Sammenligning og drøfting av friskfaktorer mellom case 1 og case 2

O Papel do MOSA em um SisVANT

A Figura 4.1 mostra a estrutura de um sistema VANT que utiliza o conceito de MOSA. Podem ser observados nesta figura 3 grandes blocos funcionais:

 O controle de voo da aeronave - desempenhado na sua maior parte pelo bloco de Piloto Automático;

 A carga paga - representada pelo sistema MOSA, que controla a missão enviando comandos de navegação para o piloto automático;

 A manutenção da segurança do voo - representada pelo sistema IFA (In-Flight Awareness).

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O sistema MOSA controla a rota a ser percorrida em cada missão específica, enviando comandos de navegação para a aeronave. Essas rotas são planejadas em solo, como parte do processo de planejamento de missão, e podem ser carregadas no MOSA através de uma interface específica SSI/SSP (Smart Sensor Interface/ Smart Sensor Protocol), que permite a comunicação entre o MOSA e o Piloto Automático. O bloco IFA é responsável pela garantia da segurança de voo, podendo interferir na missão assumindo o controle da aeronave ou mesmo terminar o voo caso a segurança esteja em risco.

Diagrama Funcional Básico de um Sistema MOSA

A Figura 4.2 ilustra uma proposta de diagrama funcional básico da arquitetura MOSA e o inter-relacionamento entre os componentes do sistema. Módulos com bordas tracejadas são considerados opcionais. Este mesmo diagrama pode variar em complexidade e número de componentes, dependendo de cada aplicação em particular.

Figura 4.2 - Diagrama funcional básico da arquitetura MOSA.

Diversos sensores podem integrar um sistema MOSA. Os dados provenientes desses sensores são adquiridos e pré-processados por módulos específicos de HW e/ou SW. Estes dados podem sofrer processamento adicional em módulos especializados, como é o caso do módulo de processamento de alto desempenho ilustrado na Figura 4.2. Vislumbra-se a possibilidade da integração de sensores GPS, IMU, câmeras

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fotográficas, câmera de vídeo em diferentes regiões do espectro, scanners a laser, radares e sensores acústicos.

O posicionamento dos sensores é feito através do uso dos serviços de voo providos pela aeronave e pela movimentação da plataforma de suporte dos mesmos, função realizada pelo módulo “Controle de Posição dos Sensores”.

Algumas fontes de dados adicionais podem estar presentes em um sistema MOSA. Entre essas, citam-se os dados provenientes de unidades inerciais, dados de posicionamento provenientes de receptores GPS e dados previamente armazenados em uma base de dados local, como por exemplo, modelos digitais de elevação do terreno. (DTM – Digital Terrain Model). Todos os dados disponíveis podem ser combinados em um único bloco, o de fusão de sensores, gerando como resultado final mapas temáticos, que podem ser armazenados na base de dados local e transmitidos para a estação de controle de terra (Ground Control Station – GCS) através dos serviços de comunicação providos pela aeronave.

A execução da missão de SERE, através do posicionamento dos sensores nas posições necessárias, é feita pelo módulo de Fusão dos Sensores/Controle da Missão. Esse módulo pode conter um ou mais processadores constituídos por diversas CPUs ou CPUs com vários núcleos.

Caso seja necessário maior poder de processamento embarcado para operações específicas sobre o conjunto dos dados brutos providos pelos sensores, módulos de processamento de alto desempenho podem ser integrados no sistema como por exemplo processadores de imagens baseados em GPUs e FPGAs.

A comunicação do sistema MOSA com o restante do SisVANT se dá primariamente pela interface SSP/SSI. Isso inclui a comunicação com as estações de controle situadas em solo. Mecanismos de comunicação adicionais podem, entretanto, ser acrescentados no sistema quando necessário, por exemplo, no caso da coleta de dados de sensores posicionados em solo durante seu sobrevoo.

O protocolo SSP/SSI

Para comunicar-se com a aeronave, o MOSA deve utilizar uma interface padrão, denominada SSP/SSI (Smart Sensor Protocol/Smart Sensor Intertace). SSP é o protocolo de comunicação utilizado enquanto SSI é a interface que permite que o sistema MOSA possa utilizar diversos serviços providos pela aeronave, notadamente os

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serviços de voo e de comunicação com a estação de controle em solo, seguindo uma relação cliente/servidor entre o sistema MOSA e a aeronave. A Figura 4.3 ilustra este relacionamento.

Figura 4.3 - Diagrama cliente/servidor para a arquitetura MOSA.

É possível utilizar sistemas MOSA em diferentes aeronaves. O protocolo prevê a utilização de mecanismos plug-and-play para determinar se a aeronave é ou não capaz de realizar uma determinada missão. Em uma missão específica, pode ser necessária uma autonomia muito grande ou maior estabilidade de voo, entre outros fatores. O sistema MOSA deve ser capaz de determinar se a missão prevista pode ou não ser realizada, de forma plena ou parcial.

Serviços Providos pela Aeronave

Uma série de serviços são necessários para a operação de um sistema MOSA. Os serviços geralmente são providos através da estação de controle terrestre e pela camada de “Navegação”, do controle de voo da aeronave (piloto automático). Todos os serviços são acessados através da interface SSI, conforme foi descrito em tópicos anteriores. Os principais serviços são:

a) Posicionamento global

Neste tipo de serviço o receptor geodésico contido no módulo de navegação fornece ao MOSA as coordenadas geográficas da aeronave (latitude e longitude), velocidade e altitude em relação ao elipsóide de referência em cada instante de tempo pré-definido, assim como informações horárias. A precisão dos sensores de posicionamento global da aeronave pode não ser satisfatória para os requisitos da missão e neste caso, sensores de maior precisão podem ser incorporados ao sistema MOSA.

b) Posicionamento angular

Para a medição dos ângulos de pitch, roll e yaw utiliza-se um sistema do tipo Attitude and Heading Reference System (AHRS). O AHRS compreende sensores

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inerciais (giroscópio e acelerômetro) e sensores de campo magnético (magnetômetro). Algoritmos de fusão de dados são geralmente utilizados integrando as leituras dos sensores para produzir informações mais confiáveis dos ângulos de atitude da aeronave. Novamente, para a realização de mapeamento por georreferenciamento direto das imagens coletadas pelo sistema MOSA pode ser necessário um AHRS com precisão superior ao disponível na aeronave para controle de voo. Neste caso, este sensor deve ser integrado diretamente no sistema MOSA.

c) Base de dados GIS

Esse serviço é fornecido pela estação de controle terrestre nos casos em que se faz necessário acessar (utilizar como referência) dados espaciais de um grande repositório com ou sem acesso à internet.

Diferentes classes de serviços são providas pela aeronave. Essas classes e os principais serviços de cada classe estão sumarizados na Tabela 4.1.

Tabela 4.1 - Classes e serviços básicos previstos na interface SSI.

CLASSE SERVIÇOS DESCRIÇÃO

1 - Comunicação

Ar-Solo Send/Receive

Descrição: primitivas de comunicação com a estação de

controle encapsulando protocolo específico

Sockets Descrição: primitivas de comunicação sockets com a

internet via estação de base 2 - Comunicação para Controle de Tráfego Aéreo Implementação dos serviços previstos no protocolo ADS- B e protocolos correlatos como TCAS/ACAS e CPDLC

Descrição: primitivas de comunicação com torres de

controle e outras aeronaves para o compartilhamento do espaço aéreo

3 - Controle de voo Primitivas básicas de navegação centrada em waypoints

Descrição: permitem o controle de rota da aeronave para

o cumprimento de missões específicas 4 - Posicionamento Primitivas básicas

para localização espacial da aeronave

Descrição: inclui primitivas para acesso a dados dos

sistemas de posicionamento global e dos sensores da aeronave

5 - Consciência

Situacional Primitivas para comunicação entre o sistema MOSA e o sistema IFA

Descrição: permitem a alteração dinâmica das missões

(MOSA adaptativo) em função de aspectos relacionados pela segurança de voo e detectados pelo subsistema IFA

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Tipos de dados

Existe uma grande diversidade de tipos de dados trocados entre os elementos de um sistema MOSA. Esses dados podem ser oriundos dos diversos sensores que compõem o sistema, podem ser gerados no processamento dos dados dos sensores, além de informações do ambiente e/ou dados oriundos dos outros subsistemas do VANT armazenados no banco de dados do MOSA. A Tabela 4.2 apresenta os principais tipos de dados previstos em um sistema MOSA.

Tabela 4.2 - Tipos de dados MOSA.

TIPOS DE