Desde o início do século XX que há registros do uso de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) utilizados com finalidade militar. Mas esta não é a única forma que se pode utilizá-los, o ambiente civil também é próspero em possíveis utilizações deste tipo de aeronave. Faltam ainda estudos e comprovações de que a integração dos VANTs no espaço aéreo juntamente com a aviação tripulada convencional não vá trazer alterações nos níveis de segurança já estabelecidos. Juntam-se a este desafio alguns outros, tais como padronizações de normas, classificações e legislação que regulamente o vôo das aeronaves não tripuladas. A presente dissertação faz uma coletânea de alguns modelos relacionados a cálculos de níveis de segurança no vôo de VANTs, bem como compara esses modelos entre si visando o estabelecimento de um método de escolha do modelo mais adequado para aplicação em alguns cenários civis de utilização. Esse trabalho ainda faz a aplicação desse método considerando os modelos relacionados à segurança dos VANTs. / There are records of the use of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) used for military activities since the beginning of the 20th century. But that is not the only way to use it; the civil environment is also promising as to the use of this kind of aircraft. More studies and validations have to be performed about the alterations in the safety levels with the integration of UAVs in the air space with classic manned air vehicles. There are others challenges such as the standardization of norms, classification and legislation to regulate the Unmanned Aerial Vehicle flights. This dissertation presents some models related to the calculation of the safety levels in UAVs flight, it compares them to establish a method for choosing the most suitable model to apply in some civil scenarios. This work also brings the application of this method considering the models related to the safety of UAVs.

Desde o início do século XX que há registros do uso de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) utilizados com finalidade militar. Mas esta não é a única forma que se pode utilizá-los, o ambiente civil também é próspero em possíveis utilizações deste tipo de aeronave. Faltam ainda estudos e comprovações de que a integração dos VANTs no espaço aéreo juntamente com a aviação tripulada convencional não vá trazer alterações nos níveis de segurança já estabelecidos. Juntam-se a este desafio alguns outros, tais como padronizações de normas, classificações e legislação que regulamente o vôo das aeronaves não tripuladas. A presente dissertação faz uma coletânea de alguns modelos relacionados a cálculos de níveis de segurança no vôo de VANTs, bem como compara esses modelos entre si visando o estabelecimento de um método de escolha do modelo mais adequado para aplicação em alguns cenários civis de utilização. Esse trabalho ainda faz a aplicação desse método considerando os modelos relacionados à segurança dos VANTs. / There are records of the use of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) used for military activities since the beginning of the 20th century. But that is not the only way to use it; the civil environment is also promising as to the use of this kind of aircraft. More studies and validations have to be performed about the alterations in the safety levels with the integration of UAVs in the air space with classic manned air vehicles. There are others challenges such as the standardization of norms, classification and legislation to regulate the Unmanned Aerial Vehicle flights. This dissertation presents some models related to the calculation of the safety levels in UAVs flight, it compares them to establish a method for choosing the most suitable model to apply in some civil scenarios. This work also brings the application of this method considering the models related to the safety of UAVs.

Nos últimos anos, os países desenvolvidos vêm dedicando crescentes esforços para integrar o Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) no espaço aéreo controlado, visando sua utilização para fins civis. Embora este tema ainda não tenha consenso quanto aos critérios a serem adotados, é de comum acordo na comunidade que, no mínimo, devam ser mantidos os atuais níveis de segurança (\"Safety\") praticados pela aviação civil mundial. Neste cenário, a convivência entre aeronaves comerciais, com cada vez mais passageiros e aeronaves não tripuladas, traz sérias preocupações com relação à capacidade que o sistema atual de navegação, controle, vigilância e de Gerenciamento de Tráfego Aéreo tem para lidar com situações de perigo decorrentes da aproximação entre estas duas categorias de aeronaves. Neste contexto, esta tese propõe uma modelagem de um VANT, tendo-se como ponto de partida os conceitos de robô móvel, cujo modelo de inteligência é fundamentado em Inteligência Artificial Distribuída (IAD), implementável segundo o paradigma de Sistemas Multi-Agentes (SMA) e que leve em consideração os principais requisitos de \"Safety\" exigidos pelo \"Communication Navigation System/Air Traffic Management\" (CNS/ATM), de modo a permitir a futura inserção destas aeronaves no espaço aéreo controlado. / During the last years, developed countries are conducting efforts to integrate Unmanned Aircraft Vehicles (UAVs) to the controlled airspace, aiming at their civilian use. So far, there has been no common consensus on the criteria to be adopted by the community that should, at least, keep the minimum safety levels international aviation has already attained. In this scenario, commercial aircrafts - with more and more passengers - and UAVs will share the same space. There will be a lot of concern related to the actual navigation, control and surveillance system capacity as well as to the air traffic control management ability to handle potentially dangerous situations due to the approximation between aircrafts of these two categories. Based on this scenario, this thesis proposes an UAV modeling having as starting point the mobile robot concept, of which the intelligence model based on Distributed Artificial Intelligence, can be implemented by using the Multi Agent Systems paradigm. This paradigm should take the main safety requirements as an obligation, as defined by the Communication Navigation System/Air Traffic Management (CNS/ATM), as a way of handling the future insertion of UAVs into the controlled airspace.

Ao longo das últimas décadas, o paradigma de sistemas críticos em segurança vem sofrendo transformações como forma de se adequar às novas necessidades demandadas, tais como redução de custos e aumento da produtividade. No Sistema de Gerenciamento de Tráfego Aéreo, esta transformação é preconizada pelo paradigma CNS/ATM (Communication, Navigation, Surveillance / Air Traffic Management), baseado no uso de novas tecnologias digitais, sobretudo satélites, aplicadas à comunicação, à vigilância, à navegação e ao gerenciamento do tráfego aéreo. O CNS/ATM visa reduzir as restrições do atual paradigma de tráfego aéreo como forma de atender sua crescente demanda, mantendo (ou melhorando) os atuais níveis de segurança. Porém, esta mudança de paradigma traz consigo novos desafios e necessidades, sobretudo, quanto à forma de se avaliar os sistemas resultantes. Em face destes novos desafios e problemas enfrentados, este trabalho propôs um método de avaliação de risco, constituído pela união dos métodos \"absoluto\" e \"relativo\" preconizados pela Organização da Aviação Civil Internacional (OACI), pelo emprego do formalismo das redes de Petri Fluidas e Estocásticas (RPFE) na modelagem dos sistemas, e pela comparação entre os valores de métricas de segurança estimados para o sistema avaliado e para um sistema legado. Este método foi aplicado para avaliar a segurança na mudança do atual paradigma de vigilância aérea, baseado em equipamentos Radar, para o paradigma de Vigilância Dependente Automática por Radiodifusão (ADS-B). Como conclusões, o método proposto mostrou-se promissor para avaliar a segurança de sistemas baseados nos atuais paradigmas de sistema críticos em segurança, especialmente o CNS/ATM, onde o formalismo das RPFE proporcionou modelar suas principais características, e a simulação por eventos discretos permitiu estimar as métricas desejadas. Além disso, a ADS-B mostrou-se uma aplicação viável para a vigilância no Sistema de Controle de Tráfego Aéreo, sendo capaz de reduzir o nível de exposição das aeronaves a eventos de perda de separação e, assim, melhorar os níveis de segurança do tráfego aéreo. / In last decades, the safety critical systems paradigm has changing to adapt itself to new necessities, such as costs reduction and productivity demand growth. In the Air Traffic System, those changes are ruled by CNS/ATM paradigm (Communication, Navigation, Surveillance / Air Traffic Management), based on new digital Technologies, mainly Satellites, applied to Communication, Surveillance, Navigation and Air Traffic Management. CNS/ATM intends to reduce the restrictions of current air traffic paradigm, enabling the growth of air traffic capacity without affecting current safety levels. However, this new paradigm brings together new challenges and needs, mainly related to safety assessment. In face of these new challenges, this work proposed a method of risk assessment constituted by the union of the \"absolute\" and \"relative\" assessment methods adopted by the International Civil Aviation Organization (ICAO), by modeling systems using Fluid Stochastic Petri Nets (FSPN) formalism, and by comparison between safety metrics obtained from proposed and legacy system simulations. This method was applied to assess a new concept of air traffic surveillance, named \"Automatic Dependent Surveillance - Broadcasting\" (ADS-B). As main conclusions, the proposed method was promising to assess system safety properties based on current safety critical system paradigm, especially the CNS/ATM, where FSPN formalism provided important modeling capabilities and discrete event simulation allowed estimating the desired safety metric. Besides, ADS-B has meaningfully reduced the separation losses risks and, therefore, it could be used to air traffic control surveillance system to improve capacity and/or safety levels of air traffic system.

Ao longo das últimas décadas, o paradigma de sistemas críticos em segurança vem sofrendo transformações como forma de se adequar às novas necessidades demandadas, tais como redução de custos e aumento da produtividade. No Sistema de Gerenciamento de Tráfego Aéreo, esta transformação é preconizada pelo paradigma CNS/ATM (Communication, Navigation, Surveillance / Air Traffic Management), baseado no uso de novas tecnologias digitais, sobretudo satélites, aplicadas à comunicação, à vigilância, à navegação e ao gerenciamento do tráfego aéreo. O CNS/ATM visa reduzir as restrições do atual paradigma de tráfego aéreo como forma de atender sua crescente demanda, mantendo (ou melhorando) os atuais níveis de segurança. Porém, esta mudança de paradigma traz consigo novos desafios e necessidades, sobretudo, quanto à forma de se avaliar os sistemas resultantes. Em face destes novos desafios e problemas enfrentados, este trabalho propôs um método de avaliação de risco, constituído pela união dos métodos \"absoluto\" e \"relativo\" preconizados pela Organização da Aviação Civil Internacional (OACI), pelo emprego do formalismo das redes de Petri Fluidas e Estocásticas (RPFE) na modelagem dos sistemas, e pela comparação entre os valores de métricas de segurança estimados para o sistema avaliado e para um sistema legado. Este método foi aplicado para avaliar a segurança na mudança do atual paradigma de vigilância aérea, baseado em equipamentos Radar, para o paradigma de Vigilância Dependente Automática por Radiodifusão (ADS-B). Como conclusões, o método proposto mostrou-se promissor para avaliar a segurança de sistemas baseados nos atuais paradigmas de sistema críticos em segurança, especialmente o CNS/ATM, onde o formalismo das RPFE proporcionou modelar suas principais características, e a simulação por eventos discretos permitiu estimar as métricas desejadas. Além disso, a ADS-B mostrou-se uma aplicação viável para a vigilância no Sistema de Controle de Tráfego Aéreo, sendo capaz de reduzir o nível de exposição das aeronaves a eventos de perda de separação e, assim, melhorar os níveis de segurança do tráfego aéreo. / In last decades, the safety critical systems paradigm has changing to adapt itself to new necessities, such as costs reduction and productivity demand growth. In the Air Traffic System, those changes are ruled by CNS/ATM paradigm (Communication, Navigation, Surveillance / Air Traffic Management), based on new digital Technologies, mainly Satellites, applied to Communication, Surveillance, Navigation and Air Traffic Management. CNS/ATM intends to reduce the restrictions of current air traffic paradigm, enabling the growth of air traffic capacity without affecting current safety levels. However, this new paradigm brings together new challenges and needs, mainly related to safety assessment. In face of these new challenges, this work proposed a method of risk assessment constituted by the union of the \"absolute\" and \"relative\" assessment methods adopted by the International Civil Aviation Organization (ICAO), by modeling systems using Fluid Stochastic Petri Nets (FSPN) formalism, and by comparison between safety metrics obtained from proposed and legacy system simulations. This method was applied to assess a new concept of air traffic surveillance, named \"Automatic Dependent Surveillance - Broadcasting\" (ADS-B). As main conclusions, the proposed method was promising to assess system safety properties based on current safety critical system paradigm, especially the CNS/ATM, where FSPN formalism provided important modeling capabilities and discrete event simulation allowed estimating the desired safety metric. Besides, ADS-B has meaningfully reduced the separation losses risks and, therefore, it could be used to air traffic control surveillance system to improve capacity and/or safety levels of air traffic system.

Nos últimos anos, os países desenvolvidos vêm dedicando crescentes esforços para integrar o Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) no espaço aéreo controlado, visando sua utilização para fins civis. Embora este tema ainda não tenha consenso quanto aos critérios a serem adotados, é de comum acordo na comunidade que, no mínimo, devam ser mantidos os atuais níveis de segurança (\"Safety\") praticados pela aviação civil mundial. Neste cenário, a convivência entre aeronaves comerciais, com cada vez mais passageiros e aeronaves não tripuladas, traz sérias preocupações com relação à capacidade que o sistema atual de navegação, controle, vigilância e de Gerenciamento de Tráfego Aéreo tem para lidar com situações de perigo decorrentes da aproximação entre estas duas categorias de aeronaves. Neste contexto, esta tese propõe uma modelagem de um VANT, tendo-se como ponto de partida os conceitos de robô móvel, cujo modelo de inteligência é fundamentado em Inteligência Artificial Distribuída (IAD), implementável segundo o paradigma de Sistemas Multi-Agentes (SMA) e que leve em consideração os principais requisitos de \"Safety\" exigidos pelo \"Communication Navigation System/Air Traffic Management\" (CNS/ATM), de modo a permitir a futura inserção destas aeronaves no espaço aéreo controlado. / During the last years, developed countries are conducting efforts to integrate Unmanned Aircraft Vehicles (UAVs) to the controlled airspace, aiming at their civilian use. So far, there has been no common consensus on the criteria to be adopted by the community that should, at least, keep the minimum safety levels international aviation has already attained. In this scenario, commercial aircrafts - with more and more passengers - and UAVs will share the same space. There will be a lot of concern related to the actual navigation, control and surveillance system capacity as well as to the air traffic control management ability to handle potentially dangerous situations due to the approximation between aircrafts of these two categories. Based on this scenario, this thesis proposes an UAV modeling having as starting point the mobile robot concept, of which the intelligence model based on Distributed Artificial Intelligence, can be implemented by using the Multi Agent Systems paradigm. This paradigm should take the main safety requirements as an obligation, as defined by the Communication Navigation System/Air Traffic Management (CNS/ATM), as a way of handling the future insertion of UAVs into the controlled airspace.