A língua franca utilizada na comunicação piloto-controlador ainda é pouco conhecida no meio acadêmico. Poucos estudos têm sido dedicados ao seu contexto de uso e ao mapeamento de suas características lingüísticas principais. Esta pesquisa acadêmica apresenta um estudo mais acurado da atividade de controlador de tráfego aéreo, no que se refere ao uso dessa linguagem de especialidade, além de desenvolver um estudo descritivo da língua franca utilizada na comunicação piloto-controlador para a identificação de suas características lingüísticas principais, com o recorte para a produção de material didático. Por meio da utilização do método do Professor André Camlong, a ferramenta computacional denominada STABLEX, fazemos uma análise descritiva, objetiva e indutiva de um corpus lingüístico, constituído dessa linguagem de especialidade. O que se pretende é oferecer subsídios aos professores de língua estrangeira para a produção do seu próprio material didático para o ensino dessa linguagem. É fato que, em determinados contextos de ensino, a necessidade de aprendizagem dos alunos é tão específica, que os materiais prontos para consumo, disponibilizados nas prateleiras das livrarias ou pelas editoras, não são suficientes, cabendo ao professor a tarefa de elaborá-los. No entanto, essa tarefa não tem se mostrado amistosa, já que o professor não dispõe de \"guias de orientação\", cientificamente justificáveis, para fazê-la. Assim sendo, o processo de elaboração torna-se intuitivo e empírico e, na grande maioria das vezes, restringese à adoção de fórmulas já consagradas de apresentação dos conteúdos. Acreditamos ser fundamental o correto entendimento das reais necessidades lingüísticas de um determinado público-alvo, para que haja mais condições de se estabelecerem processos mais ricos e eficientes de ensino e aprendizagem de qualquer língua estrangeira. / The lingua franca used in the communication between pilots and controllers is still not well known in the academic community. Few studies about its use and mapping of its main linguistic characteristics have been made. This theoretical research introduces an accurate study on the language used in the activity of air traffic controllers and develops a descriptive study of the lingua franca used in the communication between pilots and controllers, in order to identify its main linguistic characteristics towards material production. By using the method developed by Professor André Camlong and the computational tool STABLEX, an objective descriptive and inductive analysis of a linguistic corpus constituted by the language used in the ATC specialty has been conducted. The aim of this work is to provide language teachers with subsides for ATC material production hence helping teachers to elaborate materials that meet the very specific needs of their students based on the real needs of the stakeholders so as they can establish a more fruitful and efficient language teaching and learning process.

A evolução de sistemas de gerenciamento de tráfego aéreo é pesquisada para suportar o crescimento na demanda por transporte aéreo. Uma alternativa para essa evolução é o aumento no grau de automação. Os sistemas automatizados precisam ser tão seguros quanto os sistemas em operação atualmente. Com o uso de técnicas de especificação e verificação formal é possível avaliar os requisitos de sistemas. Neste trabalho, é proposto um ciclo de especificação formal, que consiste em um conjunto de diretrizes para aplicação de técnicas de métodos formais em requisitos escritos em linguagem natural. O resultado esperado da aplicação deste ciclo é um conjunto de requisitos escritos em linguagem natural verificados formalmente. O ciclo é composto pelas etapas: levantamento de requisitos do sistema e classificação em padrões de especificação; mapeamento dos requisitos para as linguagens de especificação formal LTL (Linear Temporal Logic) e CTL (Computation Tree Logic); verificação formal da especificação com o verificador NuSMV; ajustes na especificação baseada nos resultados da verificação; ajustes nos requisitos baseados nos ajustes na especificação. As diretrizes propostas são definidas com a análise da verificação formal do Automated Airspace Concept (AAC), padrões de especificação e diretrizes para uso do verificador NuSMV. Os resultados esperados são obtidos na aplicação do ciclo de especificação em dois estudos de caso. A principal contribuição do trabalho é o conjunto de diretrizes para elaboração de expressões escritas em linguagem de especificação formal baseadas em requisitos escritos em linguagem natural e que podem ser verificadas formalmente. / Air traffic management systems evolution is being researched to support air transportation demand growth. An evolution alternative is system automation degree increase. Automated systems need to be as safe as current operating systems. It is possible to analyze system requirements with the application of formal specification and formal verification techniques. In this work, a specification cycle is proposed. The specification cycle is a set of guidelines to use formal method techniques on requirements written in natural language. The specification cycle application expected result is a set of formally verified requirements written in natural language. This cycle is comprised of the following stages: system requirements elicitation and specification pattern classification; requirements mapping to LTL (Linear Temporal Logic) and CTL (Computation Tree Logic) formal specification languages; specification formal verification using the NuSMV verifier; formal specification adjustment based on verification results; requirements adjustment based on formal specification adjustment. The proposed guidelines are defined with the Automated Airspace Concept (AAC) formal verification analysis, specification patterns and guidelines for the NuSMV formal verifier use. The expected results are accomplished in the specification cycle application on two study cases. The main contribution of this work is the set of guidelines applied to formulate formally verifiable expressions specified in formal specification languages based on system requirements written in natural language.

Com o crescimento do setor aeronáutico faz-se necessário a criação de novas tecnologias para que a capacidade do sistema possa aumentar sem provocar perdas nos níveis de segurança. Para isso foi criado o CNS/ATM, um paradigma que integra tecnologias de comunicação, navegação e vigilância em um sistema de gerenciamento de tráfego aéreo global. No âmbito das comunicações entre controlador e piloto, o atual sistema de fonia via rádio analógico é substituído por um enlace de dados, chamado de Controller-Pilot Data Link Communication (CPDLC). Esta alteração promove polêmica entre aeronautas e autoridades, de forma que é essencial um estudo aprofundado que comprove sua eficácia. Dessa forma, esta pesquisa visa avaliar a segurança do CPDLC quando utilizado em Áreas Terminais do Espaço Aéreo. Para a realização desta pesquisa, foi criada uma metodologia de avaliação de segurança utilizando simuladores de voo, de tráfego aéreo e de comunicação CPDLC combinados com uma análise por meio de modelos de Markov. O procedimento de chegada ao aeroporto de Congonhas, situado na Terminal São Paulo, foi utilizado como referência para aplicação desta metodologia. Os resultados obtidos mostraram que o sistema atual de comunicação, via voz, está no limite do atendimento dos níveis internacionais de segurança para a demanda atual. Contudo, a comunicação por enlace de dados atende, e em alguns casos inclusive melhora, o nível de segurança desta região do espaço aéreo. / With the growth of the aviation industry it is necessary to create new technologies that can increase the system capacity without loss in the safety levels. Because of this the CNS/ATM was created, a paradigm that integrates communication, navigation and surveillance technologies with a global air traffic management. For the communications between controllers and pilots, the current system of voice over analog radio is being replaced by a data link, called the Controller-Pilot Data Link Communication (CPDLC). This replacement raises debates between airmen and authorities, demanding a detailed study that proves its effectiveness. Thus, this research aims to evaluate the CPDLC safety when used in Terminal Airspace Areas. For this research, was created a methodology for security assessment using flight, air traffic, and CPDLC simulators combined with a Markov model analysis. The Congonhas airport arrival procedure, located in São Paulo Terminal, was used as reference for this methodology application. The results showed that the current system of voice communication is on the limit of fulfilling the international safety levels for the current demand. However, the data link communication addresses, and in some cases even improve, the safety level for this airspace region.

A demanda pelo aumento do volume de tráfego aéreo tem pressionado as autoridades da aviação a adensar o espaço aéreo global, por meio de redução na separação entre aeronaves, permitindo operações mais eficientes no Gerenciamento de Tráfego Aéreo (ATM). No entanto, questões relacionadas com a segurança das operações de tráfego aéreo surgem quando se considera a possibilidade de reduzir a separação de aeronaves. Objetivamente, para maior eficiência e redução da separação, sem que isso afete significativamente a segurança, a posição vigiada das aeronaves deve aparecer de forma não só mais exata e precisa para o controlador de tráfego aéreo (ATCo), como deve ser mais fiável, o que envolve a integridades dessa informação. Essa pesquisa propõe avaliar os impactos que esses parâmetros têm nos níveis de segurança crítica (safety) no sistema de controle de tráfego aéreo (ATC) inserido no novo conceito de ATM Global (CNS/ATM). Para isso, foi realizada uma análise dos dados de erro de posicionamento do Sistema de Navegação Global por Satélites (GNSS) visando estabelecer seu comportamento. Esse comportamento é utilizado para modelar um sistema de controle de tráfego completo para fins de simulação e, adotando-se a metodologia de análise de segurança desenvolvida por Vismari (2007), avaliar os efeitos que esses novos parâmetros exercem sobre os níveis de segurança encontrados na pesquisa desenvolvida por Vismari (2007) para ambientes de tráfego aéreo baseados na Vigilância Dependente Automática por Radiodifusão (ADS-B). São comparados diversos cenários em que houve a degradação do comportamento do sistema GNSS. Para cada cenário estudado verificou-se que a degradação do comportamento não foi suficiente para gerar eventos de risco relacionados à integridade dos dados posicionais das aeronaves. Assim, dentro das condições simuladas, o sistema manteve os níveis de segurança crítica no que se refere à integridade do posicionamento das aeronaves apresentadas na tela do controlador de tráfego aéreo em operações de resolução de conflito. O modelo computacional desenvolvido possui diversas características que, apesar de não serem totalmente utilizadas na presente pesquisa, constituem um legado para pesquisas futuras e para a integração com a Plataforma Integrada para Ensaios de Sistemas Embarcados Críticos (PIpE-SEC) desenvolvida dentro do Grupo de Análise de Segurança (GAS) da EPUSP. / The demand for increasing air traffic volume has pressed aviation authorities to densify the global airspace through separation reduction between aircraft, allowing operations that are more efficient in the Air Traffic Management (ATM). However, issues related to the safety of air traffic operations arise when considering the possibility of reducing the separation of aircraft. Objectively, for greater efficiency and separation reduction, without significantly affecting safety, surveillance positions of the aircraft must appear not only more accurate and precise to the air traffic controller (ATCo), it should be more trustworthy, which concerns the integrity of that information. This research proposes to assess the impacts of these parameters on the safety levels of air traffic control system (ATC) inserted in the new concept of Global ATM (CNS/ATM). To achieve it, an analysis of the data related to error in positioning of the Global Navigation Satellite System (GNSS) was made to establish its behavior. This behavior analysis is used to model a complete traffic control system for simulation purposes and, adopting the safety analysis methodology developed by Vismari (2007), evaluate the effects that these new parameters had on the safety levels found in the research developed by Vismari (2007) for air traffic environments based on Automatic Dependent Surveillance - Broadcast (ADS-B). They are compared to various scenarios in which there was a GNSS system performance degradation. For each studied scenario, it was found that GNSS behavior\'s degradation was not sufficient to create risk events in aspects related to integrity of the aircraft position data. Thus, within the simulated conditions, the system kept the safety levels regarding to the integrity of the aircraft position informed on screen to the air traffic controller in conflict resolution operations. The computational model developed has several features, which, although not totally applied in this research, constitute a legacy for future research and for integration with the Integrated Platform for Testing Critical Embedded Systems (PIpE-SEC) developed within the Safety Analysis Group (GAS) of EPUSP.

A crescente demanda por Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT) tem sido objeto de preocupação por parte das organizações internacionais responsáveis pela segurança do espaço aéreo. O uso de VANT em condições restritas tem sido realizado pelos interessados e envolvidos, mas para que o VANT seja economicamente viável, há a necessidade de regulamentação ainda não existente para sua integração segura no Espaço Aéreo Controlado e Não Segregado. Em função dessa demanda não atendida, nesta Tese foi desenvolvido um método (Safety-VANT) que avalia a segurança crítica da condução do VANT, tarefa realizada por um Sistema Autônomo de Pilotagem. O desenvolvimento do Método Safety-VANT tem como missão fornecer aos órgãos reguladores, assim como aos desenvolvedores de VANT, meios de quantificar a avaliação de segurança na navegabilidade aérea dessas aeronaves. Uma hipótese considerada para o método é a de que o hardware e software (aviônicos, fuselagem, sensores e atuadores) do VANT estejam previamente avaliados e certificados pelos mesmos procedimentos e regras aplicáveis para os equipamentos de aeronaves tripuladas. Essa hipótese permitiu que o desenvolvimento do método de avaliação de segurança Safety-VANT fosse direcionado para avaliar a capacidade de comando autônomo de um VANT para voar, navegar e comunicar de acordo com as regras do sistema de gerenciamento e controle do tráfego aéreo. A aplicação do Safety-VANT foi exercitada sob um VANT hipotético definido como sendo capaz de voar, navegar e se comunicar com o Controle de Tráfego Aéreo e que tenha os equipamentos e estrutura da aeronave (fuselagem) que o constitui, devidamente certificados. Adicionalmente são realizadas considerações sobre como implantar a utilização do Safety-VANT no desenvolvimento de VANT Autônomo com a missão de ser integrado no Espaço Aéreo. / The growing demand for unmanned aerial vehicles (UAV) has been a subject of concern on the part of international organizations responsible for airspace safety. UAV has been used by stakeholders in strict conditions, but for UAV to become economically viable, it is necessary to issue regulations that still do not exist for safe integration in the controlled non-segregated airspace. In the light of this unattended demand, a method (Safety-VANT) was developed in this Thesis to evaluate the critical safety of UAV conduction, a task performed by a Piloting Autonomous System. The development of the Safety-VANT method aims to provide UAV regulators and developers, means of quantifying the safety assessment in the aircraft airworthiness. A hypothesis used in the method considers that the UAV hardware and software (avionics, fairing, sensors and actuators) are previously evaluated and certified by the same procedures and rules applicable to manned aircraft equipment. This hypothesis allowed the Safety-VANT - the developed safety assessment method - to evaluate the ability of an autonomous command embedded in an UAV to fly, to navigate and to communicate, according to the management of air navigation system rules. The Safety-VANT application was exercised under a hypothetical UAV set to being able to fly, to navigate and to communicate with Air Traffic Control and it has the equipment and the certified aircraft structure (fairing). In addition, considerations are performed for deploying the use of Safety-VANT in autonomous UAV development to integrate it into the Airspace.

A evolução de sistemas de gerenciamento de tráfego aéreo é pesquisada para suportar o crescimento na demanda por transporte aéreo. Uma alternativa para essa evolução é o aumento no grau de automação. Os sistemas automatizados precisam ser tão seguros quanto os sistemas em operação atualmente. Com o uso de técnicas de especificação e verificação formal é possível avaliar os requisitos de sistemas. Neste trabalho, é proposto um ciclo de especificação formal, que consiste em um conjunto de diretrizes para aplicação de técnicas de métodos formais em requisitos escritos em linguagem natural. O resultado esperado da aplicação deste ciclo é um conjunto de requisitos escritos em linguagem natural verificados formalmente. O ciclo é composto pelas etapas: levantamento de requisitos do sistema e classificação em padrões de especificação; mapeamento dos requisitos para as linguagens de especificação formal LTL (Linear Temporal Logic) e CTL (Computation Tree Logic); verificação formal da especificação com o verificador NuSMV; ajustes na especificação baseada nos resultados da verificação; ajustes nos requisitos baseados nos ajustes na especificação. As diretrizes propostas são definidas com a análise da verificação formal do Automated Airspace Concept (AAC), padrões de especificação e diretrizes para uso do verificador NuSMV. Os resultados esperados são obtidos na aplicação do ciclo de especificação em dois estudos de caso. A principal contribuição do trabalho é o conjunto de diretrizes para elaboração de expressões escritas em linguagem de especificação formal baseadas em requisitos escritos em linguagem natural e que podem ser verificadas formalmente. / Air traffic management systems evolution is being researched to support air transportation demand growth. An evolution alternative is system automation degree increase. Automated systems need to be as safe as current operating systems. It is possible to analyze system requirements with the application of formal specification and formal verification techniques. In this work, a specification cycle is proposed. The specification cycle is a set of guidelines to use formal method techniques on requirements written in natural language. The specification cycle application expected result is a set of formally verified requirements written in natural language. This cycle is comprised of the following stages: system requirements elicitation and specification pattern classification; requirements mapping to LTL (Linear Temporal Logic) and CTL (Computation Tree Logic) formal specification languages; specification formal verification using the NuSMV verifier; formal specification adjustment based on verification results; requirements adjustment based on formal specification adjustment. The proposed guidelines are defined with the Automated Airspace Concept (AAC) formal verification analysis, specification patterns and guidelines for the NuSMV formal verifier use. The expected results are accomplished in the specification cycle application on two study cases. The main contribution of this work is the set of guidelines applied to formulate formally verifiable expressions specified in formal specification languages based on system requirements written in natural language.

A língua franca utilizada na comunicação piloto-controlador ainda é pouco conhecida no meio acadêmico. Poucos estudos têm sido dedicados ao seu contexto de uso e ao mapeamento de suas características lingüísticas principais. Esta pesquisa acadêmica apresenta um estudo mais acurado da atividade de controlador de tráfego aéreo, no que se refere ao uso dessa linguagem de especialidade, além de desenvolver um estudo descritivo da língua franca utilizada na comunicação piloto-controlador para a identificação de suas características lingüísticas principais, com o recorte para a produção de material didático. Por meio da utilização do método do Professor André Camlong, a ferramenta computacional denominada STABLEX, fazemos uma análise descritiva, objetiva e indutiva de um corpus lingüístico, constituído dessa linguagem de especialidade. O que se pretende é oferecer subsídios aos professores de língua estrangeira para a produção do seu próprio material didático para o ensino dessa linguagem. É fato que, em determinados contextos de ensino, a necessidade de aprendizagem dos alunos é tão específica, que os materiais prontos para consumo, disponibilizados nas prateleiras das livrarias ou pelas editoras, não são suficientes, cabendo ao professor a tarefa de elaborá-los. No entanto, essa tarefa não tem se mostrado amistosa, já que o professor não dispõe de \"guias de orientação\", cientificamente justificáveis, para fazê-la. Assim sendo, o processo de elaboração torna-se intuitivo e empírico e, na grande maioria das vezes, restringese à adoção de fórmulas já consagradas de apresentação dos conteúdos. Acreditamos ser fundamental o correto entendimento das reais necessidades lingüísticas de um determinado público-alvo, para que haja mais condições de se estabelecerem processos mais ricos e eficientes de ensino e aprendizagem de qualquer língua estrangeira. / The lingua franca used in the communication between pilots and controllers is still not well known in the academic community. Few studies about its use and mapping of its main linguistic characteristics have been made. This theoretical research introduces an accurate study on the language used in the activity of air traffic controllers and develops a descriptive study of the lingua franca used in the communication between pilots and controllers, in order to identify its main linguistic characteristics towards material production. By using the method developed by Professor André Camlong and the computational tool STABLEX, an objective descriptive and inductive analysis of a linguistic corpus constituted by the language used in the ATC specialty has been conducted. The aim of this work is to provide language teachers with subsides for ATC material production hence helping teachers to elaborate materials that meet the very specific needs of their students based on the real needs of the stakeholders so as they can establish a more fruitful and efficient language teaching and learning process.