Significant research efforts have been devoted to large-scale dynamical systems, with the aim of understanding their complicated behaviors and managing their responses in real-time. One pivotal technological obstacle in this process is the existence of uncertainty. Although many of these large-scale dynamical systems function well in the design stage, they may easily fail when operating in realistic environment, where environmental uncertainties modulate system dynamics and complicate real-time predication and management tasks. This dissertation aims to develop systematic methodologies to evaluate the performance of large-scale dynamical systems under uncertainty, as a step toward real-time decision support. Two uncertainty evaluation approaches are pursued: the analytical approach and the effective simulation approach. The analytical approach abstracts the dynamics of original stochastic systems, and develops tractable analysis (e.g., jump-linear analysis) for the approximated systems. Despite the potential bias introduced in the approximation process, the analytical approach provides rich insights valuable for evaluating and managing the performance of large-scale dynamical systems under uncertainty. When a system’s complexity and scale are beyond tractable analysis, the effective simulation approach becomes very useful. The effective simulation approach aims to use a few smartly selected simulations to quickly evaluate a complex system’s statistical performance. This approach was originally developed to evaluate a single uncertain variable. This dissertation extends the approach to be scalable and effective for evaluating large-scale systems under a large-number of uncertain variables. While a large portion of this dissertation focuses on the development of generic methods and theoretical analysis that are applicable to broad large-scale dynamical systems, many results are illustrated through a representative large-scale system application on strategic air traffic management application, which is concerned with designing robust management plans subject to a wide range of weather possibilities at 2-15 hours look-ahead time.

The first purpose of this study was to map the field of psychodiagnostic methods in the selection process for the position of Air traffic controller in selected countries in Central Europe. The second one was to see how differs the results of FEAST and psychological testing among different groups of candidates in relation to their success in training. This is a quantitative research. The method used in collecting data was the analysis of results of selected tests for individual candidates. The research was realized at 93 candidates who successfully completed the selection procedure for the position of the Air traffic controller at ŘLP Čr from 2005 - 2009. The data were analyzed using SPSS statistical program. In the vast majority of performance or personality tests did any statistically significant difference was not found between the group of successful and unsuccessful candidates in training. A statistically significant difference was detected in the scale "Noticed matches" in the FEAST test battery, where unsuccessful candidates scored above. Another one was discovered in the test CAQ in factor Q1: Radicalism, where successful candidates achieved lower scores than the unsuccessful. We believe that candidates who manage the selection procedure are so good that it is not possible their further...

The main goal of the thesis is to evaluate the bus, train and air carriers when loss, theft or damage of luggage occurs. To analyze the best and the worst air carriers and to compare the reasons. To evaluate the experience of air traffic passengers with lost, damaged or delayed luggage; if they have ever had a cancelled or delayed flight and if they received any kind of compensation from the airline. To analyze six airlines based on the quality of their services provided and to compare the results between the airlines. The thesis uses questionnaires for research; open and closed questions were applied; the results are evaluated in both quantitative and qualitative way. The opening assumptions were mainly proved wrong. The quality of services provided in the means of transportation is the most important agent of satisfaction.

O Serviço de Gerenciamento de Fluxo de Tráfego Aéreo (ATFM) estabelece um controle de fluxo seguro, ordenado e eficiente de acordo com a capacidade da infraestrutura e dos serviços de controle. O Gerenciamento ´e realizado com o auxílio de sistemas automatizados. Tais sistemas implementam programas que ajustam a demanda de voos à capacidade do espaço aéreo. Algoritmos simples podem sugerir medidas ATFM para solucionar a saturação em um conjunto restrito de elementos regulados (aeródromos, regiões do espaço aéreo, fixos ou aerovias). A natureza interconectada dos elementos regulados, que compõem o fluxo de tráfego aéreo, demanda uma abordagem mais abrangente para atingir o uso ótimo desses recursos, uma vez que outros problemas podem surgir quando a otimização local é aplicada a um elemento sem levar em conta seus elementos relacionados. Nem sempre há a necessidade do planejamento estratégico ser um ótimo global, uma vez que cenários viáveis e sub-ótimos encontrados com menor custo computacional podem representar soluções satisfatórias. O aumento da demanda do tráfego aéreo, no entanto, tem fomentado a aplicação de programas de geração de medidas ATFM mais complexos. Esta pesquisa implementou um programa de otimização global para a geração de medidas ATFM em cenários de larga escala do mundo real. O problema ´e modelado como um problema de programa¸c~ao inteira e o modelo adotado ´e abrangente, pois prevê atraso em solo, em voo, alteração de velocidade e rerroteamento. O programa é capaz de balancear o fluxo atendendo restrições de capacidade dos aeródromos e dos setores. Além disso, foi desenvolvida uma interface de visualização e edição de dados para os cenários estudados. Dados de voos no espaço aéreo brasileiro foram processados e utilizados para testar a solução implementada e mostraram a viabilidade do método. A utilização de um programa de otimização que leva em conta mais restrições potencialmente irá contribuir com o aumento de eficiência no uso da infraestrutura e do espaço aéreo de forma segura. / The Air Traffic Flow Management Service (ATFM) establishes a secure, orderly and efficient flow control according to the capacity of the infrastructure and control services. The Management is performed with the aid of automated systems. Such systems implement programs that adjust the flight demand to the airspace capacity. Simple algorithms might suggest ATFM measures to resolve saturation in a restricted set of regulated elements (aerodromes, airspace regions, fixes or airways). The interconnected nature of the regulated elements that make up the air traffic flow requires a more comprehensive approach to achieve optimum use of these resources, since other problems can arise when local optimization is applied to an element without regard to its related elements. There is not always a need for strategic planning to be a global optimum, since feasible and sub-optimal scenarios encountered at lower computational cost might represent satisfactory solutions. The increase in air traffic demand, however, has encouraged the application of programs to generate more complex ATFM measures. This research implemented a global optimization program for the generation of ATFM measures in large-scale real-world scenarios. The problem is modeled as an integer programming problem and the adopted model is comprehensive, since it provides ground and airborne delays, change of speed and re-routing. The program is able to balance the flow by meeting capacity constraints of the aerodromes and sectors. In addition, a visualization and data editing interface was developed for the studied scenarios. Flight data in Brazilian airspace were processed and used to test the implemented solution and the viability of the method was shown. The use of an optimization program that takes into account more constraints will potentially contribute to increase the efficiency in use of infrastructure and airspace in a secure manner.

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.

Historicamente, os sistemas de tráfego aéreo incorporaram níveis de automação nas atividades de controle do espaço aéreo com o intuito de atender à crescente demanda por serviços aéreos e de melhorar os níveis de segurança nos procedimentos de voo. Com o crescimento expressivo previsto para os próximos anos, devido ao aumento nos números de voos e de usuários, as opções tradicionais de expansão da malha aérea e / ou construção de novos aeroportos se tornaram onerosas economicamente, tornando necessária a adoção de alternativas, tais como as técnicas / procedimentos para pousos em pistas paralelas, como forma de aproveitar parte da atual infraestrutura aeroportuária existente, sem a necessidade de enormes aportes financeiros. Para avaliar a viabilidade de projetos de pousos simultâneos em pistas paralelas, um dos fatores importantes a serem analisados é o da avaliação do risco de colisão entre aeronaves associado durante esses procedimentos. Nesse cenário, este trabalho de pesquisa propõe uma extensão no modelo de avaliação de segurança de Ogata para procedimentos de pouso em pistas paralelas, considerando que o modelo original tem o objetivo de medir o nível de risco associado somente para operações de pouso convencionais em pistas paralelas. A extensão deste modelo ocorre no sentido de também permitir a simulação em outros cenários distintos de pouso, o que torna possível tanto a realização de comparativos entre técnicas / procedimentos utilizadas em operações de pouso em pistas paralelas, quanto a avaliação do nível de risco associado. Este modelo estendido de segurança utiliza o método de Monte Carlo, da mesma forma que o original, em que um número elevado de simulações de cenários possíveis de pousos em pistas paralelas é avaliado. Com os resultados obtidos, é analisado o impacto da variação da distância entre as pistas na segurança de pousos em pistas paralelas. / Historically, air traffic control systems have incorporated some levels of automation to manage procedures of airspace control in order to meet the growing demand for air transportation services and to improve levels of safety in flight procedures. With significant growth expected in the coming years due to an increase in numbers of flights and passengers, the traditional options of expanding the air traffic network and / or construction of new airports have become economically burdensome, requiring the adoption of alternatives such as techniques / procedures for landings on parallel runways as a way of taking advantage of part of the current airport infrastructure, without requiring enormous financial contributions. To assess the feasibility of projects of landing in parallel runways, one of the important factors to be analyzed is the evaluation of the risk of collision between aircraft, associated to these procedures. In this scenario, this research proposes to extend the Ogata safety assessment model in procedures for landing on parallel runways, whereas the original model aims to measure the level of risk associated only with conventional landing operations in parallel runways. The extension of this model occurs in order to allow the simulation of different landing scenarios, which makes possible both the conduct of comparative techniques / procedures used in landing operations on parallel runways, such as the risk level assessment. This model uses the Monte Carlo simulation, the same as the original model, in which a large number of simulations of possible scenarios for landings on parallel runways are evaluated. With these results, it studies the impact of the change of distance between lanes on the safety of aircraft landing on parallel runways.

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.

The effectiveness of information visualization largely depends on the ease and accuracy with which users can access the information. Visual clutter in a display can detract from a user's ability to properly read the information. An ideal visualization needs to maximize the visibility of patterns and structure and minimize the clutter present. Thus far, there has been surprisingly little work done in finding quantitative ways to measure clutter in information visualizations. The goal of this project was to create clutter measurement and reduction techniques that minimize the presence of visual clutter and maximize a user's ability to accurately read the data. These methods were tested and evaluated on a number of visualizations depicting domestic air traffic data.

O desenvolvimento de sistemas críticos é atualmente um dos problemas mais desafiadores enfrentados pela Engenharia. Há frequentemente uma pressão para se reduzir o tempo total de desenvolvimento, o que dificulta a entrega de sistemas com um mínimo aceitável de defeitos. Nos últimos anos, houve um aumento no tráfego aéreo, o que demanda uma modernização dos sistemas de tráfego aéreo atuais, muito dependentes na figura do controlador. Sistemas de tráfego aéreo são sistemas considerados críticos em segurança e de tempo real. O objetivo do presente trabalho é estabelecer um método de modelagem e verificação formal para sistemas críticos, com aplicação no domínio de tráfego aéreo. Com a adoção de técnicas de modelagem e verificação formal, pretende-se garantir a corretude dos sistemas frente aos requisitos inicialmente especificados e a detecção de erros em fases mais iniciais do projeto, o que resultaria em menores custos envolvidos na sua correção. São fornecidas diretivas para a aplicação do método através de um estudo de caso, baseado em três módulos de um sistema ATC em baixo nível de abstração, para a validação do funcionamento de módulos de software. Para verificação formal, é utilizada a ferramenta NuSMV e as propriedades a serem verificadas são descritas na lógica computacional de árvore (CTL) para garantir que o sistema satisfaça requisitos dos tipos vivacidade e segurança. / Developing safety critical systems is one of the most challenging problems in Engineering nowadays. There is usually a pressure to reduce the total time of the development, what makes it difficult to deliver systems with an acceptable low level of defects. In the recent years, there has been an increase in air trffic, what demands a modernization in the current air traffic systems, which are very dependent on the human controller. Air traffic systems are considered safety critical and real time systems. The objective of the present work is to establish a modeling and formal verification method for critical systems, applicable to the air traffic domain. By adopting modeling and formal verification techniques, it is expected to ensure the systems\' correctness compared with the initially specified requirements and the error detection in the initial phases of the project. Guidelines are provided for applying the method by means of a case study, based in three modules of and ATC system in a low abstraction level, for the validation of the operation of software modules. For the formal verification, it is used the NuSMV tool and the properties to be checked are described in the computational tree logic (CTL) to ensure that the system satisfies requirements of liveness and safety types.

Esse estudo teve o objetivo de verificar se a apresentação DICÓTICA (ou espacializada, sistema de áudio em 3D) de duas frases simultâneas facilitaria a compreensão da frase alvo em relação à apresentação diótica (não espacializada). Participaram dessa pesquisa controladores de tráfego aéreo (CsVoo), divididos em dois grupos de acordo com sua experiência profissional (novatos e experientes). Todos os participantes tinham o Português Brasileiro como língua-mãe, mas as duas frases apresentadas a eles pelo protocolo experimental (uma alvo, outra mascaradora) eram em inglês. A espacialização das mensagens beneficiou o reconhecimento da mensagem alvo pelos voluntários. Não houve diferenças significativas entre voluntários com diferentes níveis de conhecimento em inglês, experiência profissional ou sexo. / This study aimed to verify whether the dichotic or spatialized (3D audio system) presentation of two simultaneous sentences in English facilitate the identification of a target information comparing to dihotic (nonspatialized) presentation. The subjects in this study were air traffic controllers having as L1 (mother tongue) Brazilian Portuguese, and were divided into two groups (novice and experienced), according to their period of experience on the job. The spatialization of messages improved recognition of the target message by the volunteers. There were no significant differences between volunteers with different levels of knowledge in English, professional experience or gender.