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Publicação
Prevenção de colisões aéreas baseada no controlo preditivo pseudo-espectral
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 45 B | Unknown | |||
| 3.11 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Com 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.
With the rapid growth of the air traffic and the possible inclusion in that of the unmanned aircraft, one of the major concerns of authorities is the problem of preventing traffic collisions. Substantial work has been made to develop a system that is able of preventing traffic collisions in real time, however, today this issue still an open matter. Thus, the aim of this work is to contribute to a systematic method to provide support for solving the problem of collision avoidance. So, an Autonomous Collision Avoidance System (ACAS) for global collision avoidance is proposed in this work . With the concern of a possible real implementation of this system, a method which is based on geometric concepts was developed and also an approach to design and predict trajectories 4D in order to control collisions. The geometric methods use concepts like the collision cone which taking into account the spatial positioning of the aircraft and its respective speeds allow formulate intuitively the problem and as result identifty the set of solutions. Therefore, it was possible to find an algorithmic solution to the problem of global collision avoidance . Due to its flexibility, the developed method can be easily take part of an ACAS. Therefore, two generic architectures were discussed of possibles ACAS and a method based on pseudospectral techniques to design 4D trajectories to ensure overall control of collisions. Existing 4D trajectories allow the system to have a predictive behavior in relation to the collision, making it more robust and flexible. A computer implementation of the proposed methods has been developed to verify and analyze the computational performance. Simulations in extreme scenarios showed that the method could form the basis of a system autonomous collision avoidance, since it is possible to find efficiently the solution to the global problem of collisions .
With the rapid growth of the air traffic and the possible inclusion in that of the unmanned aircraft, one of the major concerns of authorities is the problem of preventing traffic collisions. Substantial work has been made to develop a system that is able of preventing traffic collisions in real time, however, today this issue still an open matter. Thus, the aim of this work is to contribute to a systematic method to provide support for solving the problem of collision avoidance. So, an Autonomous Collision Avoidance System (ACAS) for global collision avoidance is proposed in this work . With the concern of a possible real implementation of this system, a method which is based on geometric concepts was developed and also an approach to design and predict trajectories 4D in order to control collisions. The geometric methods use concepts like the collision cone which taking into account the spatial positioning of the aircraft and its respective speeds allow formulate intuitively the problem and as result identifty the set of solutions. Therefore, it was possible to find an algorithmic solution to the problem of global collision avoidance . Due to its flexibility, the developed method can be easily take part of an ACAS. Therefore, two generic architectures were discussed of possibles ACAS and a method based on pseudospectral techniques to design 4D trajectories to ensure overall control of collisions. Existing 4D trajectories allow the system to have a predictive behavior in relation to the collision, making it more robust and flexible. A computer implementation of the proposed methods has been developed to verify and analyze the computational performance. Simulations in extreme scenarios showed that the method could form the basis of a system autonomous collision avoidance, since it is possible to find efficiently the solution to the global problem of collisions .
Descrição
Palavras-chave
Tráfego aéreo - Prevenção de acidentes Sistema autónomo de prevenção de colisões - Método computacional