Laboratório de Sistemas Embarcados Crí3cos Robó3ca Aérea. Kalinka Castelo Branco

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Laboratório de Sistemas

Embarcados Crí3cos

Robó3ca Aérea

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Obje3vo do Laboratório

•  Contribuição para o progresso e

desenvolvimento de sistemas embarcados crí3cos:

–  Colocar inteligência nesses sistemas (sistemas

embarcados robustos e seguros):

•  Segurança;

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Aeronave

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Asa

É responsável pela sustentação da

aeronave. Geralmente são colocados os tanques de combustível na sua parte

interna e também pode-se fixar os moto-propulsores.

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Fuselagem

É a parte fundamental de uma aeronave, a espinha dorsal de todo o conjunto. Nela são fixadas as asas, a empenagem, em alguns casos o trem de pouso e no caso do tucano e do XFY-1 contém o motor.

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Grupo moto propulsor

É um sistema responsável pela tração da aeronave no ar.

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Empenagem

A empenagem é responsável por manter o avião em sua rota auxiliando na

navegabilidade.

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Superfície Horizontal

•  Sua função é estabilizar a aeronave no sentido horizontal.

Superfície Vertical

•  Sua função, junto com o leme, é

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Superfícies de Controle

São partes móveis, geralmente presas nas asas e nos estabilizadores. As superfícies de

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Existem duas Superfícies de Controle

* Superfície primária: - Aileron

- Leme de direção

- Profundor * Superfície secundária:

- Compensador do aileron - Compensador do profundor - Compensador do leme de direção

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•  Ailerons:

são os dispositivos para levantar uma asa e abaixar outra (Rolagem)

•  Leme de Direção:

permite que o avião vire o nariz para a esquerda e para a direita.

•  Profundor:

Permite ao avião mover o nariz da aeronave para cima e para baixo

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•  Superfícies Secundárias:

são superfícies móveis que fixadas nas superfície de controle principais reduzem tendências indesejadas de voo. Também auxiliam o avião em diferentes altitudes e reduzem a pressão nos comandos.

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Disposi&vos hipersustentadores

Dispositivos que auxiliam na decolagem e aterrissagem das aeronaves. São

responsáveis por fazer o avião voar com menos velocidade e mais sustentações das asas.

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•  Flaps:

São encontrados na parte posterior da asa.

•  Slots/Slats:

São encontrados na parte frontal das asas. As aeronaves comerciais usam slats. O móvel recebe o nome de slot.

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Trem de Pouso

O trem de Pouso é responsável pela locomoção da aeronave em solo e é

altamente solicitado nas aterrissagens, pois amortece o choque do avião com o solo.

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A função do Avião

•  Cada avião tem sua característica: são

usados para cursos de pilotagem, voos de lazer, transporte de passageiros e

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VANT

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VANT Tiriba

§  Propulsão Elétrica §  Peso Máximo: 4kg §  Carga Ú&l: 800 g §  Autonomia: 45 min §  Cruzeiro: 100km/h §  Estol: 40km/h

§  Controle autônomo ou

remoto

§  Pouso – paraquedas ou

convencional

§  Decolagem –

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Tiriba

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Estação de Base

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VANTs Maiores

Power Supply Data Link Communication Payload Control

Airspace Coordination Satellite Link Long Range Low Speed VHF Link Medium Range Low Speed Radio Modem Short Range High Speed

Supervisory Bus (TTCAN) Surface Controller Left Surface Controller Right Barometric Measurement Unit 2 Flight Controller 1 Flight Controller 2 Flight Data Logger Inertial Measurement Unit 2 CAN CAN To Left Surface Actuators To Right Surface Actuators Engine Controller 2 Engine Controller 1 CAN To Right Engine Actuators CAN To Left Engine Actuators ?

SARVant System Architecture

Main Network (Ethernet)

GPS Receiver 2 Optical Attitude Unit 2 CAN Magnetic Unit 2 Barometric Measurement Unit 3 Inertial Measurement Unit 3 GPS Receiver 3 Optical Attitude Unit 3 Magnetic Unit 3

Flight Control Bus (FlexRay) Flight Control Bus (FlexRay) Flight Controller 3 Navigation Controller 3 Navigation Controller 2 Navigation Controller 1 Barometric Measurement Unit 1 Inertial Measurement Unit 1 GPS Receiver 1 Optical Attitude Unit 1 CAN Magnetic Unit 1

Supervisory Bus (TTCAN)

External Flight Sensor Interface ..N External Flight Sensor Interface 1.. ADS-B Transponder

CAN CAN CAN Microwave Link Medium Range High Speed Antenna Array Controller / Stabilizer SSI Interface ..N

Supervisory Bus (TTCAN) SSI

SSI Interface

1.. SSI

Main Network (Ethernet) TCAS-III Other Battery / Generator Controller 1.. Battery / Generator Controller ..N Power Supply Bank Left Power Supply Bank Center Power Supply Bank Right CAN CAN Fuel / Electric Power Monitor

Payload / Mission Control Flight Control Flight & Navigation Sensor

In Flight Awareness Weather Advisor DTM and Geo Political Advisor Aero Navigability Advisor Smell and Vibration Analysis

Landing, Takeoff & Recovery Auto Landing

Controller Auto Take-Off

Controller Emergency Controller Parachute Controller

In Flight Awareness

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Obje3vos Especíﬁcos

•  _{Contribuição
para
o
progresso
da
autonomia}

dos VANTs:

– Desassociar da aeronave o processamento da

missão (MOSA – Mission Oriented Sensor Array)

– SSP (Smart Sensor Protocol)

– SSI (Smart Sensor Interface)

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SSP e SSI

•  _{Estabelecer
um
mecanismo
PnP
de
conexão
e}

comunicação entre aeronave e processador de missão

– interface de conexão

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MOSA SSI SSP SSP MOSA MOSA MOSA MOSA MOSA

Smart Sensor Interface/Smart Sensor

Protocol

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Smart Sensor Interface/Smart Sensor

Protocol

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O SSP

Conexão e Estabelecimento de

sessão

Negociação de parâmetros da missão • É aeronave?

• Está pronta para voar? • Qual a autonomia

restante es3mada? • Voa nos pontos GPS

especiﬁcados na missão? • A3nge velocidades e

al3tudes especiﬁcadas na missão?

• Oferece serviços externos?

• Como invocá-‐los?

Viabilidade da missão

• Viável

• Parcialmente Viável • Inviável

Troca de dados

on-‐the-‐ﬂy

MOSA e VANT trocam dados durante execução

de missão

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Segmentação de um SANT

MACIS

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M

ODELO

DE

A

RQUITETURA

EM

C

AMADAS

PARA

I

NTERCONEXÃO

DE

S

ISTEMAS

EM

VANT

•  _{Deﬁnição
de
serviços
e
interfaces
de}

comunicação entre as camadas;

– Especiﬁcação dos serviços e dos pontos de acesso

a serviço bem como dos protocolos u3lizados em cada uma das camadas.

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Obje3vos:

Ø  Devolver à aeronave a inteligência re3rada com a subs3tuição do piloto

humano

Ø  Consciência geo-‐polí3ca (relevo, fronteiras,

população, opções de pouso, obstáculos, etc...)

Ø  Consciência das condições da aeronave

Ø  Consciência das condições de clima

Ø  Consciência das condições tráfego aéreo

IFA -‐ In-‐Flight Awareness

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Arquitetura de Comunicação de Dados

•  _{Especiﬁcação
e
validação
de
uma
arquitetura}

de comunicação levando-‐se em conta não

somente segurança como também aspectos e novas funcionalidades que devem ser

agregadas aos SANTs modernos.

•  _{Pretende-‐se
averiguar
os
pontos
de
contato}

existentes com as arquiteturas de comunicação das VANETs.

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Arquitetura de Comunicação de Dados

•  _{A
especiﬁcação
e
a
validação
dessa}

arquitetura de comunicação permi3rá que as aeronaves possam ser cer3ﬁcadas mais

facilmente e assim possam ser inseridas no espaço aéreo.

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E

SPECIFICAÇÃO

DE

UM

VTOL

•  _{VTOL
(VerAcal
Take-‐oﬀ
and
Landing)}

– Tailsiser : decola e pousa na própria cauda.

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(39)

E

SPECIFICAÇÃO

DE

UM

VTOL

•  _{Desenvolver
um
sistema
de
controle
para
uma}

aeronave de asa ﬁxa que funcione como um VTOL.

•  _{Cenário
de
aplicação:
o
VTOL
deve}

acompanhar uma aeronave tripulada

responsável pela pulverização de uma área agrícola.

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(43)

Metodologias para SEC

Inspirado na SEEP

Adota padrão de cer3ﬁcação para sistemas embarcados (DO-‐178B) Reusa componentes pré-‐cer3ﬁcados Acrescenta melhorias à SAFE CRITES

Visa a redução do custo de cer3ﬁcação

Baseada em MDD e SPL

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O Grupo

•  _{Aluno(a)
de
Pós-‐doutorado:
Adimara}

Ben3voglio Colturato

Geração de Assinaturas Espectrais para Detecção de Patologias em Plantação de Eucaliptos -‐ Um Estudo U3lizando VANTs

(45)

O Grupo

•  _{Daniel
Fernando
Pigaso}

Ampliando os sistemas de aeronaves não tripuladas: especiﬁcação de uma arquitetura de comunicação de dados segura e com vista à mobilidade

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O Grupo

•  _{Douglas
Rodrigues}

Arquitetura Orientada a Serviços para sistemas

embarcados crí3cos complexos – um estudo de caso focado em aviônicos.

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O Grupo

•  _{Emerson
Alberto
Marconato}

Modelo de Arquitetura em Camadas para Interconexão de Sistemas em VANT -‐ MACIS-‐VANT

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O Grupo

•  _{Natássya
B.
F.
da
Silva}

Um sistema de controle focado no auxílio a minimização de deriva -‐ especiﬁcação de um VTOL

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O Grupo

•  _{Rayner
de
Melo
Pires}

Desenvolvimento de um Mecanismo Plug and Play para Arranjos Inteligentes de Sensores em Sistemas Aéreos Não Tripulados

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O Grupo

•  _{Paulo
Henrique
Moreira
Gurgel}

Virtualização de redes de computadores – Uma

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O Grupo

•  _{André
Benjamin}

Melhorias em sistemas de controle com uso de Algoritmos Evolu3vos

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