O surgimento das Operações Baseadas em Efeitos (EBO) remete-se à Primeira Guera do Golfo em 1990, onde sua abordagem na seleção de alvos, combinada com novas tecnologias para a precisão dos armamentos mostrou-se muito eficiente. Porém, ainda hoje, é um desafio o desenvolvimento de ferramentas, conceitos e medidas que possibilitem o seu pleno emprego, motivo maior que desencadeou esta pesquisa. O problema abordado foi o de como representar adequadamente as relações de causa e efeito e quais métricas utilizar para selecionar, dentre as ações disponíveis, as mais adequadas para a consecução do estado final desejado para o combate militar. O objetivo geral do trabalho foi verificar a adequabilidade de conceitos que pudessem servir de suporte para uma futura ferramenta de Comando e Controle (C2) na seleção de alvos sob o enfoque das EBO. A hipótese adotada é a de que os Diagramas de Influência podem modelar adequadamente as EBO. São apresentados os fundamentos de C2, EBO, seleção de alvos e tomadas de decisão em ambientes de incerteza, onde se situam os Diagramas de Influência. Antes da exemplificação do uso do modelo proposto, é analisada sua compatibilidade com as EBO, sua adequação ao ciclo de seleção de alvos e seu emprego no ciclo decisório de C2. Para confirmar a hipótese foram realizadas simulações confrontando-se forças com os mesmos recursos, tecnologia, treinamento militar e tempo de ciclo decisório, diferenciando-se somente pelo processo de seleção de alvos, um lado utilizando o Diagrama de Influência e o outro a filosofia do atrito e aniquilação. A análise teórica permitiu observar que: a modelagem das EBO atende perfeitamente o preconizado para a construção dos Diagramas de Influência, tendo-se as ações inseridas no nó de decisão, os efeitos nos de acaso e o estado final no de utilidade; os Diagramas de Influência auxiliam o desenvolvimento do ciclo de seleção de alvos; e na medida em que representam uma forma de estruturar o problema de seleção de alvos e fornecem um método quantitativo para comparar as diversas alternativas, apoiando a decisão do comandante, podem ser considerados como ferramenta de C2. As simulações comprovaram que os Diagramas de Influência, em ambientes simplificados e hipotéticos, servindo como prova de conceito, modelam adequadamente as relações de causa e efeito, aplicadas à seleção de alvos, confirmando a hipótese estabelecida para o trabalho. Foram realizados, ainda, dois outros experimentos: o primeiro mostrou que a eficiência dos Diagramas de Influência está ligada à habilidade de estruturação do mesmo para a geração de melhores alternativas; e o segundo demonstrou que a eficiência aumenta à medida que o cenário torna-se mais complexo, com um número maior de alvos necessários para a consecução do estado final desejado.

Um sistema que opera dentro do contexto C4I2SR (Comando, Controle, Comunicação, Computadores, Informação, Inteligência, Vigilância e Reconhecimento) necessita de diversos módulos independentes e interconectados que sejam capazes de receber, processar e exibir informações do cenário tático onde estão inseridos. Os dados resultantes desse processamento ficam disponíveis em centros de comando e controle. Pessoas com poder de decisão podem não se encontrar dentro ou próximo a esses centros. Uma aplicação Web que possa acessar remotamente esses centros e disponibilizar os dados existentes ée desejável. O objetivo deste trabalho ée construir um protótipo de aplicação Web que exiba mapas, elementos georeferenciados sobre esses mapas e informações inerentes a esses elementos. As informações podem ser disponibilizadas tanto em formato texto quanto em forma de arquivos multimídia como fotos, vídeos e áudio. Esta dissertação descreve o desenvolvimento e implementação de um protótipo de aplicação Web que utiliza um servidor de mapas e um servidor de multimídia.

Os sistemas de comando e controle podem ser definidos como sistemas integrados de doutrinas, procedimentos, estruturas organizacionais, pessoal, equipamentos, instalações e comunicações projetadas para apoiar os comandantes no comando e controle nas operações e atividades militares. Sistemas de comando e controle apresentam funcionalidades que permitem aos seus operadores obterem eficácia das forças de segurança sob o seu comando, reduzindo a quantidade de material e pessoal necessária para realizar as tarefas e aumentando a probabilidade de êxito nas missões sob sua coordenação. A representação e atualização dinâmica do cenário situacional numa janela cartográfica e a sua implementação do modelo conceitual constituem instrumentos relevantes para o desenvolvimento de funcionalidades dos comandantes no comando das operações militares. Os dados armazenados devem possibilitar a sua análise por agentes de forma a construir uma visão integrada do cenário para os usuários. Com relação às metodologias de modelagem e às linguagens de programação, têm-se que os sistemas evoluíram e passaram a aplicar conceitos de modelagem e de programação orientadas a objetos. Por outro lado, os sistemas consolidados no mercado de banco de dados ainda aplicam modelagem orientada a entidades relacionais. Os sistemas de comando e controle convivem com esta diferença de conceitos quando sistemas concebidos, modelados e programados seguindo os paradigmas das metodologias orientadas a objetos têm de acessar banco de dados relacionais. O objetivo deste trabalho é construir um protótipo capaz de verificar e validar a implementação de banco de dados orientado a objetos a partir de um modelo conceitual de dados orientado a objetos em sistemas de comando e controle. A validação inclui a análise qualitativa desta implementação, sendo verificados aspectos como facilidade de uso, facilidade de acesso aos dados, desempenho e homogeneidade na arquitetura do sistema considerando a consistência da modelagem orientada a objetos com a implementação do banco de dados orientado a objetos. Esta dissertação descreve o desenvolvimento de tal protótipo.

O objetivo deste trabalho foi o de desenvolver uma metodologia e uma ferramenta utilizando o programa MatLab para analisar a concentração volumétrica de gases tóxicos ao longo do tempo em cabines de pequenas aeronaves durante um evento de fogo. Estes gases podem ser os gerados pela combustão ou pelos agentes extintores utilizados para apagar o fogo. Um modelo matemático foi descrito utilizando a abordagem de uma mistura de gás perfeito com o método dos parâmetros concentrados, já que esta foi demonstrada por testes fornecer dados similares a uma simulação real, bem como ser esta a metodologia sugerida e aceita pelas autoridades atualmente. As entradas do problema são as vazões mássicas do agente extintor e de outros gases tóxicos provenientes da combustão, a variação da altitude de cabine e a taxa de entrada de ar na cabine. As saídas são as concentrações volumétricas de todos estes gases na cabine ao longo do tempo. A contribuição desta ferramenta é na definição preliminar dos extintores de incêndio na cabine e a na visualização dos efeitos de possíveis variações na altitude de cabine e entrada de ar em um evento de fogo. Esta ferramenta também é útil no estudo da substituição de agentes extintores existentes por outros menos tóxicos bem como na reavaliação de instalações existentes de extintores de incêndio com as possíveis mudanças nos valores de nível de toxicidade recomendado pelas autoridades. Os resultados obtidos pela ferramenta apesar de conservadores, demonstraram-se coerentes para casos de simulação em regime permanente, para casos de disparo de mais de um gás na simulação de uma aeronave em cruzeiro e altitude constante, e com variação na altitude de cabine.

É apresentado um procedimento de análise usando simulação das correntes elétricas de alimentação de sistemas de comando de vôo para dimensionamento de fios e cabos elétricos a serem utilizados por tais sistemas com ênfase nos atuadores eletro-mecânicos que utilizam motores brushless de corrente contínua como forma de conversão de energia elétrica em mecânica. A abordagem pode ser aplicada a outros sistemas que utilizam a mesma forma de atuação. Os resultados obtidos por simulação são mostrados na forma de gráficos de correntes elétricas para algumas condições específicas de um sistema genérico. Uma análise comparativa desses resultados fornece dados que contribuem para a especificação dos fios e cabos elétricos buscando sua otimização e evitando que sobre-correntes danifiquem o sistema e sua cablagem.

Este trabalho tem como objetivo a realização de um estudo detalhado sobre o sistema militar de defesa, o C4I2SR, visando o desenvolvimento de interfaces homem-máquina para este sistema. Para isto foi feito o levantamento dos requisitos de sistemas complexos como o sistema em questão, além de prioridades como a maximização da consciência situacional. Além destes requisitos o trabalho apresenta um estudo das características de interfaces homem-máquina focadas em usabilidade, visando a maximização da eficiência, eficácia e satisfação do operador militar. O trabalho também apresenta um estudo das normas e padrões internacionais que tratam de interfaces e usabilidade. Posteriormente este trabalho apresenta um conjunto de protótipos de interfaces como uma proposta de aplicação para os sistemas C4I2SR desenvolvido a partir dos princípios e requisitos levantados. Nos últimos capítulos, este trabalho faz um estudo dos métodos de avaliação de usabilidade e aplica os métodos identificados como adequados nos protótipos de interfaces desenvolvidos.

Os sistemas de comando e controle podem ser definidos como sistemas integrados de doutrinas, procedimentos, estruturas organizacionais, pessoal, equipamentos, instalações e comunicações com o intuito de apoiar os comandantes no comando e controle nas operações e atividades militares. Sistemas de comando e controle apresentam funcionalidades que permitem aos seus operadores obterem eficácia das forças de segurança sob o seu comando, reduzindo a quantidade de material e pessoal necessária para realizar as tarefas e aumentando a probabilidade de êxito nas missões sob sua coordenação. A atualização dinâmica do cenário situacional é muito dependente das tecnologias de comunicação utilizadas nos equipamentos das operações. A grande variedade e complexidade dos equipamentos usados para essa comunicação encarecem o desenvolvimento de soluções nesse campo. Com intuito de reduzir custos e prazos, estudos de simulações e emulações com uso de softwares simuladores têm sido empregados na análise desses sistemas. Contudo, os softwares simuladores de rede conhecidos, como por exemplo, software NCTUns, não abrangem todas as funcionalidades necessárias para simulações desses cenários. Para os sistemas de comando e controle em desenvolvimento pela indústria aeroespacial no país, algumas funcionalidades incluem suporte a configuração dinâmica de qualidade de serviço, redes móveis e do uso de hardware-in-the-loop. O objetivo deste trabalho é, então, estender as funcionalidades do software simulador de redes NCTUns para que seja possível modelar cenários militares, contemplando ainda o uso de equipamentos reais de rede junto ao simulador. Além desse desenvolvimento, foram elaborados também os testes e a validação das extensões.

Uma implantação eficaz de defesa cibernética requer o desenvolvimento de esforços coordenados nas seguintes capacidades-chave: detecção de ataques, mecanismos de defesa, monitoramento de situação, comando e controle, aprimoramento de estratégias e táticas e desenvolvimento seguro de sistemas. A dissertação apresenta um modelo de capacidades para defesa cibernética. A partir das seis capacidades-chave, foi identificado um modelo com capacidades essenciais para a defesa cibernética. O modelo de capacidades desenvolvido é utilizado como base para a construção de um modelo de maturidade para defesa cibernética. O modelo de maturidade é essencial para apoiar um planejamento estratégico de ações de defesa cibernética, pois permite a identificação do estado corrente de uma organização quanto à defesa cibernética e orientação para a definição de ações a serem tomadas para melhoria desse estado corrente. Nesta dissertação apresentamos a motivação e conceituação para um modelo de capacidades para defesa cibernética. A partir do modelo de capacidades é elaborado um modelo de maturidade.

O Instituto de Aeronáutica e Espaço do Comando-Geral de Tecnologia Aeroespacial desenvolve foguetes de sondagem que transportam cargas úteis científicas e tecnológicas. Visando a segurança e o sucesso da operação de lançamento desses foguetes, diversos procedimentos são executados por operadores na fase pré-lançamento. Dentre eles, um operador atua em um painel de comando e monitoramento para testar e comutar o suprimento de energia elétrica das fontes externas para as baterias a bordo do foguete, antes de sua ignição. A função do operador consiste no chaveamento, leitura e verificação das tensões fornecidas pelas baterias a bordo. O monitoramento dessas tensões é de extrema importância, pois uma falha na detecção de possíveis defeitos nas baterias pode comprometer a segurança e o sucesso da missão. Caso um defeito seja detectado, o operador aciona uma sinalização de alarme que impede o lançamento. A conexão do painel é feita por um cabo umbilical que se estende da casamata até o foguete. A exposição do cabo umbilical dentro da casamata configura uma situação de perigo, pois acidentes que envolvam esse cabo podem causar danos nos sistemas elétricos do foguete. A extensão do cabo implica em atenuações das tensões fornecidas e exposição a ruídos de origem elétrica. O presente trabalho tem como objetivo eliminar a situação de perigo citada e reduzir falhas de monitoramento do operador. Desenvolveu-se uma unidade de aquisição e atuação que recebe comandos remotos de uma estação de trabalho já existente na configuração atual formando um sistema computacional. A utilização desse sistema substitui o painel de comando e monitoramento com vantagens, pois alivia a carga de trabalho do operador através da execução rápida e automática dos procedimentos efetuados nos testes pré-lançamento. A possibilidade de instalação da unidade de aquisição e atuação em local remoto promove confinamento do cabo umbilical, reduzindo as situações de perigo, a atenuação das tensões fornecidas e a exposição a ruídos. Este trabalho apresenta um hardware microcontrolado e interfaces associadas, bem como o estudo e a especificação de um protocolo de comunicação confiável para aplicação no sistema proposto. Serão apresentados os resultados obtidos com a implementação desse protótipo de testes.

This thesis discusses the design of Active Sidestick for commercial airplanes. The Active Sidestick is a control device installed in the airplane cockpit, and used to convert the pilot's arm and wrist movements into attitude commands to the airplane. Simultaneously, the Active Sidestick provides to the pilot, by means of actuators connected to its hinges, a force in response to the command demand, which direction and intensity - modulated accordingly to the airplane configuration and flight conditions - relates in a unique manner to the direction and response of the airplane.The discussions and conclusions in this Thesis constitute the Viability Analysis of the Active Sidestick. The following aspects are covered:The need for Active Sidesticks - JustificationDesign requirements definitionProposal of design solutionsDevelopment of dynamic models for simulation and analysisDevelopment of a functional prototype for the validation of the dynamic models, and verification of the viability of the proposed solutions.The background required for the understanding of the discussions related to the Viability Analysis of the Active Sidestick, and a complete definition of what is an Active Sidestick are provided in the first Chapters of this thesis. The selection of the best solution for the design of the Active Sidestick is not a subject of this thesis.