Sistemas Aéreos não Tripulados: Desafios e Aplicações

(1)

SEMINÁRIOS DE PESQUISA

Sistemas Aéreos não Tripulados:

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Desafios e Aplicações

Luciano de Oliveira Neris

[email protected]

Fonte: Kelley S. A World Of Proliferated Drones

Departamento de Computação

(2)

Sumário



Acrônimos



Tipos

p



Histórico

Regulamentação



Regulamentação



Aplicação



Desafios de Pesquisa

2

(3)

(4)

Acrônimos



Drone - ??



UAV - Unmanned Aerial Vehicle (VANT)



UAV Unmanned Aerial Vehicle (VANT)



UAS - Unmanned Aerial System (SANT)



RPA - Remotely-Piloted Aircraft (ARP)



RPAS - Remotely-Piloted Aircraft System (SARP)

(5)

(6)

Asa Fixa

Fonte: https://ffescritor.files.wordpress.com/2015/06/ Fonte: https://www.sensefly.com/home.html 6 Fonte: http://www.aeromao.com/aeromapper_300

(7)

Asa Rotativa

Fonte: http://www.aeroscout.ch

7

(8)

Asa Rotativa

Fonte: http://drones.specout.com/l/101/Service-Drone-MULTIROTOR-G4-Blackbird-V2

8 Fonte: http://www.eletrica.ufpr.br/anais/cba/2012/Artigos/99717.pdf

(9)

Dirigíveis

Fonte: http://www.sba.org.br/rsv/SBAI/SBAI2007/docs/30907_1.pdf

9

(10)

Ducted Fan

Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Honeywell_RQ-16_T-Hawk

10

(11)

Itens

11

(12)

Software



INCT-SEC



Tiriba (2009)

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(14)

Histórico



1849 - Austríacos



1861 - Guerra Civil Americana



1914 - 1ª Guerra Mundial

14

(15)

Histórico



1944 - Segunda Guerra

V-1 flying bomb V-1 flying bomb Wingspan: 5.5 m Weight : 2.150 kg Range: 250 km 15 Range: 250 km Speed: 640 km/h https://en.wikipedia.org/wiki/V-1_flying_bomb

(16)

Histórico



1982 - Guerra do Líbano

IAI Scout Wingspan: 4.96 m Weight : 159 kg Weight : 159 kg Endurange: 7 h Speed: 176 km/h 16 https://en.wikipedia.org/wiki/IAI_Scout

(17)

Histórico



1984 – CTA (Brasil)

Acauã Wingspan: 5.1m Weight : 120 kg Weight : 120 kg Endurange: 7 h Speed: 100 km/h 17 https://en.wikipedia.org/wiki/IAI_Scout

(18)

Histórico



1991 - Tempestade no Deserto

AAI RQ-2 Pioneer Wingspan: 5.2 m Weight : 205 kg Endurange: 5 h Speed: 200 km/h 18 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:RQ-2B_pioneer_uav.jpg

(19)

Histórico



2001 - Afeganistão



2003 - Iraque

General Atomics MQ-1 Predator Wingspan: 14.8 mg p Weight : 1,020 kg Endurance: 24 h Speed: 217 km/h 19 https://defense-update.com/products/p/predator.htm

(20)

Histórico

20

(21)

Histórico



2008 – Estratégia Nacional de Defesa

21

(22)

Histórico



2010 - Polícia Federal

IAI Heron 1 Wingspan: 17 m Weight : 1,100 kg Endurance: 36 h Speed: 207 km/h 22 Fonte:http://blog.hangar33.com.br/conheca-o-vant-o-aviao-nao-tripulado-da-policia-federal/

(23)

Histórico



2010 - Força Aérea Brasileira (FAB)

Elbit Hermes 450 Elbit Hermes 450 Wingspan: 10 m Weight : 450 kg Endurance: 16 h Speed: 170 km/h 23 Fonte:http://www.brasilemdefesa.com/2013/05/rq-450-da-fab-hermes-450.html

(24)

Histórico



1998

Aerosonde "Laima" Aerosonde https://en.wikipedia.org/wiki/AAI_Aerosonde 24

(25)

Histórico



2000 - Simon Fraser University

FireMite



2001 - Georgia Tech Aerial Robotics

Autonomous J3-Cup

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Histórico



1996 - CenPRA - Centro de Pesquisas Renato Archer

Projeto AURORA



1999 – ICMC/USP

Projeto ARARA

(27)

Histórico



Projeto ARARA

(28)

Histórico

28

(29)

Histórico



2009 - Ardupilot

(30)

(31)

Payload

Effective pixels 36 megapixels



2009 - Ardupilot

Effective pixels 36 megapixels

Mirrorless interchangeable lens ISO 100-25600

Maximum shutter speed 1/8000 sec Maximum shutter speed 1/8000 sec Sensor size Full frame (35.9 x 24 mm) Weight (inc. batteries) 465 g

$2 300 00 $2.300,00

Effective pixels 12 megapixels Focal length (equiv.) 28–84 mmg ( q ) ISO 80 – 12800 Max shutter speed 1/2000 sec Weight (inc. batteries) 217 g

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Payload

Tetracam ADC Micro Tetracam ADC Micro

3.2 megapixel CMOS sensor Spectral Band 0.8 μm

Size 75 mm x 59 mm x 33 mm Size 75 mm x 59 mm x 33 mm Weight (inc. lens) 100 g

$ 3,000.00

MicaSense Sequoia 1.2 megapixel CMOS sensor Spectral Band 0.79 μm Size 30 mm x 59 mm x 41 mm Weight 72 g $3.500,00

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Payload

Flir VUE™ PRO

Size 2.26" × 1.75" (57.4 × 44.4 mm) Weight 3.25-4 oz (92.1 – 113.4 g) Spectral Band 7.5 - 13.5 μm

$1,999.00

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Payload

Headwall Nano Hyperspec Headwall Nano-Hyperspec VNIR (400-1000nm) 640 spatial bands 270 spectral bands 270 spectral bands Maximum Framerate (Hz) 300

Weight without lens: less than 0.52kg

SPECIM AisaKESTREL 10 Spectral range 400 - 1 000 nm Spatial resolution 2048 pixels/line Frame rate up to 130 Hz

T l W i h 4 k

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Payload

35

(36)

Payload

RIEGL VUX-1UA

Laser Wavelength near infrared Laser Wavelength near infrared Min. Range 3.0 m

Max. Range 550 m Accuracy 10 mm P i i 5

Precision 5 mm

Laser Pulse Repetition Rate up to 550 kHz Weight 3.5 kg

Power consumption: 60 W o e co su p o 60

RiCOPTER

36

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Microeletrônica

OriginGPS NANO SPIDER

Accuracy of < 2.5m in 50% of trials Update rate of 5Hz, 1Hz by default Dimensions 4.1×4.1×2.1mm

Weight 0.1g

BOSCH BMI160 Inertial Measurement Unit (IMU) 16 bit digital triaxial accelerometer 16 bit digital, triaxial accelerometer 16 bit digital, triaxial gyroscope

(38)

Microeletrônica

Prox Dynamics PD 100 Prox Dynamics PD-100

Personal Reconnaissance System Mass 18 g including cameras

Maximum speed 18mk/h Maximum speed 18mk/h

Endurance up to 25 minutes

Digital data link beyond 1600 m line-of-sight

(39)

(40)

Regulamentação



VANT é considerado aeronave e, portanto está sujeito à

legislação aeronáutica.



Nenhum VANT civil pode operar no Brasil sem

autorização da ANAC e de outros órgãos como o

DECEA e a ANATEL.



A legislação brasileira prevê que para operação,

qualquer aeronave deve ser autorizada

(Lei nº

qualquer aeronave deve ser autorizada. (Lei n

7.565/86)

40

(41)

Regulamentação



A portaria nº 207/STE/1999 estabelece regras para

ã d

d li

B

il

operação do aeromodelismo no Brasil.



A Instrução Suplementar (IS) da ANAC, datada de 2012,

prevê a emissão de autorização de voo para VANTs

somente

para

pesquisa

e

desenvolvimento

e

somente

para

pesquisa

e

desenvolvimento

e

treinamento

de tripulação. (IS nº 21-001)

(42)

Regulamentação

(43)

Regulamentação

RPA RPA RPA RPA Classe 1 RPA Classe 2 RPA Classe 3 Aeromodelo

Será requerido cadastro? _Não _Não _Sim _Não Será requerido registro? _Sim _Sim _Não _Não Será requerido aprovação

de projeto?p j Não Sim Simplificado Não Será requerido processo de

certificação? Sim Não Não Não

Será requerida idade Será requerida idade

mínima de 18 anos? Sim Sim Sim Não Será requerido Certificado

Médico? Sim Sim Não Não

Serão requeridas licença e

habilitação? Sim Sim

Apenas acima de 400 pés

(120 m)

Não, mas limitado a 400 pés (120 m)

43

Será requerido registro dos

voos? Sim Sim Não Não

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Regulamentação

Mínimo de 30 m Mínimo de 30 m Pessoas não anuentes Pessoas não anuentes

• Em áreas urbanas e aglomerados rurais, máximo de 200 pés

(60 m) acima do nível do solo

44

(60 m) acima do nível do solo.

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Regulamentação

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Aplicações

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Aplicações

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(50)

Anti-drones

Anti drones

(51)

Anti-drones

Anti drones

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Anti-drones

Anti drones

http://www.blighter.com/products/blighter-auds-anti-uav-defence-system.html

Blighter AUDS Anti-UAV Defence System

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(54)

Desafios de Pesquisa



INCT-SEC

(55)

Desafios de Pesquisa

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Desafios de Pesquisa

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Desafios de Pesquisa

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Desafios de Pesquisa

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Desafios de Pesquisa

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Longa Duração

Helios - NASA Helios NASA University of Michigan X-HALE (high altitude long endurance)

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Voo Coordenado

GRASP Lab, University of Pennsylvania Micro quadrotor 73g 21 cm

Micro quadrotor 73g 21 cm

Onboard attitude estimation and control External localization system

Two Zigbee transceivers

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