de Tráfego Aéreo e Aeronaves. Ele descreve a necessidade de levantamento e acompanhamento dos mais evidentes e significativos avanços tecnológicos no ambiente de Comunicação, Navegação e Vigilância para o Gerenciamento de Tráfego Aéreo (Communication, Navigation, Surveillance/Air Traffic Management - CNS/ATM) brasileiro, com enfoque nas comunicações por enlace de dados. Ele aborda também as principais dificuldades atuais enfrentadas por controladores de tráfego aéreo e pilotos de aeronaves durante o processo de troca e compreensão de mensagens. Este trabalho pode servir de base para a investigação sobre o desenvolvimento e implementação de aplicativos que diminuam o esforço requerido por controladores e pilotos durante a troca e compreensão de mensagens. Nele, abordou-se tópicos relacionados ao ambiente CNS/ATM, ao controle de tráfego aéreo, aos sistemas de comunicação, à Engenharia de Software, às metodologias para o seu desenvolvimento, às ferramentas de auxílio à criação e às linguagens de programação orientadas a objeto. Nele, foram ainda utilizadas: a Técnica de Modelagem de Objetos (Object Modeling Technique - OMT) adaptada ao padrão da Linguagem de Modelagem Unificada (Unified Modeling Language - UML); e as Ferramentas de Engenharia de Software auxiliadas por computador, propiciando maior agilidade no desenvolvimento. Isso possibilitou a geração dos diagramas e documentação necessários para uma melhor compreensão. A etapa de implementação ocorreu, por meio de ferramentas com recursos visuais para edição e compilação do código, facilitando a geração do Protótipo e a realização de seus testes funcionais. Finalmente, uma Interface Gráfica para o Usuário foi desenvolvida como parte integrante de um Protótipo, para reduzir esforços de comunicação e assegurar o processo de troca e interpretação de mensagens entre Controladores e Pilotos.

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.

A implantação do Sistema de Gerenciamento de Segurança Operacional (Safety Management System/SMS) na aviação foi prioritária nos últimos anos, demandando recursos financeiros e de pessoal consideráveis. Na navegação aérea, essa implantação foi orientada e supervisionada pelo Departamento de Controle do Espaço Aéreo (DECEA) e está praticamente concluída. No entanto, após tantos esforços, como avaliar se o sistema está atendendo ao que se propõe? A hipótese deste trabalho é de que o grande esforço despendido na implantação do SMS e as mudanças que estão ocorrendo no Gerenciamento de Tráfego Aéreo estejam produzindo lacunas que, num futuro não muito longínquo previsível, podem resultar em colapso. O objetivo desta dissertação é verificar qualitativamente a situação da segurança operacional no Controle de Tráfego Aéreo, no âmbito da Empresa Brasileira de Infraestrutura Aeroportuária (INFRAERO). O método utilizado é a verificação sobre a utilização, nas atividades de Controle de Tráfego Aéreo na INFRAERO, dos cinco princípios das Organizações de Alta Confiabilidade, descritos por Weick e Sutcliffe. Segundo esses autores, as organizações conseguem ser de alta confiabilidade, justamente porque seus funcionamentos são baseados nesses princípios. Um estudo de caso é utilizado como recurso à argumentação. O caso em si é constituído de um incidente aeronáutico, ocorrido em 2006, no Aeroporto Internacional de São Paulo/Guarulhos, sua investigação pelo Centro de Investigação e Prevenção de Acidentes Aeronáuticos (CENIPA), as recomendações de segurança operacional resultantes e a implementação destas. Alguns itens de relevância no incidente são analisados, sob a ótica dos cinco princípios mencionados acima, o que possibilita a verificação qualitativa proposta neste trabalho.