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- Optimização e controlo de trajectórias 4D definidas por waypointsPublication . Machado, Paulo Filipe Faria; Bousson, KouamanaO problema da optimização e controlo de trajectórias 4D ´e uma temática ainda pouco abordada. A navegação 4D consiste em definir waypoints, para uma dada missão, com o tempo de chegada especificado em cada um deles. A única possibilidade de projectar trajectórias capazes de executar este tipo de missão ´e recorrer ao controlo óptimo, também designado por optimizacão de trajectória. Para resolver o problema de optimizacão de trajectória recorre-se à aplicação dos m´métodos indirectos e dos métodos directos. Os métodos indirectos assentam no princípio do máximo de Pontryagin, enquanto que nos métodos directos é necessário transcrever o problema para um problema de programação não linear. Em problemas complexos, que é o caso do projecto de trajectórias 4D, são normalmente usados os métodos directos, pelo que, estes precisam de esquemas de integração para discretizar as equações dinâmicas do problema. A maior parte dos métodos de integração derivam dos esquemas de Runge-Kutta, e dum método bastante popular ´e o método da Colocação. Actualmente os métodos pseudoespectrais começam a ser a melhor opção para resolver alguns dos problemas mais complexos de optimização de trajetória. O método pseudoespectral utilizando polinómios de Chebyshev consegue solucionar o problema de optimização de trajectórias 4D, conseguindo resolver duas missões propostas. E proposto uma abordagem de um método de controlo predictivo que permite controlar um veículo aeroespacial através de uma trajectória de referência, este tipo de controlo denomina-se por controlo predictivo de passo único.
- Prevenção de colisões aéreas baseada no controlo preditivo pseudo-espectralPublication . Machado, Paulo Filipe Faria; Bousson, KouamanaCom o rápido crescimento do tráfego aéreo e com a cada vez mais tendência de inclusão de aeronaves não tripuladas neste mesmo, uma das maiores preocupações das autoridades é o problema de prevenção de colisões aéreas. Bastantes esforços têm vindo a ser feitos para desenvolver um sistema que seja capaz de prevenir colisões aéreas em tempo real, no entanto, na atualidade este tema é ainda matéria de estudo. Deste modo, pretende-se aqui contribuir com um método sistemático para servir de suporte à resolução do problema de prevenção de colisões. Assim, um Sistema Autónomo de Prevenção de Colisões (SAPC) aéreas global é proposto no âmbito deste trabalho. Com a preocupação de uma possível implementação real deste sistema, um método, o qual se baseia em conceitos geométricos, foi desenvolvido bem como uma abordagem para gerar e prever trajetórias em 4D de forma a controlar as colisões. Os métodos geométricos, utilizam conceitos como o cone de colisão, os quais tendo em conta o posicionamento espacial das aeronaves e suas respetivas velocidades permitem formular de forma intuitiva e generalizada o problema, podendo-se identificar, a posteriori, o conjunto de soluções. Deste modo, foi possível encontrar uma solução algorítmica para o problema global de prevenção de colisões aéreas. Devido à sua flexibilidade, o método desenvolvido poderá ser facilmente integrado num SAPC. Por isso, foram discutidas duas arquiteturas genéricas de possíveis SAPCs e um método baseado nas técnicas pseudo-espectrais para projetar trajetórias em 4D de forma a assegurar um controlo global das colisões. As trajetórias em 4D, possibilitam que o sistema tenha um comportamento preditivo em relação às colisões, tornando-o mais robusto e mais flexível. Uma implementação computacional dos métodos propostos foi desenvolvida, para que fosse possível verificar e analisar a performance computacional. As simulações em cenários extremos revelaram que o método poderá servir de base a um sistema autónomo de prevenção de colisões, pois é possível encontrar de forma eficiente a solução global do problema de colisões.