CAPÍTULO 6. SIMULADOR MODELOS
6.1 MODELAÇÃO DO SIMULADOR
6.1.2 Modelação de variáveis
Informação geográfica. Para efeitos de desenho de áreas e movimentação, a informação geográfica em latitude e longitude deve ser convertida para coordenadas x-y em jardas, utilizando como referencial a latitude média do cenário. Caso a informação geográfica seja originária de diversas fontes, é necessário garantir que utilizam o mesmo elipsoide de referência, preferencialmente a norma WGS 84, utilizado para posicionamento global. Esta norma define as altitudes em relação ao nível médio do mar, enquanto os quadros de marés locais utilizam o zero hidrográfico. A diferença entre o zero hidrográfico e o nível médio dos mares tem que ser obtida localmente. Para efeitos do cálculo de probabilidades de deteção é necessário converter a informação geográfica vectorial em informação raster (ou mapa de bits). Os mapas raster têm a informação guardada por pixel, a qual será usada para as coberturas dos sensores e valores das correntes de maré.
Curvas de probabilidade de deteção de Sensores. As curvas de probabilidade de deteção acumulada (CPDA) de cada sensor podem ser obtidas ou por experimentação ou por recurso a modelos teóricos de probabilidade de deteção ou reconhecimento instantâneas. Considere-se que a probabilidade de deteção varia entre 1, para uma distância 0 e 0 para uma distância a
determinar. A curva é então desenhada entre esses dois limites, seguindo declives mais ou menos inclinados. Para efeitos de experimentação com diferentes curvas, o sistema considera uma de declive em S invertido (sigmoidal) e uma com um declive linear (linear).
o Sigmoidal. É usada a sigmoidal (6.1) para traçar as curvas de probabilidade acumulada de deteção, 𝑓(𝑥; 𝑎, 𝑏) = { 1 𝑐𝑎𝑠𝑜 𝑥 ≤ 𝑎 1 − 2 (𝑥−𝑎𝑏−𝑎)2 𝑐𝑎𝑠𝑜 𝑎 ≤ 𝑥 ≤𝑎+𝑏2 2(𝑥−𝑏𝑥−𝑎)2 𝑐𝑎𝑠𝑜 𝑎+𝑏2 ≤𝑥≤𝑏 0 𝑐𝑎𝑠𝑜 𝑥≥𝑏 (6.1)
onde a e b denotam o início e fim do declive. Para efeitos de simulação, considera-se que a corresponde à distância 0 e b à distância máxima de deteção, em condições de propagação médias. Nestas condições, a equação (6.1) é idêntica a (4.31).
o Linear. É usada a seguinte equação, semelhante a (4.32), para obtenção da probabilidade de deteção acumulada de um radar tipo k, implantado em i, sobre um alvo em j, a uma distância
dij inferior à distância máxima de deteção bk:
𝑓(𝑥: 𝑏𝑘) = 1 − 𝑥
𝑏𝑘, 0 ≤ 𝑥 ≤ 𝑏𝑘 (6.2)
As curvas são ainda associadas a um target radar cross section (decorrente da tipologia da navegação local) e a condições ambientais. As curvas são guardadas num vector por tipo de radar, de dimensão b/g, em que g é o grão definido pelo utilizador:
𝑉{𝑘, 𝑚, … , 𝑧}(𝑖) = 𝑓(𝑖; 𝑎𝑘,𝑚,…,𝑧, 𝑏𝑘,𝑚,…,𝑧) (6.3)
em que V é um cell array12, k é o índice do tipo de navegação, m a z são valores discretos de condições ambientais, i varia entre 1 e b/g, a e b são início e fim da inclinação13 de sensor, específicos para cada tipo de embarcação e conjunto de condições ambientais, f é a função usada para definir a CPDA do sensor. Para diminuir a complexidade e a carga da memória, considera-se apenas um tipo de embarcação por sensor e uma condição ambiental.
Coberturas de sensores. Para se obter a probabilidade de deteção ou reconhecimento por uma rede de sensores podem ser considerados dois métodos:
o Interrogação instante a instante. Interrogação individual de cada sensor, em cada instante, para cada embarcação; carece do cálculo da distância entre cada sensor e a embarcação, da verificação da visibilidade e a consulta de um quadro ou a resolução de uma equação; para 2400 instantes, 500 embarcações e 12 sensores, são realizados 14.400.000 cálculos de distâncias, 14.400.000 cálculos de visibilidade e 14.400.000 consultas; havendo necessidade de correr diversas simulações com a mesma rede de sensores, repetem-se os cálculos. o Mapa raster. Criação antecipada de um mapa raster com coberturas de sensores e
interrogação da informação contida nesse mapa para obter a probabilidade de deteção de uma embarcação; não é necessário calcular distâncias nem consultar quadros ou calcular
12 Matriz que em cada célula guarda uma estrutura de dados
visibilidades e havendo necessidade de correr várias simulações com a mesma rede de sensores, utiliza-se sempre o mesmo mapa raster.
o Comparação entre métodos. Caso a área de operações seja muito extensa, a densidade de embarcações muito baixa, sejam usados poucos sensores, um ts muito elevado e não se pretendam repetições da simulação, o método ‘interrogação instante a instante’ consome menos tempo computacional. No entanto, para o presente cenário, do porto de Lisboa, tal não sucede. O número de embarcações é elevado, a área de operações é média, os sensores são em elevado número e há necessidade de pelo menos 5 repetições de cada simulação. Por esse motivo, o simulador utilizará a informação de deteção contida em mapas raster.
Correntes de maré. Utilizando mapas raster, a cada quadrícula corresponderá um sentido e uma intensidade de corrente, com variação horária. Na dinâmica do cenário, é obtida a hora a que decorre o evento, a posição da embarcação ou mergulhador a movimentar e consultada a respetiva célula do mapa correspondente.
Espelho de água. A área navegável pode variar em função do tempo, devido à maré. Devido à dificuldade dos cálculos dos polígonos navegáveis, optou-se por usar apenas a área correspondente ao nível médio dos mares. Apenas em locais de fundos baixos existirá uma distorção da realidade.
Análise dos processos reais. Fruto da experiência recolhida junto das autoridades portuárias de Lisboa, são de aceitar e incorporar as seguintes observações:
o A mesma área é utilizada por embarcações de diversas dimensões, oriundas de diversos locais, a praticar diversas atividades, com vários perfis de atuação e a diferentes horas; o Do mesmo local saem embarcações de diversas dimensões, para vários locais, para praticar
diversas atividades a diferentes horas;
o Por norma, as embarcações que praticam atividades de pesca e recreio regressam sempre ao ponto de origem, ao fim de um determinado período de tempo, variável conforme o tipo de embarcação e a atividade praticada;
o Independentemente do sistema de pilotagem, toda a navegação se desvia de terra, dos fundos perigosos e da restante navegação;
o O grande pico de atividade situa-se entre o nascer e o pôr do sol;
o Alguma atividade tem atitudes evasivas relativamente a agentes de autoridade.
Áreas de atividade. Utilizando uma ferramenta para criação de áreas definidas por vértices, sobre a informação geográfica existente é necessário desenhar:
o Todas as áreas de onde largam ou onde atracam embarcações, atribuindo-lhes uma descrição para posteriores associações; no caso do Porto de Lisboa, sobre as docas, marinas e cais existentes, traçar uma área adjacente dentro da qual possam ser criados todos os contactos que se espere dela sairem, para a qual regressem todos os contactos oriundos de atividades de pesca e recreio e à qual chegue toda a navegação a ela destinada;
o Todas as áreas de entrada no porto para a navegação vinda e destinada ao exterior, quer para montante quer para jusante, atribuindo-lhes uma descrição;
o Todas as áreas de atividade relacionadas com a prática de pesca profissional, amadora e recreio, atribuindo-lhes uma descrição.
Tipos de embarcações. Utilizando um interface para introdução manual de dados, recolher: o Descrição do tipo de embarcação e velocidade máxima disponível;
o Velocidade de cruzeiro no porto (de acordo com a Capitania do Porto de Lisboa [12], a velocidade máxima no porto é de 10nó); será a velocidade praticada por embarcações em trânsito, desde que inferior à velocidade máxima disponível;
o Velocidade de trabalho (a ser usada para embarcações ou mergulhadores exercendo atividades de pesca e recreio quando não estão em trânsito de e para os locais de atracação ou fundeadouros);
o Duração do dia de trabalho, a ser usada para embarcações ou mergulhadores em atividades de pesca e recreio;
o Possibilidade de ser usada por terroristas. Dependendo do cenário e da recolha de informação, apenas algumas embarcações são suscetíveis de serem usadas para praticar atos terroristas. É um valor binário, indicando a opinião do utilizador.
Associação de áreas, atividades e tipos de atividades. Utilizando um interface apropriado, o utilizador deve ter acesso a todas as áreas que constituem portas de entrada no cenário, permitindo o processo indicado na figura 63.
o Para cada porta de entrada, o utilizador deve ter acesso a todas as tipologias de navegação presentes no cenário;
o Para cada porta de entrada e tipo de navegação, o utilizador deve poder selecionar uma área de destino imediato ou uma área de atividade de pesca ou recreio, bem como as quantidades horárias de embarcações de um determinado tipo que saindo da porta de entrada selecionada se dirigem para o local selecionado;
o Caso o local selecionado seja uma área de atividade de pesca ou recreio, assume-se que no final da atividade a embarcação ou mergulhador regressa à porta de entrada; durante os trânsitos para o local de atividade e regresso, bem como no interior da área de atividade, obedece às regras de navegação locais;
o Caso o local selecionado seja uma porta de saída, a embarcação efetua o trajeto direto, obedecendo às regras de navegação locais;
o A duração da atividade de pesca ou recreio está definida na tipologia da embarcação. Após entrada na área de atividade, deve ser iniciada a contagem de tempo de trabalho, finda a qual a embarcação ou mergulhador inicia a viagem de regresso;
Figura 63. Processos associados às atividades portuárias