5.2.1
Simula¸c˜oes Pontuais
As simula¸c˜oes pontuais consistem da execu¸c˜ao de um cen´ario por um n´umero pr´e- determinado de ciclos de simula¸c˜ao (n´umero de itera¸c˜oes especificadas), sem a varia¸c˜ao de parˆametros de comportamento dinˆamico. Elas podem ser usadas para verificar o comportamento do sistema e para fins de depura¸c˜ao. Esse requisito, dada sua importˆancia, foi quebrado em v´arios sub-requisitos, correspondentes a configura¸c˜ao do reticulado, do cen´ario, do comportamento dinˆamico do VANT e a inser¸c˜ao de parˆametros de simula¸c˜ao degradados.
5.2.1.1 Configura¸c˜ao do Reticulado
Ser´a poss´ıvel editar parˆametros que representem o reticulado tanto em se tratando de projeto de cen´ario (e.g., especificando dimens˜oes) como tamb´em a sua escala de repre- senta¸c˜ao.
Os parˆametros pass´ıveis de configura¸c˜ao podem ser vistos abaixo:
• Tamanho da c´elula - Dimens˜ao do lado da c´elula.
• Formato da c´elula - Forma geom´etrica representada pela c´elula (e.g., hexagonal, quadrada).
• Tamanho do reticulado simulado - Largura e altura do reticulado.
• Equivalˆencia pixels/metros - Escala de representa¸c˜ao do reticulado. Utilizado para configurar indiretamente a velocidade a ser adotada pelo VANT.
5.2.1.2 Configura¸c˜ao do Cen´ario
Ser´a poss´ıvel editar parˆametros que especifiquem um cen´ario de simula¸c˜ao a ser exe- cutado.
Os parˆametros pass´ıveis de configura¸c˜ao podem ser vistos abaixo:
• Obst´aculos - Posicionamento e remo¸c˜ao de obst´aculos, com possibilidade de dese- nho de obst´aculos `a m˜ao livre ou utilizando formas geom´etricas como retˆangulos e circunferˆencias.
• VANTs - Inser¸c˜ao e remo¸c˜ao de VANTs, sendo poss´ıvel editar a sua cor de repre- senta¸c˜ao no reticulado e atribuir sua c´elula de destino.
• VANT n˜ao-cooperativo (rogue) - Inser¸c˜ao e remo¸c˜ao de um VANT com movimento pr´e-determinado ou aleat´orio, representando um VANT que n˜ao coopere com as regras de utiliza¸c˜ao do espa¸co a´ereo.
• C´elula geradora de VANTs - Inser¸c˜ao, remo¸c˜ao e edi¸c˜ao de parˆametros de uma c´elula que insira periodicamente novos VANTs no reticulado. Os parˆametros que poder˜ao ser editados s˜ao a frequˆencia de gera¸c˜ao e o regime de gera¸c˜ao (que pode ser determin´ıstico ou aleat´orio).
5.2.1.3 Simula¸c˜ao do comportamento dinˆamico do VANT
Ser´a poss´ıvel, com base em um modelo matem´atico das caracter´ısticas dinˆamicas de um VANT, simular a sua trajet´oria ao longo do tempo. A trajet´oria do VANT, por sua vez, ser´a determinada atrav´es da execu¸c˜ao do algoritmo de roteamento e preven¸c˜ao de colis˜ao (vide se¸c˜ao...), que gerar´a waypoints. As manobras a serem executadas pelo VANT de maneira a chegar no waypoint respectivo ser˜ao controladas atrav´es de um algoritmo de controle PID.
Esse modelo de comportamento dinˆamico, por sua vez, pode ser influenciado direta ou indiretamente por imprecis˜oes de posicionamento ou mesmo temporais. Os aspectos de inser¸c˜ao de imprecis˜oes ser˜ao abordados no sub-requisito a seguir.
5.2.1.4 Inser¸c˜ao de parˆametros de simula¸c˜ao degradados
Ser´a poss´ıvel simular a ocorrˆencia de imprecis˜oes e degrada¸c˜ao das condi¸c˜oes operaci- onais de sistemas envolvidos no cen´ario. Esse sub-requisito tem por objetivo dar suporte a determina¸c˜ao de n´ıveis-alvo de seguran¸ca (tradu¸c˜ao livre de TLS, Target Level of Safety), a ser executada como parte da avalia¸c˜ao do sistema.
Os parˆametros pass´ıveis de altera¸c˜ao podem ser vistos na lista abaixo, em conjunto com as altera¸c˜oes permitidas.
• Imprecis˜ao de GNSS - Modelo de distribui¸c˜ao, m´edia e desvio padr˜ao (ou vari´aveis equivalentes, se for o caso, como parˆametros de forma).
• Atrasos temporais de comunica¸c˜ao e processamento (a serem determinados em mo- delo pr´oprio) - Modelo de distribui¸c˜ao, m´edia e desvio padr˜ao (ou vari´aveis equiva- lentes, se for o caso, como parˆametros de forma).
5.2.2
Simula¸c˜oes em Lote
Os requisitos de simula¸c˜oes em lote tomam base nos requisitos especificados para as simula¸c˜oes pontuais. Assim como feito em 5.2.1, o requisito em quest˜ao foi quebrado em v´arios sub-requisitos, que por sua vez correspondem a tipos diferentes de simula¸c˜oes em lote, altera¸c˜ao cont´ınua de parˆametros, estimativa de conclus˜ao de execu¸c˜ao, um tipo particular de simula¸c˜ao an´aloga a executada por simuladores de sistemas multi-agentes como o Net-logo e requisitos sobre a gera¸c˜ao de relat´orios e visualiza¸c˜ao de resultados.
5.2.2.1 Tipos diferentes de simula¸c˜oes em lote
Ser´a poss´ıvel executar trˆes tipos de simula¸c˜oes em lote. A nota¸c˜ao anotada para as simula¸c˜oes em lote segue o padr˜ao (n´umero de cen´arios x itera¸c˜oes por cen´ario):
• (m x 1) - V´arios cen´arios, a serem executados por uma vez cada.
• (m x n) - V´arios cen´arios, a serem executados por n itera¸c˜oes cada um.
O objetivo de permitir a execu¸c˜ao de v´arios cen´arios por uma ´unica itera¸c˜ao ´e per- mitir que altera¸c˜oes na configura¸c˜ao dos cen´arios e seu impacto sejam observadas mais facilmente. Esse recurso seria interessante para analisar a sensibilidade do algoritmo de roteamento e preven¸c˜ao de colis˜oes utilizado, especialmente em rela¸c˜ao a condi¸c˜oes de contorno.
Por sua vez, o objetivo de permitir a especifica¸c˜ao de v´arios cen´arios serem executados por v´arias itera¸c˜oes ´e permitir que cen´arios de testes sejam agrupados e executados de maneira mais f´acil. Com esse recurso, ser´a poss´ıvel criar um conjunto de cen´arios padr˜ao e execut´a-los sem dificuldades.
5.2.2.2 Altera¸c˜ao cont´ınua de parˆametros
Ser´a poss´ıvel definir um regime de altera¸c˜ao de parˆametros de cen´ario. Esse recurso serve como um recurso adicional ao especificado na se¸c˜ao anterior , permitindo que um tipo de cen´ario seja utilizado como base e varia¸c˜oes de parˆametros como a imprecis˜ao do
GNSS sejam agendadas em passos (de maneira equivalente a nota¸c˜ao x : y : z, que gera n´umeros no intervalo (x,z) em incrementos de y no Matlab/Octave).
Esse recurso tem por objetivo automatizar testes que tenham como objetivo determi- nar valores limite de parˆametros de simula¸c˜ao para que um dado evento de risco ocorra em uma porcentagem aceit´avel, estabelecendo assim um n´ıvel-alvo de seguran¸ca (TLS). Exemplos na bibliografia do uso dessa abordagem podem ser vistos em (32, 39, 49).
Os parˆametros pass´ıveis de defini¸c˜ao s˜ao:
• Imprecis˜ao de GNSS, com regimes de varia¸c˜ao poss´ıveis na m´edia, desvio padr˜ao ou parˆametros equivalentes (de maneira mutuamente exclusiva, i.e., apenas um dos parˆametros citados pode ter um regime de altera¸c˜ao).
• Atrasos temporais de comunica¸c˜ao e processamento (a serem determinados em modelo pr´oprio), com regimes de varia¸c˜ao poss´ıveis na m´edia, desvio padr˜ao ou parˆametros equivalentes (de maneira mutuamente exclusiva, i.e., apenas um dos parˆametros citados pode ter um regime de altera¸c˜ao).
5.2.2.3 Estimativa de conclus˜ao de execu¸c˜ao
Ser´a poss´ıvel, com base na grava¸c˜ao do tempo necess´ario para executar uma itera¸c˜ao de uma simula¸c˜ao, estimar o tempo e hor´ario de conclus˜ao da sua execu¸c˜ao como um todo. A estimativa tomar´a base em estat´ısticas extra´ıdas a partir das itera¸c˜oes passadas, podendo ser processada atrav´es do uso de uma m´edia m´ovel ou uma m´edia simples, por exemplo.
5.2.3
Gera¸c˜ao de Relat´orios
Ser´a poss´ıvel gerar relat´orios com base nos resultados obtidos a partir da simula¸c˜ao em lotes. Esses relat´orios podem ser configurados, podendo-se ou n˜ao gerar gr´aficos e registros p´os-processados a serem inseridos em um documento .pdf. Os registros a serem colocados, o procedimento de processamento e demais aspectos relacionados a visualiza¸c˜ao de dados ser˜ao analisados a posteriori. Por padr˜ao, arquivos do tipo .xls e .csv Gera¸c˜ao de arquivos correspondentes a dados obtidos na simula¸c˜ao. Por padr˜ao, dados n˜ao processados (i.e., extra´ıdos diretamente das m´etricas de simula¸c˜ao) nos formatos .csv e mesmo .xls. ser˜ao gerados.
5.2.4
Visualiza¸c˜ao Gr´afica de Resultados
Ser´a poss´ıvel, em interfaces pr´oprias, visualizar graficamente o reticulado e seus com- ponentes (e.g., c´elulas de obst´aculo), al´em dos VANTs envolvidos e suas c´elulas de destino. A visualiza¸c˜ao pode ser feita com uma anima¸c˜ao, exibindo-se as itera¸c˜oes de um cen´ario passo a passo, como tamb´em de maneira est´atica, exibindo-se uma ´unica itera¸c˜ao de maneira an´aloga a um ”v´ıdeo pausado”.
Os tipos de visualiza¸c˜ao a serem suportados s˜ao:
• Reprodu¸c˜ao de Deslocamento Individual - mostrando a posi¸c˜ao dos VANTs por itera¸c˜ao, em uma anima¸c˜ao. Pode contar tamb´em com a exibi¸c˜ao da zona de se- para¸c˜ao ao redor do VANT (comparada, em termos biol´ogicos, como uma zona de feromˆonios).
• Slime Trail - mostrando a trajet´oria percorrida por cada um dos VANTs ao longo da execu¸c˜ao.