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Revista do Comando-Geral de Operações Aéreas

Nº11 - Setembro 2008

SIGE – DEZ ANOS DISSEMINANDO C&T EM PROL DA DEFESA NACIONAL OS DESAFIOS DO COMANDO E CONTROLE NA FAB NAVEGAÇÃO AUTÔNOMA POR IMAGENS PARA VANT


EXPEDIENTE Comandante-Geral de Operações Aéreas Ten Brig Ar João Manoel Sandim de Rezende

Chefe do Estado-Maior do COMGAR

Revista do Comando-Geral de Operações Aéreas Nº 11 - Setembro 2008

SUMÁRIOSETEMBRO2008

Maj Brig Ar Nivaldo Luiz Rossato

Conselho Editorial e Revisão Ten Cel Av Davi Rogério da Silva Castro

EDITORIAL .....................................................................3

Ten Cel Av David Almeida Alcoforado Maj Av Edson Fernando da Costa Guimarães Maj Av Élison Montagner Maj Inf Ronei Ramos Monteiro

SIGE – DEZ ANOS DISSEMINANDO C&T EM PROL DA DEFESA NACIONAL ........................................................4

Maj Av Alexsandro Souza de Lima Maj Av Antônio Ferreira de Lima Júnior Maj Av Éric Cézzane Cólen Guedes

OS DESAFIOS DO COMANDO E CONTROLE NA FAB ............................................................................... 1 1

Cap Int Fábio de Souza Nascimento Cap Eng Rodrigo Prado dos Santos 1º Ten Eng Thiago de Souza Mansur Pereira

Projeto Gráfico, Diagramação, Fotolitos e Impressão Realce Gráfica e Editora Ltda. SIBS Quadra 03 Conjunto A Lotes 18/20, Núcleo Bandeirante Fone: (61) 3552-0582 – Fax: (61) 3386-3164 CEP 71701-970 - Brasília – DF realcegrafica@gmail.com Distribuição interna. Tiragem 1.500 exemplares. Os conceitos emitidos nas colunas assinadas são de exclusiva responsabilidade de seus autores. Estão autorizadas transcrições, integrais ou parciais das matérias publicadas,

AUTONOMIA EM PROCESSAMENTO SAR .................. 1 3 POR QUE SE BASEAR NOS PROCESSOS DE C2 DA OTAN? .......................................................................... 1 6 NAVEGAÇÃO AUTÔNOMA POR IMAGENS PARA VANT............................................................................. 2 0 SIMULAÇÃO DE VÔO EM REDE – AMPLIANDO A CAPACIDADE DE TREINAMENTO DA FAB ............................ 2 3 PLATAFORMA AEROGRAF: UM SIG VOLTADO PARA A FORÇA AÉREA .............................................................. 2 6 INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL APLICADA À ANÁLISE DE GUERRA ELETRÔNICA NO CAMPO DAS COMUNICAÇÕES ............................................................................ 29

desde que mencionados o autor, a fonte e remetido um exemplar para o COMGAR.

Centro de Estudos e Avaliação da Guerra Aérea – CEAGAR Comando-Geral de Operações Aéreas – COMGAR

COMUNICAÇÃO SEGURA EM MISSÕES DE CAV ....... 3 2 PROBLEMA DE LOCALIZAÇÃO DE MÁXIMA COBERTURA APLICADO À LOCALIZAÇÃO DE ESQUADRÕES DE AERONAVES DE INTERCEPTAÇÃO NA REGIÃO AMAZÔNICA ............................................................................. 3 5

SHIS – QI05 – Área Especial 12 Brasília – DF, CEP 71615-600 Tel.: (61) 3364 8990 – Fax: (61) 3364 8076 e-mail: spectrum@comgar.aer.mil.br

ISSN 1981-4291

LASER AEROTRANSPORTADO: UMA NOVA TECNOLOGIA DE SENSORIAMENTO REMOTO ......................... 3 9


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EDITORIAL

Caros combatentes,

Os últimos anos têm sido marcados por uma verdadeira transformação na Força Aérea Brasileira. Diferentemente de uma revolução, onde normalmente se procura um novo recomeço, rompendo com tudo o que havia de anterior, essa nossa transformação vem de um processo muito bem planejado por nossos antecessores e procura de forma sábia, aproveitar o legado deixado pelos que antes conduziram os destinos da FAB. Deixamos de comprar aeronaves de “prateleira” e passamos a identificar necessidades operacionais, escrever requisitos sólidos e consistentes, acompanhar minuciosamente contratos, realizar avaliações operacionais, empregar com propriedade operacional nossos vetores. Aprendemos todas essas lições a duras penas, ao longo de algumas décadas e com a dedicação de muitos de nós. O vôo e o combate ficaram mais complexos. Novas tecnologias foram desenvolvidas tornando o emprego da arma aérea um assunto que hoje é tratado em bancos escolares em níveis muito elevados, em programas de mestrado e doutorado, em escolas como o ITA. Nossos pilotos estudam muito para preparar cada nova missão, para operar cada nova aeronave e para empregar cada novo armamento ou sistema. Essa evolução conceitual, paralelamente à evolução tecnológica, é condição essencial para o adequado emprego operacional dos nossos meios de combate. Dentre os muitos que trabalharam para aproximar a evolução conceitual da evolução tecnológica, podemos destacar a colaboração do Cel Av Narcelio Ramos Ribeiro, um dos pioneiros da Guerra Eletrônica na FAB e, certamente, aquele que mais se dedicou a essa atividade nos mais de 34 anos de serviço ativo, encerrados este ano. Entre muitas contribuições do Cel Narcelio podemos

Ten Brig Ar João Manoel Sandim de Rezende Comandante-Geral de Operações Aéreas

destacar a própria criação desta revista que chega a sua 11ª edição, estimulando a divulgação de assuntos de interesse da área operacional. Nesta edição da Revista Spectrum podemos ter uma amostra de alguns trabalhos sendo desenvolvidos no âmbito do Comando da Aeronáutica que impactam direta ou indiretamente a atuação do Comando-Geral de Operações Aéreas. Métodos, modelos e tecnologias são apresentados por brasileiros que vestem azul, no corpo ou na alma, e têm trabalhado para tornar as ações de voar e combater cada vez mais próximas do objetivo maior de vencer. Boa leitura!


04 SIGE – DEZ ANOS DISSEMINANDO C&T EM PROL DA DEFESA NACIONAL Prof. Dr. José Edimar Barbosa Oliveira

“O fortalecimento da capacitação do País no campo da defesa é essencial e deve ser obtido com o envolvimento permanente dos setores governamental, industrial e acadêmico, voltados à produção científica e tecnológica e para a inovação”.

INTRODUÇÃO

N

a atualidade, é amplamente reconhecido que as transformações de natureza global originadas nas três últimas décadas têm criado, de forma continuada, novos desafios com grau crescente de complexidades, cujos enfrentamentos dependem da capacidade dos países, portanto de suas instituições e organizações públicas e privadas, de conceber e incorporar inovações de processo, procedimentos e tecnologias, de forma cada vez mais acelerada. Nesse contexto, diversos setores da sociedade brasileira desenvolvem esforços que compreendem desde a construção de cenários, estudos prospectivos, até a elaboração e execução de planejamentos estratégicos. Evidentemente, as iniciativas lideradas pelas Forças Armadas são diretamente relacionadas com as áreas estratégicas para defesa nacional. Tendo em vista os objetivos desta publicação, é oportuno destacar algumas iniciativas fortalecidas a partir dos anos noventa, notadamente aquelas apoiadas pelo Comando da Aeronáutica (COMAER), então Ministério da Aeronáutica, visando intensificar a capacitação de recursos humanos em áreas de tecnologias críticas, de interesse da defesa nacional. Naquele período, as referidas capacitações consistiram de programas de mestrados e especializações, realizados principalmente em instituições do exterior, por demandas do EMAER e do COMGAR, nos Centros de Excelência do Air Force Institute of Technology (AFIT), Naval Postgraduate School (NPS), nos EUA, no Royal Military College of Science (Inglaterra) e Dundrige College (Inglaterra). Os conhecimentos, assim obtidos, também foram transmitidos para professores do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) e pesquisadores do Comando-Geral de Tecnologia Aeroespacial (CTA), então Centro Técnico Aeroespacial. A sistematização e a contextualização dos conhecimentos sobre defesa nacional viabilizadas pelos esforços especificados no parágrafo anterior contribuíram para a elaboração da Política de Defe-

sa Nacional (PDN) adotada pelo governo brasileiro em 1996. Essa Política, por meio de uma das suas Orientações Estratégicas, enfatiza que “É essencial o fortalecimento equilibrado O Professor Edimar da capacitação narealizou os cursos de graduacional no campo ção, UnB – 76, mestrado, ITA da defesa, com o – 79, e PhD, McGill University envolvimento dos – Canadá – 86, todos na área setores industrial, de Engenharia Eletrônica. Iniuniversitário e técciou suas atividades no corpo nico-científico. O docente do ITA em 1977 e, em 1993, ascendeu ao nível desenvolvimento de professor Titular da Divicientífico e tecnosão de Engenharia Eletrônica. lógico é fundamenDesde 1997 tem participado tal para a obtenção da estruturação da linha de de maior autonopesquisa em Guerra Eletrônimia estratégica e de ca no CTA e coordena a Pósmelhor capacitação Graduação em Aplicações operacional das Operacionais desde a sua Forças Armadas”. criação, bem como o Módulo Em 1996 também Técnico do CEAAE. Em 2000 foi laureado com a medalha foi criada a Polítide Honra ao Mérito da Aeroca e a Estratégia de náutica. Guerra Eletrônica que estabelecem as diretrizes e as ações estratégicas no âmbito da Aeronáutica para tratar o referido assunto, enquanto que em 1997 foi criado no Comando-Geral de Operações Aéreas, então Comando-Geral do Ar (COMGAR), o Centro de Guerra Eletrônica do COMGAR (CGEGAR), tendo como uma das suas ações estratégicas o intercâmbio de conhecimento com a Marinha e o Exército Brasileiro. Adicionalmente, em 1998 foi criado o Curso de Especialização em Análise de Ambiente Eletromagnético (CEAAE). A sua coordenação


melhor apreciação das potencialidades do público-alvo, tendo em vista a criação de programa de capacitação em Ciência e Tecnologia (C&T), no âmbito da Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa do ITA, outrora Divisão de Pós-Graduação, em áreas de interesse operacional, e.g. Guerra Eletrônica e Comando e Controle. Observou-se que os candidatos em potencial para esses cursos, especialmente aqueles melhor preparados, atribuíam grande importância aos seguintes aspectos: a qualidade dos programas de capacitação, a regularidade com que poderiam ser ofertados e as perspectivas de desenvolver atividades ITA - Biblioteca e Auditório em setores afins com as áreas de capacitação. Tais observações também e execução são atribuições do ITA e do Grupo de demonstraram que a disseminação Instrução Tática e Especializada (GITE), órgão do de C&T, por meio de seminários temáticos realizados COMGAR, localizado na Base Aérea de Natal. Este de forma regular, constitui um mecanismo adequacurso é reconhecido pelo Ministério da Educação do para atrair recursos humanos vocacionados para como curso de mestrado lato sensu. participar de programas institucionais de capacitaAs iniciativas mencionadas receberam imção que visam formar especialistas, em atendimento portantes contribuições de grupos de trabalho às demandas de órgãos setoriais que aplicam C&T constituídos pelo DEPED e COMGAR com a finaem prol da defesa nacional, em consonância com as lidade de promover o aprimoramento dos cursos Orientações e os Objetivos da PDN. de capacitação em C&T ofertados pelo COMAER, No período de 1998 a 2000, parte expressiva especialmente aqueles com elevado potencial de da concepção anteriormente delineada foi aplicada impacto no setor operacional. Estes grupos organino âmbito do CEAAE e contribuiu, de forma altazaram encontros temáticos na forma de Simpósios, mente exitosa, para a capacitação de 24 oficiais das Seminários e Workshops, com o objetivo de dissetrês Forças. Essa realização confirmou as expectatiminar junto aos setores operacional e acadêmico a vas sobre a qualidade do curso e também propiciou necessidade de capacitação de recursos humanos, ao seu Conselho Consultivo uma visão clara sobre de forma continuada, no contexto das áreas de teca importância da implantação de um seminário tenologias críticas de interesse da defesa nacional. mático em GE. Nessa visão, o evento temático proAssim, considera-se importante destacar dois evenmoveria a disseminação dos resultados e potenciatos reconhecidos como fundamentais para o êxito lidades do CEAAE junto a público-alvo seleto e aos das iniciativas pioneiras já mencionadas: 1º Simpóórgãos de direção setoriais responsáveis pela utilizasio de Guerra Eletrônica da FAB, 05 a 06 de Abril ção de GE. Dessa forma, o curso poderia alcançar de 1994, 1º/7º GAV, Salvador-BA, e 1º Workshop o grau de visibilidade necessário para assegurar um de Combate Eletrônico do CTA, 29 de Agosto de adequado fluxo de alunos. A manutenção desse flu1995, CTA, São José dos Campos – SP. Nota-se que xo constitui um requisito indispensável para o êxito o primeiro evento foi realizado na Base Aérea de de curso como CEAAE, cujo objetivo é a formação, Salvador, portanto em uma unidade operacional, em quantidade apropriada, de especialistas de alta enquanto o segundo ocorreu no CTA, que é o Cenqualidade. tro de Pesquisas do COMAER. As sedes foram seNo início de 2000, o desafio de conceber e lecionadas tacitamente com o objetivo de melhor implantar um Seminário de Guerra Eletrônica (SIGE), disseminar as aludidas iniciativas para públicos-alcom a finalidade apresentada no parágrafo anterior, vo distintos, porém comprometidos com aspectos foi apresentado para um grupo de trabalho constida utilização militar de tecnologias aeronáuticas. tuído por representantes do DEPED e do COMGAR. A consonância das premissas desses eventos com Esse simpósio, cuja décima edição será realizada de as Orientações Estratégicas da PDN, instituída dois 24 a 26 de Setembro de 2008, no ITA, além de conanos mais tarde, demonstrou a consistência do mofirmar as expectativas iniciais de seus idealizadores, delo conceptual delineado pelos seus idealizadores. no que diz respeito à disseminação de C&T em GE, Além disso, os eventos também possibilitaram uma também se transformou em um evento adequado Spectrum Setembro de 2008 5


para a disseminação de C&T em prol da defesa nacional, nas seguintes áreas temáticas: Guerra Eletrônica, Comando e Controle, Análise Operacional e Armamento Aéreo. Nesse trabalho são apresentados fatos relevantes sobre a implantação e consolidação do SIGE. Alguns dos fatos selecionados contextualizam como esse evento, inicialmente restrito à área temática do CEAAE, também contribuiu para a criação e consolidação do Programa de Pós-Graduação em Aplicações Operacionais (PPGAO), em Dezembro de 2001. Adicionalmente, são apresentadas considerações sobre impactos tangíveis amplamente reconhecidos por setores especializados, bem algumas projeções com relação a perspectivas de evolução do SIGE, para os próximos anos.

CONCEPÇÃO E IMPLANTAÇÃO DO SIGE Conforme destacado anteriormente, os órgãos responsáveis pela gestão e execução das atividades do CEAAE atribuem parte expressiva do êxito alcançado em seus dez anos de existência, à manutenção de um adequado fluxo de alunos. Assim, após a formação da primeira turma, em 1999, foram implantadas ações com o objetivo de criar e consolidar um simpósio adequado para disseminar as realizações e potencialidades do CEAAE, no contexto da PDN. Adicionalmente, esse evento também concorreria para atrair candidatos talentosos, em quantidade adequada para garantir a sustentabilidade do curso. Em maio de 2000, o modelo conceitual, assim delineado, foi aprovado pelo DEPED e pelo COMGAR. Assim sendo, foi designado um novo grupo de trabalho, coordenado pela Direção do CTA e constituído por representantes do ITA, CTA e COMGAR, com a finalidade de organizar e realizar durante o segundo semestre do ano de 2000, o “II Simpósio de Guerra Eletrônica (II SIGE)”. Essa denominação foi adotada tendo em vista a contextualização do evento como a segunda edição do “Workshop de Combate Eletrônico do CTA”, realizado no CTA, em 29 de agosto de 1995. O II SIGE foi realizado no ITA, no período de 3 a 4 de Agosto de 2000. O evento foi marcado pelo entusiasmo, pela elevada qualidade dos trabalhos apresentados, e pelo raro congraçamento entre as comunidades técnica, acadêmica, operacional e de gerenciamento setorial do COMAER, em torno de um mesmo assunto. O evento foi prestigiado com a participação de Oficiais Generais do CTA, DEPED, COMGAR e EMAER. Assim, o II SIGE representou um avanço no sentido da materialização dos ideais dos pioneiros da aplicação de GE no âmbito da FAB e, de forma específica, do Cel Av Narcelio Ramos Ribeiro, o idealizador e fundador do Centro de Guerra Eletrônica do COMGAR (CGEGAR). 6

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Adicionalmente, há que se destacar que durante as palestras, nos trabalhos em grupo e nas palavras finais da Comissão Organizadora do II SIGE acumularam-se manifestações de anseio pela continuidade e maior freqüência de eventos desta natureza, fato que foi considerado como um dos melhores resultados advindos do referido Simpósio. No que diz respeito ao impacto do II SIGE no aprimoramento acadêmico do CEAAE, considera-se oportuno ressaltar a palestra “Programa de Busca de Excelência na Área de Guerra: Considerações Sobre a Experiência na Naval Postgraduate School”, proferida pelo Maj Av Edson Fernando da Costa Guimarães, outrora Cap Av Guimarães, do efetivo do CGEGAR. Assim sendo, a Direção do CTA e a Reitoria do ITA estabeleceram um calendário de ações visando a realização da terceira edição do Simpósio de Guerra Eletrônica (III SIGE), em 2001, no CTA. Com esta finalidade, foi constituída uma Comissão Organizadora com representantes dos quatro institutos do CTA e do COMGAR, mais especificamente do CGEGAR. Essa comissão, além de avaliar o modelo conceptual adotado à luz dos resultados obtidos do simpósio anterior, também estabeleceu contatos com instituições e profissionais com comprovadas experiência em organização de simpósios temáticos. Por exemplo, sugestões de grande valia foram disponibilizadas pela Presidência da Sociedade Brasileira de Microondas e Optoeletrônica (SBMO). Essa sociedade, por ocasião do seu Simpósio Internacional, em 2001, convidou especialistas do ITA e do CTA para coordenar uma sessão especial sobre Ciência e Tecnologia em Área de Defesa. No âmbito do CTA, merece destaque especial as contribuições disponibilizadas por meio do documento “Proposta de Planejamento do Simpósio de Guerra Eletrônica de 2001”, elaborado pelo Cel Eng Francisco Carlos Melo Pantoja, então Maj Eng e servidor do IAE/CTA, em atendimento a solicitação da Direção do CTA. Esse documento, além de apresentar uma avaliação do II SIGE, também contém sugestões e orientações que demonstram o profundo conhecimento sobre os mecanismos de interação entre a ciência acadêmica, a inovação tecnológica e os profissionais especializados. Assim sendo, é oportuno reproduzir algumas consideração apresentadas com respeito à concepção do SIGE: “A característica multidisciplinar da área de guerra eletrônica e o aspecto altamente dinâmico de sua evolução são indicadores de que a abordagem para o crescimento do setor necessita envolver tanto quanto possível os potenciais acadêmicos, tecnológicos e industriais do País, transcendendo o próprio âmbito das Forças Armadas. Isto é, faz-se necessário o envolvimento de instituições não pertencentes às Forças Armadas. Não significando com isso que os requisitos de confidencialidade inerentes a este processo venham a ser negligenciados. É possível eleger atitudes gerenciais que contornem


tal conflito. É oportuno ressaltar que trabalhos relacionados com Guerra Eletrônica, realizados por funcionários do CTA e de outros setores do Comando da Aeronáutica já são apresentados em Simpósios e Congressos no País”. As várias contribuições, assim obtidas, além concorrem para o aprimoramento do modelo conceptual, também possibilitaram melhorar a organização e aumentar a inserção do SIGE, especialmente no que diz respeito à comunidade acadêmica. A Direção do CTA e a Reitoria do ITA aprovaram a realização do III SIGE com a concepção mais aberta possível, sem que isso comprometesse o resguardo de suas premissas básicas de sigilo. O III SIGE foi realizado em consonância com a organização e a programação aprovadas, no período de 28 a 29 de Agosto de 2001, no ITA, e enfatizou a temática “Mobilização Tecnológica para a Modernização da Defesa Nacional”. Pela primeira vez, alunos do CEEAE participaram por meio de apresentações orais. Tal fato foi uma decorrência direta do aperfeiçoamento da infra-estrutura de pesquisa por meio do Laboratório de Guerra Eletrônica e Vigilância Eletromagnética da Amazônia (LabGE), inaugurado em 05 de Março de 2001. As apresentações orais foram gravadas em CD e disponibilizadas para órgãos setoriais, mediante autorização do CTA. Em 2002, a Direção do CTA autorizou a realização do IV SIGE com o modelo organizacional utilizado no evento anterior. Os meios de divulgação do simpósio foram ampliados, principalmente por meio de da disponibilização da primeira página eletrônica do SIGE: http://www.ita.br/guerraeletronica. O IV SIGE foi realizado nos dias 23, 24 e 25 de Setembro, de 2002, no ITA. Dois objetivos nortearam o evento: • Proporcionar mecanismos de intercâm-

bio entre os diversos setores de Defesa, ampliando as possibilidades de troca de idéias; • Proporcionar mecanismos de sinergia entre os diversos segmentos, otimizando suas potencialidades e complementaridades. O IV SIGE foi exemplarmente coordenado pelo Maj Eng André César da Silva e pelo Maj Av André Luiz Pierre Mattei, ambos do quadro do CTA. A audiência do evento manteve-se superior a 120 participantes. Considera-se importante ressaltar a presença de treze oficiais selecionados para realizar Programa de Mestrado no ITA, as áreas de Guerra Eletrônica, Análise Operacional e Comando e Controle, no contexto do recém-criado PPGAO. O IV SIGE também proporcionou um fórum adequado para celebrar o vigésimo aniversário de fundação da SBMO. Na ocasião, foi proferida a palestra “Os Vinte Anos da SBMO e o seu Papel na Integração e Difusão de Atividades em Microondas e Optoeletrônica no Brasil”, pela Profª. Drª. Denise Consonni, da POLI/USP, e pelo Prof. José T. Senise, do Instituto Mauá, respectivamente Presidente e Presidente de Honra da SBMO. Antes de apresentar os fatos relacionados com a realização do V SIGE, em 2003, considera-se oportuno acrescentar algumas informações sobre as programas de capacitação em áreas de interesse da defesa nacional, no âmbito do ITA. Em primeiro lugar, o ano de 2003 marcou o início da coexistência do CEAAE e do PPGAO. O corpo discente desses cursos era constituído de oficiais, com representantes das três Forças, na seguinte proporção: 21 da FAB, 04 da MB e 03 do EB. Obviamente, a coordenação do SIGE percebeu a potencialidade das contribuições que poderiam ser apresentadas por este seleto segmento do corpo discente do ITA. Neste contexto,

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ações foram delineadas visando estimular e viabilizar a participação efetiva de todos eles na realização do V SIGE. O êxito da iniciativa contribuiu para a inserção do SIGE no calendário de eventos científicos do ITA. Além do impacto no âmbito interno do ITA, a iniciativa também teve a propriedade de atrair a atenção dos professores orientadores para a oportunidade de desenvolver pesquisas com ampla possibilidade de aplicações em cenários reais. Conforme será relatado em sessões subseqüentes, tal visão possibilitou aprimoramentos, em período reduzido, indispensáveis para conquistar o reconhecimento que o SIGE detém junto à CAPES. No contexto, assim descrito, realizou-se no ITA, entre 01 e 03 de Setembro de 2003, o V Simpósio de Guerra Eletrônica (V SIGE). O evento contou com a participação de um número expressivo de ex-alunos do o CEAAE, bem como de oficiais matriculados no PPGAO. Por esta razão, pela primeira vez, o evento foi realizado no formato de sessões paralelas. Duas palestras que bem refletem a atenção despertada pelo SIGE junto às universidades de excelência do Brasil foram proferidas pelo Prof. Dr. João Antônio Zuffo (POLI/USP) - “A Era da Informação e a Inovação Tecnológica”, e pelo Prof. Dr. Roberto de Alencar Lotufo (Unicamp) –“A Unicamp e a sua Agência de Inovação”.

IMPACTOS DO SIGE NA CONSOLIDAÇÃO DO MODELO DO PPGAO Em meados de 2004, os indicadores adotados pela pós-graduação do ITA para acompanhar as atividades acadêmicas de seus alunos revelaram que os alunos do PPGAO, então realizando o segundo ano de estudos, atingiam aproveitamento que apontava 8

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para o êxito do referido programa. Por exemplo, os trabalhos de tese indicavam que o limite de 24 meses seria obedecido, enquanto o número de artigos publicados atenderia o critério adotado pelo ITA. De acordo com o modelo adotado pelo PPGAO, tal desempenho impactaria, de forma positiva e direta, três dentre os quatro cursos de pós-graduação do ITA. Nesse contexto, a pós-graduação do ITA, como um todo, se posicionou no sentido de realizar uma ampla divulgação dos resultados acadêmicos PPGAO. Com esta finalidade foi realizado, em Maio de 2004, o II Colóquio de Pós-Graduação, o qual contou com a participação de representante do Estado-Maior da Aeronáutica. Adicionalmente, tendo em vista as quatro áreas de atuação do PPGAO, foi estabelecido que a partir de 2004 a organização do SIGE passaria a enfatizar, de forma equilibrada, as áreas de Guerra Eletrônica, Comando e Controle, Análise Operacional e Armamento Aéreo. Essa iniciativa também criou possibilidades para o SIGE melhor atender às demandas oriundas do Ministério da Defesa (MD). Particularmente, no que diz respeito ao Sistema de Ciência, Tecnologia e Inovação em Áreas de Interesse da Defesa (SisCTID). Nesse contexto, os organizadores do SIGE reconheceram que a expansão de sua abrangência também teria efeito imediato no crescimento do público-alvo. Assim, a partir de 2004, foi adotado procedimento com o objetivo de definir a programação do evento por meio da seleção das contribuições técnicas submetidas para avaliação da comissão organizadora. Em outras palavras, optouse pelo procedimento adotado em eventos similares, denominado chamada de trabalhos, call for papers, seguida por uma posterior seleção por meio de um corpo de revisores. O simpósio de 2004 foi amplamente divulgado por meio da página eletrônica do evento da seguinte forma: “O VI SIGE é um evento científico cujas áreas temáticas priorizam demandas originadas por ações recentes do governo brasileiro, tais como o Sistema de Ciência e Tecnologia e Inovação em Áreas de Interesse da Defesa (SisCTID), criado pelo Ministério da Defesa, em dezembro de 2003, e a Política de Guerra Eletrônica de Defesa, de março


de 2004”. Além de todos os alunos do PPGAO, vários alunos dos demais programas de pós-graduação e alguns alunos de graduação do ITA participaram do evento. As apresentações técnicas realizadas no VI SIGE foram editadas e constituíram os primeiros anais do SIGE. Exemplares desses anais foram disponibilizados para vários órgãos de Direção Setorial e bibliotecas nacionais.

Número de trabalhos apresentados nas diversas edições do SIGE

Por ocasião da realização da sétima edição do SIGE, as características mais relevantes do modelo conceptual proposto já haviam sido postas em prática e avaliadas. Entretanto, à semelhança de outros eventos congênere organizados pelo ITA, a comissão organizadora do VII SIGE considerou oportuno realizá-lo em um Centro de Convenções, localizado em São José dos Campos, portanto em ambiente externo ao CTA. O VII SIGE foi realizado nos dias 7, 8 e 9 de Dezembro de 2005. O número de trabalhos apresentados aumentou, bem como a partição de membros da comunidade externa ao CTA. Porém, observou-se uma sensível redução da participação de professores e alunos de pós-graduação. Esse fato pode ser imediatamente compreendido quando se leva em consideração que durante a realização do SIGE todas as atividades do ITA não sofrem alteração de horário. Dessa forma, quando um simpósio é realizado em ambiente externo ao CTA, porém em São José dos Campos, parte expressiva dos professores e alunos tem dificuldade em compatibilizar as suas atividades com a programação do evento. Naturalmente, com o objetivo de viabilizar uma maior integração do SIGE com todos os programas de capacitação do ITA, a partir de 2006 o SIGE voltou a ser realizado nas instalações do ITA.

O SIGE COMO SIMPÓSIO DE APLICAÇÕES OPERACIONAIS DE DEFESA Em 2006 foi criado o Comando-Geral de Tecnologia Aeroespacial (CTA), com sede em São José dos

Campos. Esse Comando autorizou a realização da oitava edição do SIGE. O referido evento foi coordenado de forma exemplar pelo então Cap Av Ricardo Augusto Tavares Santos, atualmente aluno de doutorado do PPGAO, especialista pelo CEAAE, em 2001, e Mestre em GE pelo PPGAO, em 2004. A realização do evento recebeu amplo apoio da Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa do ITA. O VIII SIGE foi realizado nos dias 21, 22 e 23 de Novembro de 2006, no ITA. Os temas das palestras técnicas foram classificados nas quatro áreas do PPGAO: 57 em Guerra Eletrônica, 10 em Comando e Controle, 13 em Análise Operacional e 04 em Armamento Aéreo. A nona edição do SIGE foi realizada nos dias 26, 27 e 28 de Setembro de 2007, no ITA. Pela primeira vez o evento contou com o patrocínio da CAPES. Tal conquista demonstrou que a evolução do SIGE ocorreu de forma criteriosa e balizada em procedimentos técnicocientíficos reconhecidos pelos órgãos de expressão nacional. As áreas temáticas do IX SIGE além de atenderem às linhas de pesquisa do PPGAO, também dedicaram ênfase especial às tecnologias críticas de interesse nacional, conforme delineadas no SisCTID. A décima edição do SIGE está prevista para ser realizada nos dias 24,25 e 26 de Setembro de 2008, no ITA. O evento foi amplamente divulgado e o número de trabalhos submetidos para a apreciação da comissão organizadora excede aos de cada uma das edições passadas. A ênfase do X SIGE está orientada no sentido de fortalecer as quatro áreas do PPGAO e promover as áreas de tecnologias críticas de interesse da defesa nacional, em conformidade com o SisCTID.

CONSIDERAÇÕES FINAIS Este trabalho relatou fatos relevantes sobre o SIGE, desde a sua concepção e implantação como Simpósio de Guerra Eletrônica, até o presente, quando a sua abrangência está bem sendo ampliada com a perspectiva da sua consolidação na forma de Simpósio de Aplicações Operacionais de Defesa. Em reconhecimento ao trabalho de todos que participaram da edificação da base de sustentação do SIGE, considera-se oportuno registrar parte do texto regularmente utilizada para disseminar as edições do SIGE “O SIGE tem como objetivo criar um ambiente adequado à troca de experiências entre setores da sociedade civil e militar, interessados em pesquisa e desenvolvimento no âmbito da Política de Defesa Nacional (PDN), e em consonância com Orientações Estratégicas do Comando-Geral de Operações Aéreas (COMGAR) e do Comando-Geral de Tecnologia Aeroespacial (CTA), do Comando da Aeronáutica”.


CEAAE CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM ANÁLISE DO AMBIENTE ELETROMAGNÉTICO PÓS-GRADUAÇÃO LATO SENSU Portaria n° 304/GM3, de 07 de maio de 1998 Objetivos: •

Desenvolver concepções para utilização do espectro eletromagnético em ambientes de crise;

Entender e explorar as interações eletromagnéticas que ocorrem entre sistemas, armamentos, plataformas e equipamentos num ambiente de crise;

Solucionar problemas de natureza operacional ou técnica relativos a sistemas, armamentos, plataformas e equipamentos que direta ou indiretamente dependem da utilização do espectro eletromagnético; e

Gerenciar de forma sistêmica as atividades relacionadas com a utilização do espectro eletromagnético

O CEAAE é organizado em dois módulos: um Operacional, realizado no Grupo de Instrução Tática e Especializada (GITE), em Natal-RN, e um Técnico, realizado no Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), em São José dos Campos-SP. A execução do módulo técnico no ITA é atribuição da Divisão de Engenharia Eletrônica (IEE). Como requisito do módulo técnico, cada aluno desenvolve um trabalho científico, denominado Trabalho Individual (TI), cujo relatório técnico, devidamente documentado, é avaliado em defesa oral, perante uma banca examinadora constituída por pesquisadores e oficiais que atuam nos setores da Guerra Eletrônica. Data de requerimento para matricula: até o dia 15 de agosto do ano anterior ao da matrícula.


11 OS DESAFIOS DO COMANDO E CONTROLE NA FAB Ten Cel Av Roberto Comodo

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atividade de Comando e Controle dentro da Força Aérea Brasileira (FAB) obteve um grande impulso no ano de 2002, com a criação do Centro de Comando e Controle de Operações Aéreas (CCCOA) do Comando-Geral de Operações Aéreas (COMGAR). Vislumbrou-se, naquele momento, promover adaptação da estrutura da FAB às novas exigências que o cenário das Operações Aéreas apresentava e promover maior agilidade e segurança na troca de informações entre os elos de Comando e Controle (C2). Podese dizer que surgia o embrião do Sistema de Comando e Controle da Força Aérea Brasileira (SISC2FAB) e foi neste contexto que despontaram ferramentas para agilizar e automatizar o sistema de C2, como o Ópera e o Hércules. Hoje, tais ferramentas proporcionam ao COMGAR, e, mais especificamente, ao CCCOA e seus elos de C2, a cultura do uso sistematizado da computação nas suas tarefas, o que agrega inúmeros benefícios a esta atividade, como maior agilidade no envio de ordens e relatórios, maior controle da disponibilidade de tripulantes, de aeronaves, dos meios de detecção, entre outros, possibilitando o emprego eficiente do Poder Aéreo. No entanto, com a evolução do cenário de emprego e o despontar de novas tecnologias, faz-se necessária a evolução do sistema de C2, e, conseqüentemente, a necessidade de evolução das suas ferramentas de apoio. Como parte das mudanças previstas, está em curso a modernização dos softwares Hércules e Ópera, para que atendam as novas funcionalidades e a modificações na legislação que normaliza o sistema de C2 em

Operação Poraquê - agosto 2008

vigor, dentro de uma arquitetura mais adequada às características de mobilidade e emprego da FAB. Como parceiro no desenvolvimento dos softwares, o COMGAR tem contado com o O Ten Cel Av ComoDepartamento de do é piloto de patrulha, conControle do Espaço cluiu o CFOAv em 1986 e atuAéreo (DECEA), na almente é chefe da Seção de figura da sua unidade Comunicações, Informações desenvolvedora de e Sistemas (CIS) do Centro software, o Centro de de Comando e Controle de Computação da AeOperações Aéreas (CCCOA). Possui curso de C4I na BAE ronáutica de São José Systems (UK), Especialização dos Campos (CCASJ) em Análise de Sistemas (ITA) e, mais recentemene MBA em Gestão de Prote, com o Instituto de cessos (UFF). Trabalha como Estudos Avançados Gerente de Requisitos para (IEAv), do Comandoos projetos de C2 de interesse Geral de Tecnologia do CCCOA. Aeroespacial, no desenvolvimento da ferramenta Planejamento de Missão Aérea (PMA), software de planejamento de missão das Unidades Aéreas. Após a modernização das ferramentas, as metas do COMGAR, nos seus diversos níveis, são: planejar Operações e Exercícios; conduzir Operações e Ações Aéreas em tempo real; analisar resultados de Operações e Exercícios; distribuir o esforço aéreo; exibir a disponibilidade de meios aéreos e de infra-estrutura ao emprego do Poder Aéreo; dispor aos planejadores as informações de Inteligência para o emprego do Poder Aéreo; emitir Ordens para organizações subordinadas; receber relatórios de organizações subordinadas; e realizar controle orçamentário dos gastos das Operações e Ações Aéreas. Com o aperfeiçoamento, pelo CCCOA, do emprego da Força Aérea Componente (FAC) como planejador, papel desempenhado pelo Estado-Maior Operacional (EMO), e executor, papel desempenhado pelo Centro de Operações Aéreas (COA), das ações ofensivas e defensivas dentro do Teatro de Operações (TO), houve a necessidade de nova ferramenta de apoio para aten-


Operação RED FLAG - agosto 2008

der a estes processos. Neste ambiente está em desenvolvimento, pelo CCA-SJ, o projeto Planejamento e Acompanhamento Operacional de Missão Aérea (POMA). Com a metodologia de implementação incremental de software, parte das funcionalidades desta ferramenta está disponível, e foi utilizada com sucesso pela FAC e Direção do Exercício (DIREX) na Operação Charrua, no ano de 2007. O projeto POMA tem como objetivo, além de atender as já citadas necessidades da FAC, a sua integração com o projeto do software de simulação (MARTE), desenvolvido pelo CCA-SJ para a Escola de Comando e Estado-Maior da Aeronáutica (ECEMAR). A integração destes softwares proporcionará um meio de planejamento da Operação dentro de um Teatro de Operações, realizado pelo POMA, e a simulação dos resultados deste planejamento, realizado pelo MARTE. Este fato dará ao COMGAR a capacidade de adestrar um EMO e o COA, sem a execução dos vôos e à ECEMAR um meio automatizado de treinar os seus alunos em um ciclo completo de planejamento. Outra realidade em termos de ferramentas de C2 é o sistema data link, conhecido como link BR1, em uso nas aeronaves E-99 e R-99 desde 2004 e, mais recentemente, nas aeronaves A-29. Grata novidade para a atividade de C2 ocorrerá

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Setembro de 2008

Spectrum

Operação RED FLAG - agosto 2008

em outubro de 2008, oportunidade da entrega do protocolo do link BR2, em desenvolvimento pela EMBRAER, o que proporcionará a capacidade de integração dos diversos sistemas data links da FAB, como os das aeronaves E-99, R-99, A-29, F-5M, P-3AM, A-1 e C-105. As necessidades do emprego não se encerram aqui, pois outras surgem com o constante aperfeiçoamento dos processos na atividade de C2 e desenvolvimento tecnológico. O grande desafio que agora desponta é a integração de todos estes sistemas e de suas ferramentas. É um trabalho árduo, que exigirá pessoal capacitado para a sua realização. Aqui, se faz necessária uma visão prospectiva que dê à FAB capacidade de investir nos setores que a leve a consecução destes objetivos. É primordial continuar o aperfeiçoamento dos recursos humanos e do conhecimento de C2, por meio da realização e da participação em operações internacionais, intercâmbios, treinamentos, entre outros, bem como investir na contínua formação e manutenção de pessoal capacitado a desenvolver as ferramentas de Comando e Controle. Investindo no conhecimento e no homem, com certeza a Força Aérea Brasileira será alçada a patamares mais elevados no emprego do Poder Aéreo.

Operação CRUZEX -2006


13 AUTONOMIA EM PROCESSAMENTO SAR Ten Cel Av Orlando Alves Máximo, Ten Cel Av Ricardo de Queiroz Veiga HISTÓRICO DO SAR-SIVAM

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SAR-SIVAM é um radar de abertura sintética capaz de coletar simultaneamente até seis canais de dados. Dois deles são da banda X1 e compõem pares interferométricos para a geração de modelos de elevação digital do terreno. Os outros quatro são da banda L2 e correspondem às quatro polarizações lineares Fig. 1 – Aeronave R-99 possíveis. Para produzir imagens desses canais, a empresa fabricante desenvolveu dois processadores. Um para gerar imagens amplitude de apenas um dos canais durante a coleta de dados (ainda em vôo) e outro para o processamento no solo, incluindo a capacidade de gerar modelos numéricos de elevaO Ten Cel Av Máção (MNE) do terreximo concluiu o CFOAv em no. O processador 1987 e é piloto de asas rotatide bordo é utilizado vas. Possui mestrado em Senpara a visualização soriamento Remoto pelo INPE em tempo real de um (1997) e tem experiência na dos canais de dados e área de Geociências, com é voltado para o conênfase em Sensoriamento Retrole de qualidade da moto, atuando principalmencoleta e análise prelite nos seguintes temas: sar, modelos preditivos, função minar. O processador de adesão, umidade do solo e de solo (Ground SAR graus de confiança. AtualmenProcessor – GSP) é te exerce a função de Vice-Diresponsável pela proretor Administrativo do IEAv. dução das imagens

Nota do Editor: 1 Banda X: 8 - 12 GHz 2 Banda L: 1 - 2 GHz

destinadas ao pósprocessamento para fins de extração de informações operacionais e cartográficas. Ele é executado em um computador de 2 CPUs e emprega uma arquitetura de processamento paraO Ten Cel Av Veiga lelo para compensar concluiu o CFOAv em 1988 a limitação de veloe é Líder de Esquadrilha de cidade na leitura dos Caça. É graduado em Engedados armazenados nharia Eletrônica pelo ITA em disco local. (1997) e Mestre em Telecomunicações (2004). Desenvolveu Durante a o algoritmo de simulação do fase de recebimento radar para o projeto Simudo SAR, foi constatalador e Treinador (SITRAM) do que a capacidade do radar Super Searcher do de processamento do P-95, foi chefe da equipe de GSP não seria sufiabsorção de tecnologia sediaciente para atender da em Vancouver, Canadá, o esforço aéreo pladestinada a acompanhar o nejado para as três desenvolvimento do SAR-SIaeronaves R-99 (Fig. VAM, e coordenou o desen1). Foram fornecivolvimento do subsistema SPdas ao todo cinco SAR do projeto PROSAR-BR. estações desse processador. Duas delas encontram-se no 2º/6º GAv e as demais pertencem ao SIPAM e estão no CTO de Manaus. Segundo as estimativas da Comissão de Coordenação do Projeto SIVAM (CCSIVAM), o sistema deveria ser capaz de produzir 1,13 km2 de imagem por segundo. No entanto, mesmo combinando as cinco estações do GSP, só é possível produzir no máximo 0,65 km2/s. As imagens produzidas correspondem apenas a uma fração do segmento coletado e o operador deve permanecer a postos para configurar e comandar o processamento da imagem seguinte tão logo termine o processamento anterior. Essa característica dificulta a operação ininterrupta do GSP limitando ainda mais a sua capacidade.


O reconhecimento dessas dificuldades levou à conclusão de que logo seriam necessárias modificações e inovações para que o SAR-SIVAM pudesse atender à demanda de seus serviços. Ao longo da década de 1990, a então Divisão de Sensoriamento Remoto (ESR) do Instituto de Estudos Avançados (IEAv) atuou na contratação, especificação, acompanhamento e aceitação de inúmeros sensores e sistemas que hoje compõem o Sistema SIVAM/SIPAM. Foi neste contexto que a ESR iniciou, em meados de 2001, em colaboração com o Instituto Tecnológico da Aeronáutica (ITA), estudos e desenvolvimentos de protótipos que permitiram realizar uma avaliação concreta das funcionalidades e limitações do Radar de Abertura Sintética adquirido para o SIVAM. Essa conjuntura favorável permitiu propor à CCSIVAM o desenvolvimento de um processador SAR nacional (PROSAR-BR). Ele seria um complemento ao GSP para produzir imagens amplitude das bandas X e L utilizando computadores de baixo custo do tipo PC.

SISTEMA PROSAR-BR O PROSAR-BR é um sistema de processamento

adoção do processamento distribuído foi mais uma inovação propiciada por esse sistema. O PROSAR-BR é composto por três subsistemas complementares: • Subsistema de Processamento SAR - SPSAR • Subsistema de Processamento Distribuído PRODIS • Subsistema de Catálogo e Controle - CATCON

Subsistema de Processamento SAR - SPSAR O SPSAR é responsável pela síntese de blocos de imagens SAR e pela definição dos parâmetros de georreferenciamento que permitem criar automaticamente os mosaicos dos segmentos coletados. Durante a fase de catalogação dos dados brutos (Fig. 3), o SPSAR é utilizado para subdividir a área imageada em um mosaico de pequenos blocos que podem ser processados independentemente dos demais. O SPSAR foi concebido para utilizar os dados brutos armazenados em um servidor de arquivos de alto desempenho e para ser executado em computadores conectados à LAN do servidor. Essa arquitetura permite distribuir o processamento por um número ilimitado de computadores e pode ser facilmente expandida segundo as necessidades do momento (Fig. 2). Por exemplo, além dos computadores dedicados exclusivamente ao processamento SAR, outros que são usados durante o dia para demais tarefas também podem ser colocados na malha de processamento fora do horário de expediente, quando normalmente estariam ociosos.

Subsistema de Processamento Distribuído - PRODIS O PRODIS é o subsistema encarregado pelo controle da grade de computadores para a síntese dos blocos de imagem catalogados pelo sistema.

Fig. 2 – Esquema de Montagem do Sistema PROSAR-BR

distribuído concebido para satisfazer as necessidades de produção de imagens SAR do SIPAM e da Força Aérea Brasileira. Ele também permite armazenar, catalogar e consultar os dados brutos do radar e as suas imagens (Fig. 2). A sua interface inovadora também permite o acesso seguro e controlado a usuários externos, via Internet, para consultas parametrizadas, download de imagens, bem como a solicitação de geração de novos produtos ou missões de coleta de dados. Até o seu desenvolvimento, o processamento SAR costumava ser realizado em computadores de alto desempenho com múltiplas CPUs e a 14

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Spectrum

Fig. 3 – Interface gráfica para ingestão de dados de missões relalizadas


Os computadores destinados ao processamento executam um módulo do agente (AGT) do PRODIS que divulga o seu status de operação e a sua disponibilidade e fica aguardando os comandos do módulo de controle. O módulo de controle pode ser executado em qualquer computador da rede local e fornece uma interface gráfica para que o operador visualize o conjunto de dados brutos disponíveis e comande a síntese das imagens dos

Fig. 4 – Interface gráfica do módulo de coordenação do PRODIS

blocos pré-selecionados pelo operador (Fig. 4). Os blocos selecionados são encaminhados para um fila de processamento onde os blocos são ordenados segundo um critério escolhido pelo operador. Enquanto isso, o PRODIS monitora constantemente os AGT e encaminha os parâmetros do primeiro bloco da fila tão logo um deles fique disponível. O código do SPSAR é armazenado no servidor e é carregado automaticamente pelo AGT, facilitando não só a atualização do algoritmo como também a expansão da grade de processamento.

Subsistema de Catálogo e Controle - CATCON O CATCON é responsável por tratar todas as entradas e saídas de dados do Sistema PROSAR-BR bem como pela catalogação, armazenamento e controle destes dados no seu banco SQL e diretórios dos discos da rede. Ele foi concebido para suprir a carência de um sistema para registro e controle das mídias e repositórios de dados fornecidos para o SIVAM. Antes do PROSAR-BR, não havia um mecanismo padronizado para o armazenamento de longa duração e registro dos dados brutos. O Módulo de Gerenciamento de Dados permite ao operador controlar, localizar e verificar arquivos de dados externos ao SQL, como arquivos de dados brutos. Apesar da grande quantidade de espaço em disco disponível numa instalação PROSAR-BR, não é possível manter todos os conjuntos de dados brutos disponíveis “on-line” nos discos rígidos do Sistema. Assim sendo, este módulo é responsável pela movimentação ou cópia de dados “on-line” para fitas numeradas de arquivamento “off-line”, bem como permite a recuperação de dados

destas fitas de volta para a condição de “on-line”. Todos os metadados referentes a estes arquivos são mantidos nas tabelas do CATCON assim como os números das fitas em que estes se encontram.

RESULTADOS Embora o PROSAR-BR tenha sido concebido para complementar o GSP, a sua praticidade, a qualidade dos seus produtos e os recursos extras fizeram com que ele passasse a ser o principal sistema para a produção e gerenciamento das imagens SAR. Além disso, tanto o CTO-MN como o 2º/6º GAv receberam sistemas completos com capacidade produzir 2,08 km2/s de imagens, superando o requisito estabelecido. A importância destes números pode ser verificada quando eles são expressos em termos de horas de imageamento versus hora de processamento. Enquanto o GSP, no pior caso, demanda 40 horas de processamento para cada hora de imageamento, o PROSAR-BR atinge 9,6 horas de processamento para cada hora de coleta. O Sistema também foi entregue com capacidade para manter aproximadamente 2 TB (TeraBytes) de dados “on line”, porém, devido à grande demanda de processamento, essa capacidade já está passando por um processo de atualização. Já estão em curso uma série de tratativas com o objetivo de definir uma possível atualização do PROSAR-BR. Esta atualização, além de modernizar o código fonte, adequando-o a novas técnicas de programação, prevê também a incorporação de novas funcionalidades, tais como, a geração do modelo numérico de elevação (interferometria). A disseminação do uso de imagens de radar de abertura sintética tanto pelas Forças Armadas quanto pela comunidade científica certamente aumentará ainda mais a demanda por esses produtos. Neste contexto, o domínio das técnicas para a geração destas imagens e, mais ainda, a capacidade de desenvolver tecnologia nacional para isso, coloca a Força Aérea Brasileira na vanguarda tecnológica do país.

Fig. 5 – Imagem de Brasília gerada pelo PROSAR-BR Spectrum Setembro de 2008 15


16 POR QUE SE BASEAR NOS PROCESSOS DE C2 DA OTAN? Ten Cel Av Raimundo Nogueira Lopes Neto

INTRODUÇÃO Desde 2001, a FAB tem participado de cursos e exercícios combinados com outras forças aéreas, visando a uma eventual inclusão da FAB em forças de coalizão. Como exemplo, pode ser citada a operação Artemis, realizada no Congo em 2003, sob coordenação francesa e com participação de duas aeronaves C-130 Hércules. Surgiu, então, no Centro de Comando e Controle de Operações Aéreas (CCCOA), unidade do COMGAR, a necessidade de se reformular a doutrina de emprego da Força Aérea visando atingir o padrão utilizado pela OTAN. Os novos conceitos da OTAN foram aplicados em manobras operacionais, na tentativa de absorver os conhecimentos adquiridos em cursos realizados, na França, por alguns oficiais do COMAER. Após estas considerações, a questão levantada é a seguinte: quais são os principais processos de C2

envolvidos em operações combinadas, segundo a doutrina da OTAN, e como estão influenciando a doutrina das FFAA? A resposta para essa pergunta foi desenvolvida em uma monografia, pelo autor, durante o curso de Comando e Estado-Maior no ano de 2005. Alguns resultados obtidos serão apresentados neste artigo.

O Ten Cel Av Nogueira é Líder de Esquadrão de Caça, com 2000 horas de caça. Concluiu o CFOAv em 1984, e atualmente exerce a função de Comandante do 3º/10º Grupo de Aviação. Possui mestrado em Comando e Controle pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica, além dos cursos Advanced Test & Evaluation - Planning, Design & Analysis – ITA e Air Battle Elementary Training Course – França.

OS PROCESSOS DE COMANDO E CONTROLE DA OTAN

Figura 1 - Processo de planejamento e controle das operações da OTAN

Na monografia, os principais processos de C2 envolvidos em operações combinadas nos moldes da OTAN e das FFAA brasileiras foram descritos em função dos documentos produzidos e foi feita, também, uma análise comparativa entre os processos. Como os processos que envolvem a doutrina de C2 em operações combinadas são numerosos, optou-se por manter o escopo focado nos macroprocessos de C2, com ênfase nas atividades desenvolvidas


no âmbito da FAC (Força Aérea Componente). Segundo o JFACC Battle Staff Standard Operation Procedures [5], foram identificados os seguintes documentos produzidos ao longo do processo nos moldes da OTAN: Directives and Guides (D&G); Operational Plan (OPLAN); Supporting Plan (SUPLAN); Operations Directive (AOD); Master Air Operational Plan (MAOP); Air Task Order (ATO); Airspace Control Order (ACO); Air Task Message (ATM); e Airspace Control Message (ACM). Em seguida, os processos da OTAN foram representados, graficamente, por um diagrama de atividade de acordo com a figura 1, a fim de facilitar o entendimento. Usou-se a Unified Modeling Language, linguagem gráfica de modelagem, para representar o trabalho de levantamento dos processos. Foi escolhida a ferramenta computacional Rational Unified Process para gerar os diagramas de atividades dos processos [1]. Para que os processos da OTAN possam ser analisados, optou-se por levantar, também, os principais processos de C2 envolvidos em operações combinadas das FFAA brasileiras.

PROCESSO DE COMANDO E CONTROLE DAS FFAA Os processos de C2 envolvidos em operações combinadas das FFAA foram descritos em rápidas palavras, visto que já eram conhecidos. Foi empregada a mesma abordagem utilizada no levantamento dos processos da OTAN, ou seja, os processos foram descritos em fun-

Figura 2 - Processo de C2 das FFAA brasileiras

ção dos documentos produzidos. Foram identificados os seguintes documentos produzidos ao longo do processo, de acordo com o Manual de Processo de Planejamento de Comando para Operações Combinadas [3] e a Política para o Sistema Militar de Comando e Controle [4]: Diretriz Estratégica; Exame de Situação (ExSit); Plano de Campanha; Plano de Operações Aéreas e Ordens Fragmentárias (OFRAG). Assim como nos processos da OTAN, os processos de C2 das FFAA brasileiras foram representados, graficamente, por um diagrama de atividade (figura 2).

INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS A seguir, baseado nos processos levantados, foi feita uma análise comparativa dos documentos produzidos nos processos de C2 envolvidos em operações combinadas da OTAN e das FFAA brasileiras, ambos com ênfase na FAC. Antes, porém, alguns critérios foram estabelecidos para essa análise. Optou-se, inicialmente, por adotar como referência os níveis de planejamento preconizados no Manual de Processo de Planejamento de Comando para Operações Combinadas, quais sejam [3]: a. nível estratégico - o planejamento é realizado no mais alto nível militar de decisão, considerando os objetivos políticos e as condicionantes impostas pela política nacional; b. nível operacional - o planejamento visa ao estabelecimento e à realização de operações de caráter naval, terrestre e/ou aéreo, coordenadas no tempo e no espaço, que permitam alcançar os objetivos militares impostos pelo planejamento estratégico; e c. nível tático - o planejamento é realizado por forças militares, envolvendo a aplicação do poder de combate para alcançar um objetivo. No entanto, observou-se que o OPLAN e o SUPLAN são confeccionados em uma linha tênue entre os níveis estratégico e operacional. Assim, estipulou-se um nível intermediário entre eles, denominado estratégico/ operacional, a fim de manter a coerência com o nível de planejamento onde é executado o processo de elaboração do OPLAN e do SUPLAN na doutrina da OTAN. Seguindo um raciocínio semelhante, estipulou-se um nível intermediário entre os níveis operacional e tático, denominado operacional/tático, a fim de manter a coerência, também, com o nível de planejamento onde é executado o processo de elaboração do MAOP na doutrina da OTAN. Spectrum Setembro de 2008 17


aéreas é mais adequado para o cumprimento da próxima etapa do nível operacional/tático da OTAN (elaboração do MAOP), o que não ocorre na Ordem de Operações Aéreas, como será abordado, minuciosamente, a seguir. No nível operacional/tático, o processo de C2 das FFAA deixa a desejar. Não é produzido nenhum documento nesse nível. Após a elaboração da Ordem de Operações no nível operacional, o próximo passo é a elaboração das OFRAG no nível tático. Nota-se uma “abrupta” transição entre os níveis operacional e tático. As atividades envolvidas no processo de elaboração do MAOP foram vivenciadas pelo autor na Operação Cruzeiro do Sul (CRUZEX) de 2004. Na ocasião, observou-se que fazer um Tabela 1 - Comparação entre os documentos produzidos em operações combinadas MAOP é um processo cognitivo complexo, que exige muita experiência operacional dos participantes e representa uma etapa importante no planejamento das atividades aéreas, visto que condensa, em um só documento, todos os vôos previstos para dois dias à frente. Considerada, pelo autor, uma etapa necessária para estruturar melhor a condução cumentos que são produzidos no nível estratégico, no das operações aéreas. Em entrevistas com oficiais que já atuaram em âmbito da OTAN e no âmbito das FFAA, representados, respectivamente, pelas D & G e Diretriz Estratégica. Basi- Estado-Maior, nas manobras operacionais da FAB, todos camente, ambos os documentos têm a mesma finalidade afirmaram que gerar as OFRAG com base somente na básica: orientar o Comandante do Comando Combinado Ordem de Operações Aéreas da FAC é uma tarefa complexa, que pode acarretar, inclusive, muitos erros na concom relação aos objetivos políticos pretendidos. Nota-se, também, a mesma compatibilidade en- dução das operações aéreas. Portanto, adotar o processo de elaboração do tre os tipos de documentos no nível estratégico/operacional, no âmbito da OTAN e no âmbito das FFAA, que MAOP da OTAN torna-se adequado para preencher estão no nível de decisão de Comando Combinado, re- o “vácuo” existente entre a elaboração da Ordem de presentados, respectivamente, pelas OPLAN e ExSit / Pla- Operações e a confecção das OFRAG nos processos das FFAA. no de Campanha. No nível tático, há também uma compatibilidaJá no nível de decisão da FAC, no entanto, há uma participação mais efetiva do JFAC (Comandante da de entre os documentos produzidos. OperacionalmenFAC na OTAN) claramente definida nos processos. Ele te, tanto a ATO como as OFRAG têm a mesma função: recebe o OPLAN do CJTF e elabora o SUPLAN, com base acionar a unidade aérea para executar uma missão. A nas operações aéreas necessárias para o cumprimento principal diferença é que a ATO é um documento único, no qual são colocadas todas as missões planejadas. Desdas intenções do CJTF. Acredita-se que esse tipo de interação entre o sa maneira, as unidades que realizarão as missões ficam Comandante do Comando Combinado e o Comandante cientes de todos os envolvidos na consecução dos objetida FAC ocorra, também, nos processos de C2 nas FFAA, vos para um determinado dia. A OFRAG, por sua vez, é personalizada, ou seja, porém, não é elaborado nenhum documento que ateste para cada missão há uma Ordem Fragmentária. A desessa interação. Portanto, os processos da OTAN, no nível de vantagem é que não há uma visão geral, das unidades planejamento estratégico/operacional, parecem mais aéreas envolvidas, sobre a dimensão das operações para claramente definidos e encadeados, com relação à o dia em que estão sendo requisitadas. documentação produzida, do que os processos das FFAA. CONSIDERAÇÕES FINAIS No nível operacional, a primeira vista, existe uma semelhança entre a AOD e Ordem de Operações AéSob o ponto de vista de processos de C2, as ativireas. Analisando o conteúdo dos documentos, o deta- dades que envolvem as operações combinadas da OTAN lhamento da AOD para o planejamento das operações mostraram-se mais completas e estruturadas, como foi Notou-se, na descrição dos processos de C2 em operações combinadas, tanto da OTAN quanto das FFAA, a presença de três níveis de decisão: Estado-Maior de Defesa (EMD); Comando Combinado; e Força Aérea Componente. Portanto, estes foram os níveis de decisão considerados na análise dos resultados e não devem ser confundidos com os níveis de planejamento. A tabela 1 mostra a comparação entre os documentos produzidos pelos processos de C2 envolvidos em operações combinadas da OTAN e das FFAA brasileiras, que passarão a ser analisados a seguir. Há uma compatibilidade entre os tipos de do-

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verificado nas análises comparativas realizadas. Portanto, a adoção do modelo OTAN mostrou-se adequado devido a processos claramente definidos e encadeados entre os níveis estratégico e operacional. Além disso, observou-se que atividades executadas pelas FFAA brasileiras, especificamente entre os níveis operacional e tático, possuíam transições abruptas. Algumas dessas modificações já foram incorporadas no Manual de Condução de Operações Aéreas [2], que descreve o planejamento, a programação e a condução das operações aéreas na FAB. Porém, ainda há um longo processo de assimilação a ser percorrido. Um deles refere-se ao convencimento do efetivo da FAB da mudança de paradigma que está sendo implementada. É justamente o que este artigo, nas entrelinhas, se propõe! A outra, um pouco mais árdua, refere-se ao convencimento, também, das Forças singulares dessas mudanças que já estão em curso, visto que a premissa básica da OTAN de que a utilização do espaço aéreo deve estar, necessariamente, sob comando único pode provocar alguma resistência nas FFAA. Portanto, vislumbra-se que a FAB deva tomar a iniciativa nesse processo de convencimento, para não se perder o que já se investiu nas recentes mudanças doutrinárias de condução das operações aéreas em operações combinadas.

Para finalizar, é relevante ressaltar a importância do tema Comando e Controle nos conflitos futuros, citando o que disse o General Michael E. Ryan, Chefe do Estado-Maior da USAF: “Quem tem a capacidade de controlar forças, o campo de batalha e os seus efeitos deve, inevitavelmente, comandar.”

REFERÊNCIAS [1]

BOGGS, Wendy; BOGGS, Michael. UML with Rational Rose. Alameda: Sybex, 2002.

[2]

BRASIL. Comando da Aeronáutica. ComandoGeral de Operações Aéreas. Manual de Condução de Operações Aéreas: MCA 55-10. Brasília, DF, 2005.

[3]

BRASIL. Ministério da Defesa. Manual de Processo de Planejamento de Comando para Operações Combinadas: MD33-M-05. Brasília, DF, 2001a.

[4]

BRASIL. Ministério da Defesa. Política para o Sistema Militar de Comando e Controle. Brasília, DF, 2001b.

[5]

FRANÇA. Air Force. JFACC: Battle staff: standard operation procedures. [S.l.], 2003.

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20 NAVEGAÇÃO AUTÔNOMA POR IMAGENS PARA VANT Maj Av Maurício Pozzobon Martins, Dr. Elcio Hideiti Shiguemori

INTRODUÇÃO Os veículos aéreos não tripulados (VANTs) já têm garantido o seu lugar de destaque nas FFAA dos países preocupados (e capacitados) em buscar a vanguarda tecnológica. É considerado por muitos como a principal revolução no cenário de guerra em décadas. O conceito do VANT é bastante simples: conceber um veículo aéreo não tripulado que faça o que normalmente é feito por uma aeronave tripulada. As implicações desta mudança, no entanto, são significativas. Em primeiro lugar, evitar expor um piloto (ou pior, uma tripulação) ao perigo. Além disso, caso o VANT seja perdido não seria preciso acionar uma missão de resgate, o que colocaria novamente pessoas em risco. Uma outra implicação é dispensar a enorme quantidade de equipamentos de suporte ao tripulante, os quais consomem volume e adicionam peso significativo à aeronave [1]. Pragmáticos, os norte-americanos definem as missões típicas dos VANTs como “dull, dirty, or dangerous”, tediosas, sujas (ex: vôo em atmosfera radioativa) ou perigosas. Trata-se, portanto, de situações em que o ser humano poderia vir a ser um fator limitador de deO Dr. Elcio é pesquisempenho, embora sador da Divisão de Geoinmuitas missões desse teligência do IEAv. Possui tipo ainda sejam reagraduação em Engenharia lizadas por aeronaves da Computação (1999) e tripuladas, seja por em Ciências da Computação (2000) pela Universidade uma questão de tradiBraz Cubas (Mogi das Cruzes) ção ou porque ainda e Mestrado (2002) e Doutonão existe tecnologia rado (2007) em Computação avançada para substiAplicada pelo INPE. Trabalha tuir satisfatoriamente no projeto PITER desde 2005 o piloto humano [2]. e seus interesses em pesquiAtualmente sa incluem sensoriamento os VANTs dão suporremoto, visão computaciote a inúmeras operanal e navegação autônoma. ções militares, pro-

vocando inovações táticas e operacionais no campo de batalha, não apenas no que diz respeito às persistentes missões de vigilância, reconhecimento e inteligência, mas também atuando em ataques O Maj Av Maurício é diretos ou indiretos, piloto de transporte, concluiu com alto grau de o CFOAv em 1990 e atualprecisão de tiro, no mente é gerente de projeto instante determinae pesquisador na Divisão de do [2]. É a robótica Geointeligência do IEAv. Posaérea integrando-se sui Pós-Graduação em Análise aos vetores militares de Sistemas (UFMS – Campo tradicionais. Grande) e Mestrado em ComOs VANTs putação Aplicada (INPE – São podem ser guiados José dos Campos). É instrutor remotamente, através do curso de Processamento de ondas de rádio, de Imagens Digitais no CFOE ou autonomamente. – FOT e EBSR, no CIAAR. O primeiro tipo é o mais rudimentar e também o mais limitado, exigindo controladores habilidosos e distância de vôo restrita ao alcance da antena. Há cerca de duas décadas surgiu o primeiro VANT autônomo dos EUA, o Condor, cujas etapas do vôo eram pré-programadas da decolagem ao pouso. Entretanto, o conceito do VANT autônomo é bem mais complexo e amplo do que simplesmente voar uma rota pré-planejada. Inclui adaptar-se às condições do vôo, autodiagnóstico de falhas, replanejamento de rota, ação coordenada em grupo de veículos, etc. A Figura 1 sugere diferentes níveis de “capacidade autônoma” dos VANTs, bem como a posição (classificação) das unidades mais avançadas atualmente em operação. Destaca-se que o Departamento de Defesa dos EUA estima alcançar os últimos níveis de desenvolvimento em mais alguns anos. Por que é tão importante investir em tecnologias de vôo autônomo para VANTs? Existem várias razões. Para se extrair o máximo desempenho do robô aéreo é preciso que ele tenha capacidade de navegação própria, que consiga se autoposicionar de maneira a cole-


tar imagens e sinais com eficiência, mantendo o mínimo necessário em termos de custos de operação e pessoas envolvidas. O vôo e a avaliação da missão feitos de maneira autônoma pelo VANT permite ao operador concentrar-se no planejamento de mais alto nível e na tomada de decisão, pois do contrário as estações de controle devem ter pilotos/operadores tantos quanto forem necessários pelo tempo que durarem as missões. Uma missão “tediosa” como a vigilância de um alvo pode durar mais de um dia! Pode-se também imaginar vários vetores aéreos, terrestres e marítimos em um cenário de guerra trocando

sobre essa outra abordagem: o projeto PITER.

O PROJETO PITER

O Comando da Aeronáutica, através de seu Estado-Maior (EMAER), tem a percepção da necessidade de investimentos em tecnologias de navegação autônoma para VANTs, sendo uma de suas iniciativas o projeto denominado Processamento de Imagens em Tempo Real - PITER. O Projeto PITER têm por objetivo a pesquisa de um demonstrador de conceito de sistema de navegação aérea autônoma por imagens para VANTs. A idéia é processar em tempo real imagens da superfície sobrevoada, captadas por câmeras embarcadas, com a finalidade de: 1) estimar a posição do VANT; 2) corrigir o erro da unidade inercial (independência do GNSS); e 3) gerar informações de vôo para que o sistema de controle (autopiloto) manobre o veículo para o objetivo planejado. Este projeto vai ao encontro dos interesses explicitados pelo Ministério da Defesa na Portaria Normativa nº 606/ MD, de 11 de junho de 2004, que incentiva ao desenvolvimento de VANTs e tecnologias afins, mais especificamente Figura 1 – Níveis de capacidade autônoma e estimativa de domínio da respectiva tecnologia [2]. quanto ao Artigo 7º, Inciso V, que faz referência à navegação autônoma. informações entre si e com o centro de comando e conNaturalmente, há limitações para um sistema destrole, disputando a banda de transmissão de dados crip- ses (PITER), como a necessidade das câmeras “enxergatografados. Neste cenário o VANT não deveria depender rem” o solo, mas por outro lado as vantagens são bastante da comunicação contínua com a estação de controle, po- motivadoras. A eletrônica embarcada vem aumentando dendo se conectar e desconectar da rede de transmissão em capacidade de processamento e diminuição de cusde dados quando necessário, fornecendo informações tos a olhos vistos; sistemas de visão indicados para esta somente quando a conexão não comprometesse a mis- pesquisa são acessíveis, além do que as técnicas de Visão são sendo realizada. Mesmo desconectados (da rede de Computacional, Inteligência Artificial e ferramentas para dados) os sistemas autônomos poderiam dar continuida- sistemas embarcados têm evoluído consideravelmente. de às suas missões. O projeto está dividido em cinco fases, sendo Uma solução bastante comum para a navegação que para cada fase a partir da segunda será desenvolvido autônoma (em termos dos níveis iniciais da Figura 1) é a um demonstrador de conceito compatível com requisitos fusão do sinal de sensores inerciais (Inertial Measurement específicos, de maneira a tratar progressivamente a comUnit - IMU) e Sistemas Globais de Navegação por Satélites plexidade do problema. Assim sendo, o PITER deverá ser (Global Navigation Satellite System - GNSS), com resulta- simulado em computador até a Fase 4 e validado em vôo dos muito bons. Entretanto, ambos os sistemas têm limi- real em aeronave tripulada na última fase. tações significativas, especialmente quando empregados Todas as fases do projeto deverão tratar os seus no cenário de guerra. Uma alternativa a ser considerada três módulos principais: Módulo de Navegação (NAV), é a utilização de imagens de câmeras embarcadas para a Módulo do Banco de Dados Geográficos (BDG) e Módunavegação autônoma do VANT. Na Divisão de Geointe- lo de Visão Computacional (VC), os quais concentram toligência do Instituto de Estudos Avançados, em São José das as funções e atributos do demonstrador de conceito. dos Campos – SP, está em curso um projeto de pesquisa As questões relativas à eletrônica e programação voltada Spectrum Setembro de 2008 21


Figura 2 – Sistema simulador de navegação autônoma por imagens para VANT.

para sistemas embarcados de tempo real permeiam todos os módulos. Experimentos interessantes têm sido desenvolvidos em ambiente operacional multitarefa com simulação gráfica. A Fase 2, por exemplo, consiste em uma rede de computadores capazes de simular o problema da navegação autônoma de um VANT por imagens, tendo por fonte de dados da aeronave e ambiente o simulador de vôo FlightGear [3], gratuito e de código-fonte aberto. Sistemas simulam a coleta de vídeo de câmera embarcada em visada NADIR e outros simulam a degradação da precisão da navegação por inercial. Outros computadores recebem uma rota planejada e calculam as correções necessárias dependendo da posição da aeronave, mas o êxito da missão é obtido apenas quando o algoritmo de reconhecimento de padrões consegue detectar o frame de vídeo sobre uma imagem de satélite de alta resolução, fornecendo uma estimativa da posição verdadeira da aeronave, corrigindo o sensor inercial e permitindo que o cálculo da trajetória de correção da rota seja realmente eficaz. No caso de ineficiência do reconhecimento de padrões da imagem da região “sobrevoada”, o VANT afasta-se irremediavelmente da rota por não haver a devida correção do sensor inercial. A Figura 2 apresenta imagens extraídas do simulador e do módulo de reconhecimento de padrões em imagens. Este sistema simulador é bastante complexo, desenvolvido por equipe formada por mestres e doutores, e apresenta boas perspectivas de sucesso deste empreendimento científico. As pesquisas em andamento têm sido publicadas em importantes eventos nacionais e internacionais [4] [5] [6] [7], sendo que o conhecimento adquirido poderá ser empregado em vários outros problemas de interesse militar.

CONCLUSÃO Dotar os veículos aéreos não tripulados de “inteligência” para cumprir uma navegação de maneira au22

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tônoma é uma das diversas tecnologias estratégicas relacionadas a estes (recentes) sistemas aeronáuticos que merecem atenção e investimentos. Foi apresentado um promissor projeto de pesquisa que objetiva demonstrar a navegação autônoma através de imagens da superfície sobrevoada processadas por sistemas embarcados de tempo real, estimando a posição da aeronave e gerando automaticamente informações de vôo para o cumprimento da missão.

REFERÊNCIAS [1]

Bill Holder, Unmanned Air Vehicles, Schiffer Publishing, 2001.

[2]

Office of the Secretary of Defense, Unmanned Aircraft Systems Roadmap, 2005 – 2030, USA Department of Defense, 2005.

[3]

http://www.flightgear.org/; 20/01/2008.

[4]

Monteiro, M., Shiguemori, E., Martins, M., Ikonos and Video Image Registration Using Gradient Correlation, Mutual Information and Combined Mutual and Gradient Information, SIBGRAPI, Manaus, 2006.

[5]

Shiguemori, E., Martins, M., Monteiro, M., Landmarks Recognition for Autonomous Aerial Navigation by Neural Networks and Gabor Transform, Proceedings of Electronic Imaging, USA, 2007.

[6]

Bensebaa, K., Martins, M., Localization Estimation for Autonomous Aerial Navigation by Matching Images with Different Resolutions, Proceedings of WSEAS, Egypt, 2007.

[7]

Medeiros, F., Shiguemori, E., Domiciano, M., Verificação Automática de Situações de Colisão na Navegação de Veículos Aéreos Não Tripulados, ENIA, Rio de Janeiro, 2007.

acessado

em


23 SIMULAÇÃO DE VÔO EM REDE – AMPLIANDO A CAPACIDADE DE TREINAMENTO DA FAB Maj Av Henrique Costa Marques

INTRODUÇÃO A sofisticação dos sistemas embarcados nas aeronaves e os armamentos de médio e longo alcance presentes nos cenários táticos dos conflitos sempre representaram um grande desafio aos pilotos militares. Isto porque a carga de trabalho do piloto no domínio do seu equipamento, aliado à manutenção da consciência situacional durante toda a missão, exigem um permanente esforço para o aperfeiçoamento das suas habilidades através de extensos programas de treinamento. O uso de simulação de vôo em rede promove a oportunidade de exploração de ambientes táticos ricos em ameaças, permitindo o desenvolvimento de novas técnicas de combate. Esta funcionalidade poderá colaborar ainda mais com a capacitação profissional dos pilotos militares brasileiros, permitindo a redução dos custos de formação avançada e melhorando a capacidade de coordenação em ambientes táticos de grande ameaça.

SITUAÇÃO ATUAL Treinadores de procedimentos e simuladores de vôo são dispositivos de simulação classificados de acordo com a sua capacidade de representar o modelo real e os recursos disponíveis [1]. A Federal Aviation Administration (FAA) [2] classifica os treinadores de procedimentos como Flight Training Devices (FTD) em uma escala que varia de 1 a 7, sendo maior o nível de acordo com a maior capacidade em reproduzir de maneira fidedigna a aeronave. No entanto, não são categorizados como simuladores de vôo, pois a diferença básica é que nos simuladores há a obrigatoriedade de se utilizar um sistema de visualização e outro de movimentos. A FAA discrimina os simuladores de vôo nas classes de A até D, sendo o de classe D aquele com mais recursos disponíveis. Observando-se a implantação da aeronave de ataque A-29 da FAB, foram adquiridos 05 treinadores para realizar a formação dos pilotos. Os treinadores podem ser considerados do tipo 7, com sistema visual e capacidade de gerar objetos que interagem com a aeronave dentro do ambiente de simulação. Quatro Unidades Aéreas receberam as aeronaves e treinadores: 2º/5º

GAv; 1º/3º GAv; 2º/3º GAv; e 3º/3º GAv. O 2º/5º GAv, por ser o esquadrão de formação dos pilotos de caça, recebeu 02 treinadores. Os demais receberam 01 cada. A utilização anual dos treinadoO Maj Av Marques res pode ser vista na concluiu o CFOAv em 1991 Figura 2. Através de e é Líder de Esquadrão da análises nas horas Aviação de Caça. Atualmenvoadas por Unidade te é o Adjunto da Seção de Doutrina do Centro de CoAérea, observou-se mando e Controle de Opeque a utilização tem rações Aéreas (CCCOA). obedecido ao objePossui Mestrado em Comantivo dos treinadores, do e Controle pelo ITA/PPque é o treinamento GAO na área de Simulação. básico em procedimentos normais e de emergência, em situações de vôo isolado e com baixa ameaça. Embora não esteja caracterizada pela Figura 2, a distribuição das horas ficou, em sua totalidade, nas missões de treinamento básico, não contribuindo para a formação de liderança ou treinamento em ambientes táticos complexos. Esta não é uma crítica depreciativa, mas tão somente a observância da atual capacidade de treinamento possível de se obter através das funcionalidades disponíveis. Conseqüentemente, o 2º/5º GAv tem maior utilização dos treinadores por estar formando pilotos de A-29. Embora o cenário tático possa ainda ser explorado através de entidades simuladas, os recursos disponíveis não permitem realizar treinamentos como embate entre múltiplas aeronaves ou a coordenação tática de um ataque em formação. A simulação também tem o objetivo de responder a perguntas difíceis de serem respondidas em modelos reais. Por isso, uma simulação que reproduza com maior fidelidade o modelo de um míssil do tipo BVR poderá responder a questões do tipo: “Em uma situação tática X o piloto teria condições de lançar o míssil? E se não o fizesse, seria abatido?”


ronaves de caça que a FAB atualmente possui não têm esta funcionalidade. Para atender a este tipo de necessidade, o DeAmbientes virtuais (AV) têm sido utilizados para diversas aplicações, entre estas, a de permitir a constru- partamento de Defesa dos Estados Unidos da América ção de experimentos onde se analisa várias aeronaves (DoD) investiu em soluções através de rede TCP/IP, sendo dentro de um contexto tático para estabelecer conceitos desenvolvidas arquiteturas como a Distributed Interactidoutrinários, verificar a forma de emprego de novos equi- ve Simulation (DIS)[3], a High Level Architecture (HLA) pamentos em plataformas aéreas ou identificar a melhor [4] e atualmente a Test and Training Enabling Architecture (TENA)[5]. tática para se opor a determinado inimigo. A HLA, por exemplo, é o padrão IEEE 1516 que Para que um simulador seja inserido em um ambiente virtual, deverá possuir a funcionalidade de conec- visa definir o modelo de interação entre simulações como uma federação. Cada simulação é chamada de federado e possui seu próprio modelo de objetos e dados, mantendo o controle dos dados no seu domínio enquanto compartilham entre si as informações de interesse. Para dimensionar a vantagem de se utilizar este tipo de arquitetura, uma simulação para a concepção de defesa de uma Força Naval (FN) poderia interagir com um simulador de uma aeronave de caça, sem ter o custo computacional do cálculo das forças nas superfícies de controle da aeronave ou a necessidade de modelar o comporFIGURA 2 – Horas Anuais Voadas nos Simuladores de A-29 da FAB por UAe tamento de um piloto. Receberia nos anos de 2005 até maio de 2008. Fonte: CONFIREM Aeroeletrônica. apenas as características da entidade simulada como posição presente, velocidade, vetores de direção tividade tanto de hardware como de software. Os treinadores de A-29 adquiridos possuem hardware compatível, e aceleração e etc., que seriam utilizados para definir o mas não possuem esta capacidade implementada por melhor posicionamento da FN contra tal ameaça. Quando este tipo de simulação faz uso de harsoftware. Da mesma forma, todos os treinadores de ae-

AMBIENTES VIRTUAIS

FIGURA 1 – Treinador da Aeronave A-29. Fonte: CCA-SJ.


dware que possibilita representar o cockpit de várias aeronaves, permite a construção de um ambiente versátil para a avaliação operacional de uma força aérea.

PROPOSTA Cada dispositivo de simulação tem uma função específica. Os treinadores e simuladores têm como alvo a capacitação do piloto na execução das ações dentro do cockpit da aeronave, empregando-a em toda a sua capacidade. No entanto, não produzem o melhor custo/ benefício para a simulação operacional, onde se pretende observar o resultado de vários engajamentos sem a necessidade da representação fidedigna de um cockpit. Ambientes virtuais podem ser utilizados para apoiar o desenvolvimento de técnicas e táticas da aviação militar, bem como servir de ferramenta para análises operacionais durante a fase de definição do experimento [6]. A inclusão dos treinadores atuais em um ambiente virtual, capaz de reproduzir ameaças mais complexas, poderá extender a sua utilização nas missões avançadas. A partir da sua inclusão como um federado, pode-se, por exemplo, desenvolver um outro federado que é um visualizador da página de data-link do A-29, que o piloto teria em seu painel. As informações da aeronave simulada pelo treinador bem como de outras entidades existentes no ambiente virtual seriam vistas na interface do datalink, provendo uma nova funcionalidade que permitiria ao piloto obter consciência situacional através deste dispositivo. Independentemente de cada modelo de aeronave e objetivos de simulação e adestramento, a utilização de um AV para a FAB poderá abrir um leque de novas opções para a utilização dos dispositivos de simulação já existentes e dos novos a serem incorporados ao acervo da FAB. Para tanto, há que se determinar os custos para cada projeto, devido aos ajustes necessários de acordo com o software de simulação de cada dispositivo. A infraestrutura de redes, embora fator limitante nos casos em que os treinadores estão em pontos remotos, poderá ser contornado através da utilização de internet em redes privadas virtuais. A aquisição de novos dispositivos de simulação deverá ser pautada pela amplitude do treinamento que permite realizar. Quando aliado à capacidade de interagir com outros dispositivos, terá uma vantagem extra de permitir um ambiente propício para o levantamento de questões doutrinárias, fato atualmente impossível. Por estes motivos sugere-se que seja utilizado um AV para a FAB capaz de interagir com outros AVs das demais Forças Armadas brasileiras e que permita realizar tais considerações [6].

padrão para o AV e uma política de aquisição dos novos dispositivos já baseados no padrão a ser adotado. Caso nenhuma atitude seja tomada nesta direção, os pilotos continuarão a realizar apenas o treinamento básico, sem a oportunidade de treinarem a coordenação tática e os analistas operacionais não contarão com um ambiente rico para o levantamento de questões importantes para as operações aéreas. Com este foco, deve-se observar o que disse Jesus Cristo aos seus discípulos: “Ou qual é o rei que, indo para combater outro rei, não se assenta primeiro para calcular se com dez mil homens poderá enfrentar o que vem contra ele com vinte mil? Caso contrário, estando o outro ainda longe, envia-lhe uma embaixada, pedindo condições de paz.” [7] (Lc 14:31-32).

REFERÊNCIAS [1]

FAA Advisory Circular 120-40B Airplane Simulator Qualification. FAA. 29 julho 1991. URL: http://rgl. faa.gov/Regulatory_and_Guidance_Library/rgAdvisoryCircular.nsf/0/5B7322950DD10F6B862569 BA006F60AA?OpenDocument . Acessado em 20 agosto de 2008.

[2]

FAA Advisory Circular 120-45A Airplane Flight Training Device Qualification. FAA. 05 fevereiro de 1992. URL: http://rgl.faa.gov/Regulatory_and_ Guidance_Library/rgAdvisoryCircular.nsf/0/2E57C FE51107AFE6862569E00073603A?OpenDocum ent&Highlight=120 . Acessado em 20 agosto de 2008.

[3]

DIS. IEEE standard for distributed interactive simulation - application protocols, IEEE Std 1278.11995 , 26 Mar 1996 URL: http://ieeexplore.ieee. org/iel1/3700/10849/00499701.pdf?isnumber=1 0849&prod=STD&arnumber=499701&arnumbe r=499701&arSt=&ared=&arAuthor= . Acessado em 20 de agosto de 2008.

[4]

HLA. High Level Architecture. IEEE standard for modeling and simulation (M&S) high level architecture (HLA) – framework and rules, IEEE Std 1516-2000, setembro 2000. URL: http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?tp=&isnumber= 19334&arnumber=893287&punumber=7179 . Acessado em 20 de agosto de 2008.

[5]

TENA. Test and Training Enabling Architecture. Página: https://www.tena-sda.org/display/intro/Home . Acessado em 20 de agosto de 2008.

[6]

MARQUES, H. C. Ambiente virtual distribuído – auxílio ao desenvolvimento de táticas da aviação de combate. ITA, 14 março 2007. Tese de Mestrado. URL: http://www.bd.bibl. ita.br/tde_busca/verifica_session.php?num_ tese=000543394&origem=BDITA . Acessado em 20 agosto de 2008.

[7]

Bíblia Sagrada Online. http://www.bibliaonline. com.br/acf/lc/14 . Acessado em 20 de agosto de 2008.

CONCLUSÃO A simulação de vôo na FAB é questão fundamental como ferramenta que poderá elevar o grau de adestramento dos pilotos a um nível acima do atual. Isto porque poderá responder a questões fundamentais, aumentando a eficiência e segurança de vôo nas operações aéreas. Para tanto, deve-se realizar um balanço de custos para a integração dos treinadores atuais, definir um

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26 PLATAFORMA AEROGRAF: UM SIG VOLTADO PARA A FORÇA AÉREA Maj Av Flávio Petersen Júnior, Márcia Rodrigues Campos de Aquino, Roberto Neves Salles

ORIGEM Na década de 90 o Instituto de Estudos Avançados (IEAv) desenvolveu o Projeto AEROGRAF, que tinha por objetivo a criação de módulos (softwares) que pudessem atender a várias necessidades operacionais da FAB. Foram quatro os módulos desenvolvidos: Inteligência (INT); Geoprocessamento (GEO); Planejamento de Defesa Aérea (PDA) e Planejamento de Missão Aérea (PMA). Mesmo tendo sido desenvolvidos há quase uma década, todos estes módulos ainda são utilizados em vários setores da FAB, como o COMDABRA, o Instituto de Cartografia Aeronáutica (ICA), Esquadrões de Caça (que operam a aeronave A-1) e Esquadrões de Reconhecimento. O Exército Brasileiro também usa uma versão personalizada do PDA, que inclui cálculos relativos à Artilharia Anti-Aérea. No início de 2003, estudos começaram a ser feitos com o objetivo de se

A Sra. Márcia Rodrigues é servidora da Divisão de Geointeligência do IEAv, atuando na área de pesquisa e desenvolvimento com ênfase em Metodologia e Técnicas da Computação, Sistemas de Informação, Engenharia de Software, Linguagens de Programação e Matemática da Computação. Possui graduação em Ciência da Computação pela Universidade Federal de Juiz de Fora, e mestrado em Computação Aplicada pelo INPE.

proceder a uma atualização destes módulos. Esta necessidade surgiu por vários fatores. Como acontece com todo software, à medida que o usuário se acostuma com sua operação, novas idéias começam a surgir, desde melhorias nas funcionalidades existentes, até funcionalidades completamente novas. A evolução dos computadores pessoais, em termos de processamento, armazenamento, gráficos, redes e até Sistemas Operacionais,

O Maj Av Petersen é Líder de Esquadrilha de Caça e Reconhecimento Tático, com 1100 horas de vôo. Concluiu o CFOAv em 1993, e atualmente exerce a função de Pesquisador da Divisão de Geointeligência do IEAv. Atua nas áreas de programação em linguagem C++ e computação gráfica voltadas a Sistemas de Informações Geográficas (SIG).

Figura 1 - Interface básica da Plataforma AEROGRAF


também fez com que novas abordagens de desenvolvimento pudessem ser exploradas. A atualização começaria primeiramente pelos módulos PDA e PMA, mas havia um obstáculo. O Sr. Roberto SalAmbos tinham várias les é servidor da Divisão de funcionalidades básiGeointeligência do IEAv, cas em comum, mas atuando na área de prograeram completamente mação. Possui graduação independentes. Maem Ciência da Computação nipulação de mapas pela Escola Federal de Ende fundo, consulta a genharia de Itajubá (EFEI). dados digitais de elevação de terreno, georreferenciamento e exibição gráfica são algumas dessas funcionalidades que teriam que ser modificadas nos dois módulos. Optou-se pela alternativa de se desenvolver um sistema único, onde as funcionalidades pudessem ser desenvolvidas isoladamente, mas visualizadas no mesmo ambiente, e onde elas pudessem trocar informações entre si através de interfaces bem definidas, sem necessidade de conhecimento completo umas das outras. Surgiu, então, a Plataforma AEROGRAF.

ARQUITETURA A Plataforma AEROGRAF foi desenvolvida com uma arquitetura baseada no uso de Plugins. Ela consiste de um único programa executável que contém as funcionalidades básicas de visualização e carregamento de Plugins. Assim que este programa é ativado, ele carrega os Plugins instalados no sistema, que são na verdade bibliotecas (dlls), as quais possuem a maior parte das funcionalidades que serão disponibilizadas para o usuário. Estes Plugins têm acesso a vários pontos da Plataforma, tanto internamente, quanto na interface com o usuário. Deste modo, o Plugin pode disponibilizar ao usuário itens de menu ou botões para acesso às suas funcionalidades. O Plugin de mapas, por exemplo, disponibiliza um botão para que o usuário possa inserir um de seus objetos no planejamento. Ao ser inserido, este objeto é listado na Árvore de Objetos (lado esquerdo da interface), e passa a ser exibido na Área de Visualização (parte central da interface). Sempre que for selecionado, seu Painel de Propriedades será exibido (lado direito da interface), e o usuário poderá fazer as alterações que forem pertinentes ao objeto, como, neste caso, a carta a ser usada como fundo ou a resolução da imagem.

Outro Plugin básico da Plataforma é o de consulta a dados digitais de elevação de terreno. Este não possui uma interface para interação com o usuário, mas é acessado internamente pela Plataforma, fornecendo a altitude do ponto no Globo Terrestre por onde o cursor do mouse estiver passando (desde que os dados daquela região estejam disponíveis no sistema). Este Plugin possui também interfaces para ser acessado por outros Plugins ou objetos, que podem, por exemplo, solicitar o valor da maior altitude do terreno dentro de uma determinada distância de uma posição geográfica.

Figura 2 - Visualizações 2D e 3D

Essa arquitetura modular confere à Plataforma uma série de vantagens. Cada Plugin novo que estiver sendo desenvolvido tem acesso às interfaces de todos os que foram criados anteriormente. Deste modo, com o passar do tempo e o crescimento do sistema, o desenvolvimento se torna cada vez mais rápido, pois algumas das necessidades dos novos Plugins já foram atendidas anteriormente e disponibilizadas nas interfaces. Outra vantagem é que a manutenção dos Plugins já existentes, seja para correção de falhas ou acréscimo de funcionalidades, fica bastante simplificada, pois o programador precisará acessar apenas o código específico daquele Plugin. O risco de uma alteração causar problemas nos outros plugins é muito pequeno, pois se não houver modificação na interface que o plugin modificado disponibiliza para os outros, estes não precisarão ser alterados. A parte básica da Plataforma AEROGRAF utiliza o Sistema Operacional Windows 2000 ou superior, e não depende de nenhuma ferramenta externa, como Sistemas Gerenciadores de Bancos de Dados (SGDB) ou serviços acessados via rede. Mas isso não significa que Plugins a serem desenvolvidos não possam fazer uso desses tipos de serviço. Não há nenhuma restrição para que um Plugin armazene suas informações ou consulte seus dados em um Banco de Dados, se assim preferir, ou que se conecte à rede local ou à Internet para ter acesso a outros serviços, que podem inclusive estar em máquinas

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Plugins: Programa de computador que serve normalmente para adicionar funções a outros programas maiores, provendo alguma funcionalidade especial ou muito específica. Spectrum Setembro de 2008 27


Figura 3 - Rota de navegação

Figura 4 - Área de aerolevantamento

• Banco de Pontos;

com Sistemas Operacionais diferentes (processamento distribuído, por exemplo).

• Área de aerolevantamento; • Orçamento de missão de aerolevantamento.

PMA CARCARÁ O primeiro produto oficialmente entregue pelo IEAv baseado na Plataforma AEROGRAF foi o software de Planejamento de Missão Aérea para o 1º/6º GAV, Esquadrão Carcará. A entrega e o treinamento correspondente foram feitos no final do mês de novembro de 2007, e o produto final tinha as seguintes características: Funcionalidades básicas: • Visualização e animação em 2D e 3D; • Cartas WAC cobrindo todo o território nacional; • Dados de elevação de terreno com resolução de 90 metros cobrindo toda a América do Sul; • Objetos de cenário e Editor de símbolos. Plugins específicos: • Rota de navegação; • Performance das aeronaves R-95 Bandeirante e R-35 Learjet;

Como mais um exemplo das vantagens da arquitetura modular, podemos citar o relacionamento entre o Plugin Rota e os Plugins de performance das aeronaves. Para os cálculos de subida, descida e consumo de combustível, a Rota utiliza as interfaces disponibilizadas pelo Plugin da aeronave selecionada. Deste modo, para o desenvolvimento de planejadores para outras aeronaves, basta inserir os novos dados de performance, seja com base em valores fixos (tabelas) ou em gráficos dos manuais de performance das aeronaves.

CONCLUSÃO Devido às suas características estruturais, a Plataforma AEROGRAF pode ser usada em uma variada gama de aplicações (planejadores de missão, estações de briefing e debriefing, planejamento de defesa, acompanhamento de operações aéreas, etc). Sendo de desenvolvimento modular, é o software que se adapta às necessidades do usuário, e não o contrário. Além disso, como a complexidade do processamento está estritamente ligada ao Plugin, a Plataforma pode ser utilizada em qualquer nível decisório (tático, operacional ou estratégico), bastando definir quais Plugins serão carregados. Assim, em uma única plataforma, é possível o planejamento de missões, a simulação de pacotes em conjunto com o acompanhamento da execução dos mesmos e também o gerenciamento do Teatro de Operações, com o posicionamento das Unidades e suas informações correlatas de logística e disponibilidade.

Figura 5 - Debriefing de missão 28

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29 INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL APLICADA À ANÁLISE DE GUERRA ELETRÔNICA NO CAMPO DAS COMUNICAÇÕES Cap Com Emanuel Alexandre Moreira Pessanha, Prof. Dr. Karl Heinz Kienitz

INTRODUÇÃO O aumento da utilização de sensores de vigilância nos conflitos bélicos atuais está gerando um volume significativo de dados a ser analisado. Isto torna a capacidade de processamento de dados um multiplicador do poder de combate de uma força armada [6]. Os dados brutos dos sensores são processados e analisados de forma a fornecerem informações corretas. Estas informações, apresentadas em um formato adequado e com oportunidade, possibilitam a apreciação ou estimativa da situação. As informações geralmente são disponibilizadas em forma de imagens, gráficos ou diagramas, com o intuito de agilizar a compreensão da situação retratada [6]. O volume de dados a ser analisado dificulta consideravelmente a missão O Professor Kienitz possui graduação e mestrado analista de Guerra do em Engenharia Eletrônica Eletrônica (GE). Na pelo ITA e concluiu o doutoverdade, constitui um rado em Engenharia Elétrica verdadeiro desafio, na Eidgenössische Technische pois os dados devem Hochschule Zürich (ETHZ), ser analisados sem Suíça, em 1990. Atualmente que a oportunidade é Professor Associado e Coorseja comprometida. denador do Curso de GraduaA eficiência ção em Engenharia Eletrônica na exploração dos do ITA. Foi bolsista da Fundadados gerados peção Humboldt e pesquisador los sensores de GE visitante do Centro Aeroespacial Alemão (DLR) em 1996/7 pode ser aumentada e 2004/5. Atua nas áreas de com a utilização de Engenharia Elétrica e Engeferramentas de Intelinharia Aeroespacial, com gência Artificial. Com ênfase em Sistemas e Conestas ferramentas, é trole. É Capitão Engenheipossível pesquisar ro da reserva desde 1993. um grande volume

de dados [4], criando condições para que a exploração do domínio em questão seja realizada de modo satisfatório. A aplicação da Inteligência Artificial nas atividades de Comando e Controle O Maj Com Pessadurante as operações nha, do Exército Brasileiro, táticas não é novidaformado na AMAN em 1993, de. O Tenente Coestá atualmente no Programa ronel Michael Bowde Pós-graduação em Aplicaman, do Exército dos ções Operacionais (PPGAO), Estados Unidos da nível Mestrado, na área de América, juntamente Análise Operacional, do ITA. com George Tecuci e Possui cursos de Guerra Eletrônica realizados no Exército Mihai Boicu, em um (CIGE), o Curso Operacional artigo, propõe a aplide Guerra Eletrônica (GITE) cação de agentes da e o Curso de Especialização Inteligência Artificial em Análise de Ambiente Eleno Posto de Comantromagnético (GITE / ITA), do (PC), [1]. os dois últimos realizados O presente na Força Aérea Brasileira. artigo apresenta a proposta de aplicação da Inteligência Artificial na Análise de Guerra Eletrônica (Anl GE) no campo das comunicações. Inicialmente, o texto aborda a necessidade de elaboração de heurísticas de GE, para possibilitar a obtenção da composição da tropa adversária. A proposta do artigo finaliza o texto, ressaltando a necessidade do tratamento adequado dos dados, mais especificamente os relacionados às heurísticas que envolvam distâncias.

APLICAÇÃO DA INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL NA Anl GE A aplicação da Inteligência Artificial na Anl GE agiliza o processamento de dados e aumenta o grau


de qualidade e confiabilidade das informações geradas, além de aprimorar os processos inerentes ao trabalho de análise.

pezoidais e representam as distâncias prováveis dos PC em relação à Linha de Partida/ Linha de Contato (LP/LC).

a. Heurísticas de GE Na Inteligência Artificial, as heurísticas são utilizadas para solucionar problemas complexos que envolvam a pesquisa em um conjunto muito grande dados. Desta forma, quando aplicado à GE, um software de Inteligência Artificial necessita de heurísticas desta atividade, ou seja, heurísticas de GE. A heurística de GE constante neste trabalho concentra-se nas medidas de espaço. Estas medidas derivam do terreno e fazem parte da arte de manobrar tropas e definir táticas [7].

Figura 2 - Grau de pertinência dos PC (Cia, Btl, Bda, Div e BLog) x Distância (Km), [5].

Figura 1 - Caracterização da tropa pela distância da mesma à LP/ LC, [2].

Os exércitos são desdobrados no terreno de forma que os escalões de comando mais altos sejam localizados a uma distância maior da Linha de Partida/ Linha de Contato (LP/LC) , como retrata a Figura 1. Em geral, segue-se a heurística de que quanto maior a distância de um PC para a LP/LC, maior é o seu escalão [6], exceção feita aos PC de Batalhões Logísticos e das tropas de apoio ao combate. Esta heurística, assim como as demais, podem ser implementadas em softwares de Inteligência Artificial, como os geradores de sistema especialista. b. Tratamento adequado dos dados obtidos pelas ações de GE O tratamento adequado dos dados obtidos pelas ações de GE permite trabalhar a incerteza e a imprecisão do conhecimento inserido nas heurísticas de GE. No estudo referenciado na Figura 2, a distância é tratada com a aplicação da Lógica Fuzzy, uma área da Inteligência Artificial. Nesta aplicação, foi utilizado o software FuzzyCLIPS [3]. Todas as funções representadas no gráfico são tra-

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O formato triangular conferido a algumas funções é um caso particular da função trapezoidal. Nestas situações, o ponto esquerdo de pertinência máxima coincide com o ponto direito de pertinência máxima da mesma função. Este entendimento é importante, pois permite retratar de uma forma mais precisa o grau de pertinência das funções em relação à distância da LP/LC. O cálculo do grau de pertinência da função Batalhão é obtido da seguinte forma [5]:

Onde: pep min é o ponto esquerdo de pertinência mínima da função Batalhão; pep max é o ponto esquerdo de pertinência máxima da função Batalhão; pdp max é o ponto direito de pertinência máxima da função Batalhão; pdp min é o ponto direito de pertinência mínima da função Batalhão; dist é a distância do emissor alvo à LP/LC; e (dist) é o grau de pertinência da distância do emissor alvo (dist) à função Batalhão.

Linha de Partida/ Linha de Contato – linha localizada entre as tropas amigas e oponentes. Setembro de 2008

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Deste modo, um sistema especialista considera as funções que apresentam graus de pertinência maiores ou iguais a 0,15 (valor estabelecido no presente estudo, em uma escala que varia de 0 a 0,30), para uma determinada distância da LP/LC. Este grau é dado pela pertinência da distância do emissor alvo em relação ao domínio de cada uma das funções, apresentadas na Figura 2. No entanto, estas distâncias não são fixas, pois cada tropa possui um padrão de ocupação do terreno de modo diferenciado para cada tipo de operação. A Figura 3 descreve uma nova situação referente à disposição das tropas. Uma estrutura flexível é capaz de aprender, ou seja, adaptar-se a uma situação apresentada. O gráfico, de modo dinâmico, procura identificar a situação real do desdobramento das tropas oponentes no terreno.

em outras áreas do campo bélico também podem ser desenvolvidos. A aplicação de conhecimentos neste esforço permite eliminar o “achismo” do processo de tomada de decisão, substituindo-o por estudos fundamentados que não evitam erros, mas aumentam o número de acertos.

REFERÊNCIAS [1]

[2]

[3]

Figura 3 - Ajuste das funções de pertinência Batalhão e Brigada, [5].

CONCLUSÃO Este artigo apresentou a aplicação da Inteligência Artificial na Anl GE. Inicialmente, o estudo ressalta a necessidade de elaboração de heurísticas de GE. Logo após, como exemplo, é apresentada a heurística de GE referente à distância do emissor alvo à LP/LC. Ao final, destaca-se a importância do tratamento adequado dos dados obtidos, com o intuito de reduzir a incerteza e a imperfeição dos mesmos. Trabalhos futuros podem abordar novas heurísticas de GE e a aplicação de outras áreas da Inteligência Artificial. Para isso, a preparação de recursos humanos em estabelecimentos de ensino que atuem na fronteira do conhecimento é fundamental. Estudos sobre a utilização da Inteligência Artificial

[4]

[5]

[6]

[7]

BOWMAN, Michael; TECUCI, Gheorghe; BOICU, Mihai. Os Agentes da Inteligência Artificial no Posto de Comando. Disponível em:< http:// usacac.leavenworth.army.mil/CAC/milreview/ portuguese/1stQtr02/bowman.pdf>. Acesso em: 21 junho 2007. FAVA, Marcio R. S.; MARQUES, F. César. GE no Exército Alemão. In: PALESTRA APRESENTADA NO CIGE, 2002, Brasília. Anais eletrônicos...Brasília: CIGE, 2006. Institute for Information Technology. Artificial Intelligence Technologies: Fuzzy Extension to the CLIPS Expert System Shell (FuzzyCLIPS). Disponível em: <http://iit-iti.nrc-cnrc.gc.ca/projects-projets/ fuzzyclips_e.html>. Acesso em: 15 maio 2006. LUCENA, Carlos J. P. Inteligência Artificial e Engenharia de Software. Rio de Janeiro: Jorge Zahar Editor, 1987. 305 p. ISBN 85-7110-013-6. PESSANHA, Emanuel A. M. Regras de Produção na Análise de GE de Comunicações. 2006. 98 f. Trabalho de conclusão de curso (Especialização) – ITA, São José dos Campos, 2001. Monografia apresentada no ITA, como pré-requisito para a obtenção do título de Especialista, em Análise do Ambiente Eletromagnético. RYAN, M. J.; FRATER, Michael R. Tactical Communications for Digitized Battlefield. 1. ed. Boston: Artech House, 2002. 372 p. ISBN 1-58053-323-x. TZU, Sun. A Arte da Guerra: Por uma Estratégia Perfeita. Tradução de Heloisa S. Pugliesi; Márcio Pugliesi. São Paulo: Madras, 2005. 123 p. ISBN 85-7374-640-8. Spectrum Setembro de 2008 31


32 COMUNICAÇÃO SEGURA EM MISSÕES DE CAV Maj Av Sérgio Nogueira Blaso, Cap Av Rodrigo Braga de Assis

HISTÓRICO A entrada em operação dos R-99 (E-99 e R-99), em 2002, permitiu a seus tripulantes o privilégio de operar e criar doutrina de emprego para os equipamentos de enlace de dados (sistema SECOS - Secure ECCM Communication System). Contudo, a comunicação era realizada ainda apenas entre essas aeronaves e os sítios do SIVAM, sendo que havia a previsão de utilização do mesmo sistema nas aeronaves A-29. No decorrer de 2007, finalmente empregando os E-99 juntamente com os A-29, ocorreu o emprego operacional de comunicação segura ar-ar pela primeira vez em missões de Defesa Aérea. Os rádios Rohde & Schwarz permitiram, empregando o modo COMSEC, que E-99 e A-29 realizassem comunicação criptografada. Apesar do sucesso obtido, foi identificado que o não entendimento dos conceitos de criptografia, gerenciamento do tempo, conjunto de dados, gerenciamento de chaves criptográficas e de freqüências podem prejudicar o andamento das comunicações. Os problemas prévios ao sucesso do emprego operacional em 2007 foram estudados, de forma que resumidamente serão apresentados alguns conceitos básicos para um melhor entendimento do assunto.

CRIPTOGRAFIA

O Cap Av Braga é piloto de Ataque e Reconhecimento, e concluiu o CFOAv em 1996. Atualmente exerce a função de Chefe da Subseção de Vigilância Aérea do 2º/6º Grupo de Aviação. Possui os cursos de Chefe Controlador COPM1 e Chefe Controlador Aeroembarcado.

O estudo de técnicas que codificam mensagens impedindo que estas, uma vez interceptadas, sejam compreendidas, chama-se criptografia. Em um sistema deste tipo, as transformações criptográficas são parametrizadas por uma ou mais chaves. A segurança de um sistema de comunicações reside exatamente na difi-

culdade de se obter a mensagem original, mesmo sendo o mecanismo das transformações (algoritmo) do conhecimento de um criptoanalista [2]. As técnicas de cifração de mensagens, genericamente, O Maj Av Nogueira resumem-se a duas: é piloto de Ataque e Recoa cifração em blocos nhecimento, e concluiu o e a cifração bit a bit. CFOAv em 1994. Possui o Na técnica de cifraCurso Operacional de Guerção em blocos, o texra Eletrônica – GITE (2008), to é segmentado em o curso Advanced Weapons blocos de tamanho Controller – BAE Systems fixo e cada bloco é Reino Unido (2006) e atualmente exerce a função de Cocifrado independente mandante da 1ª Esquadrilha dos demais. Na técdo 2º/6º Grupo de Aviação. nica de cifração bit a bit, cada bit, mi, é cifrado por um elemento, ki, de uma seqüência de símbolos pseudo-aleatória. O sistema SECOS faz uso desta última técnica. O processo de cifração bit-a-bit, também conhecido como stream cipher pode ser melhor compreendido analisando-se a figura a seguir [3].

GERENCIAMENTO DO TEMPO Entende-se por gerenciamento do tempo a necessidade de sincronização do sistema SECOS, a qual é controlada pelo algoritmo que gera uma seqüência pseudo-aleatória com período de aproximadamente 9000 anos [3]. É garantida com a designação de uma mesma data e hora, para todos os transmissores e receptores que queiram comunicar-se entre si. Caso um transceptor necessite entrar em sincronismo pela primeira vez, este envia um sinal, chamado Net Entry, de forma que no próximo slot disponível, o rádio designado como gerenciador do tempo (Master) lhe envie o sinal de sincronismo. Caso algum transceptor, uma vez em sincronismo, venha a perdê-lo, dois limites de tempo serão considerados para que este seja readquirido. Se a perda de sincronismo for até 75ms, o rádio automaticamente en-


a) Diagrama representando uma cifração de sinal; b) Cifração bit a bit.

tra em sincronismo em 160ms; já se a perda for além de 75ms e até 02 minutos, um novo sinal Net Entry será necessário, sincronizando-o novamente em 0,5 segundos. A sincronização é necessária para garantir que o código, utilizado na cifração da mensagem, seja o mesmo que o utilizado para decifrá-la.

CONJUNTO DE DADOS (DATA SET) É o conjunto de informações que garante segurança e operacionalidade a todo o sistema. Antes da realização de qualquer missão, todos os rádios devem ser carregados por meio de um equipamento chamado KDD (Key Distribution Device). As informações necessárias para configuração do modo COMSEC são as seguintes: 1. Chaves de Comunicação (Key-Set): até um número de oito chaves, cada uma designando um padrão de saltos e criptografia; 2. Designação Canal / Freqüência (CFA – Channel Frequency Assignement): é a designação de freqüências, dentre 6.976 possíveis, para cada um dos 80 canais disponíveis (COMSEC); e 3. Designação Canal / Chave de Comunicação (CKA – Channel Key Assignement): permite que cada canal seja criptografado seguindo o padrão de sua Chave

de Comunicação (COMSEC).

GERENCIAMENTO DE CHAVES Os padrões pseudo-aleatórios gerados pelo algoritmo podem ser controlados pela utilização de chaves criptográficas, sendo uma Chave Estrutural e até oito Chaves de Comunicação. Assim sendo, da mesma forma que a sincronização, para haver transferência de sinal e entendimento de mensagens, é primordial que transmissor e receptor utilizem as mesmas chaves.

GERENCIAMENTO DE FREQÜÊNCIAS NO MODO COMSEC No modo COMSEC, a segurança é provida somente pela criptografia das mensagens, sendo a comunicação realizada em canais fixos (sem saltos de freqüência). O gerenciamento de freqüências resume-se à alocação de Chaves de Comunicação ao canal (freqüência) a ser utilizado. Portanto, para que uma mensagem possa ser interceptada e entendida, o receptor deve conhecer qual o canal utilizado e sua respectiva chave.

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COMUNICAÇÕES SEGURAS EM MISSÕES DE CONTROLE E ALARME EM VÔO Considerando o conhecimento empírico adquirido e as lições aprendidas no emprego dos rádios, alguns conceitos puderam ser debatidos no âmbito do 2º/6º GAv. Embora as comunicações empregadas em missões de defesa aérea sejam codificadas e empreguem canais sigilosos, seguindo o estabelecido nas Normas Operacionais do Sistema de Defesa Aérea (NOSDA), a segurança das operações não é totalmente garantida. Atualmente existem diversos equipamentos capazes de varrer o espectro eletromagnético para interceptação de freqüências na faixa aeronáutica. Com a escuta sistematizada das comunicações, existe a possibilidade de a codificação ser descoberta. Com a utilização do modo COMSEC nas comunicações entre as aeronaves envolvidas nas missões, baseado na segurança técnica apresentada pelo sistema SECOS, pode-se inferir que o conteúdo das mensagens transmitidas não será decifrado, considerando os possíveis cenários sul-americanos. Pode-se dizer, portanto, que aeronaves controladas pelos E-99 poderão receber informações, sejam de coordenadas de alvos, localização de ameaças, posição de evasores em território inimigo, alterações no perfil das missões, vetorações e engajamentos sem prejuízo na segurança. Pode-se dizer, também, que no tocante a missões de policiamento do espaço aéreo com a participação das aeronaves de CAV, o emprego desta tecnologia garante o sigilo das operações aéreas de combate aos tráfegos ilícitos. As medidas de policiamento do espaço aéreo (MPEA) a serem executadas pelos interceptadores, bem como resultados das interceptações, não serão denunciadas.

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E, enfim, fugindo do empirismo e propondo debate, infere-se que os gerentes de Comando e Controle poderão aguardar o momento oportuno para divulgação de suas intenções à ponta da lança. As aeronaves poderão decolar sem conhecimento exato de suas missões, recebendo-as em vôo, garantindo a compartimentação das informações e o sigilo das missões, tanto na paz como na guerra.

CONCLUSÃO Este artigo descreveu o modo de comunicação segura mais usual entre aeronaves E-99 e A-29, considerando a experiência operacional já adquirida ao longo das missões conjuntas realizadas. A proposta foi a de divulgar conceitos técnicos básicos para entendimento inicial do emprego do modo COMSEC existente nos rádios Rohde & Schwarz das aeronaves citadas, além de divulgar novas possibilidades para o emprego dos rádios. Com o programa de reaparelhamento da FAB e a possível instalação do SECOS em boa parte das novas aeronaves, o entendimento deste assunto torna-se extremamente necessário e importante para a condução das futuras operações de nossa Força.

REFERÊNCIAS [1] [2] [3]

Entrevista com o Cel Av Carlos Roberto Liberato do Estado-Maior da Aeronáutica, 2001. LUCCHESI, CL. Introdução à Criptografia Computacional. Campinas: Editora da UNICAMP, 1986. ALEMANHA. Project SIVAM-Training Documentation. Rohde & Schwarz Company. v. 1.


35 PROBLEMA DE LOCALIZAÇÃO DE MÁXIMA COBERTURA APLICADO À LOCALIZAÇÃO DE ESQUADRÕES DE AERONAVES DE INTERCEPTAÇÃO NA REGIÃO AMAZÔNICA Cap Eng Rodrigo Prado dos Santos, Prof. Dr. Carlos Müller

INTRODUÇÃO Devido à sua dimensão continental (5,08 milhões de quilômetros quadrados) e sua pequena taxa de ocupação (densidade demográfica de 3,2 habitantes por quilômetro quadrado – índice muito pequeno comparado com a média mundial, de 43 hab/km2), a Região Amazônica Brasileira é alvo constante das mais diversas atividades ilícitas, como o desmatamento para utilização de área para atividades pecuárias, o contrabando, o tráfico de drogas, a pirataria biológica. Além disso, a região ainda está sujeita à invasão por parte de grupos guerrilheiros de países vizinhos, que, acuados pelas forças armadas locais, buscam refúgio na floresta [5]. Com a missão de coletar informação científica e também para assegurar a vigilância do tráfego aéreo na região, no início da década de 90 foi idealizado o Sistema SIVAM (acrônimo de SIstema de Vigilância da Amazônia), que consiste basicamente de: 25 Unidades de Vigilância – UV, responsáveis pela coleta de dados; 3 Centros Regionais de Vigilância – CRV, resO Cap Eng Prado ponsáveis pelo propossui graduação em Encessamento e repasse genharia de Infra-Estrutura de informações aos Aeronáutica (1999) e mesórgãos regionais; e 1 trado na Área de Produção Centro de Coordenado curso de Engenharia Aeção Geral – CCG, resronáutica e Mecânica - PPponsável por repassar GAO (2006), ambos do ITA. as informações coleAtualmente exerce a função tadas aos principais de Adjunto do Centro de Esórgãos federais. tudos e Avaliação da Guerra Aérea do COMGAR, na SeAlém disso, ção de Análise Operacional. para complemen-

tar a cobertura radar abaixo de 10.000 pés, são utilizadas cinco aeronaves E-99 (Embraer ERJ-145SA AEW&C – Early Warning and Control Aircraft – Alerta Aéreo Antecipado e Controle), e para reO Professor Müller alizar o mapeamento possui graduação em Engedo terreno com prenharia de Infra-Estrutura Aecisão superior são ronáutica pelo ITA (1977), utilizadas três aeromestrado em Engenharia Civil naves R-99 (Embraer pela USP (1981) e doutorado ERJ-145RS – Remote em Transportation Engineering Sensing – Sensoriapela University of Califormento Remoto). nia (1987). Tem experiência na área de Engenharia de Quando uma Transportes, com ênfase em aeronave suspeita Planejamento de Transporsem plano de vôo é tes. Atuando principalmente detectada, aeronanos seguintes temas: Quality ves militares A-29 of service, Airport Planning, (Embraer EMB-314 Passenger Terminal, TermiALX – Super Tucano) nal Evaluation. Atualmente é são acionadas para Professor Associado do ITA. interceptar, e, se necessário, obrigar a mudança de rota e pouso. No caso de desobediência, a aeronave militar é autorizada a abater a aeronave suspeita (Decreto-Lei nº. 5.144 - “Lei do Abate”, publicado no Diário Oficial da União, de 19 de julho de 2004). Dessa forma, é imprescindível que os esquadrões responsáveis pela interceptação estejam sediados em posições que determinem a máxima cobertura da região, possibilitando um tempo mínimo de deslocamento da base até o ponto de interceptação, diminuindo a probabilidade que essa aeronave suspeita fuja do alcance das autoridades.


onde: xj = 1, se o ponto de facilidade j está ocupado, 0 caso contrário; yi = 1, se o ponto de demanda i está ocupado, 0 caso contrário; cj = custo de usar a localidade j, para j = 1, ..., n; ai = a “bonificação” pela cobertura do ponto de demanda i, para i=1, …, m; m = número de pontos de demanda; n = número de possíveis locais de facilidades. Figura 01 – O Sistema SIVAM e seus componentes. [6].

PROBLEMAS DE LOCALIZAÇÃO As duas versões de problemas de localização e cobertura mais conhecidos e utilizados são o Set Covering Problem (SCP) – Problema de Cobertura de Conjuntos e e o Maximal Covering Location Problem (MCLP) - Problema de Localização de Máxima Cobertura. O SCP tem como objetivo encontrar o mínimo número de facilidades1 necessárias para cobrir a totalidade de pontos de demanda2, baseado numa penalidade cj, característica inerente a cada ponto de facilidade j. O MCLP direciona o problema para localizar um limitado número de facilidades para cobrir o máximo número de pontos de demanda, mas não necessariamente todos, baseado em bonificações atribuídas às características ai de cada ponto de demanda i. As formulações matemáticas do SCP e do MCLP estão dispostas abaixo:

I = conjunto de pontos de demanda; S = máxima distância de cobertura (raio de cobertura); J = conjunto de pontos candidatos a locais de facilidades; P = o número máximo de locais de facilidades que podem ser ocupados; dij = distância (ou alguma outra métrica) de cada ponto de demanda i para cada possível ponto de facilidade j; e Ni = o conjunto dos possíveis pontos de facilidade j que cobrem o ponto de demanda i,

.

FORMULAÇÃO PARA O PROBLEMA SIVAM – UMA APLICAÇÃO Para formular o problema descrito na Região Amazônica, foram acrescentadas restrições ao MCLP como foi realizado por [1], elaborando um Problema de Programação Linear Inteiro Binário. Na formulação, além de atribuir valores bônus para pontos de demanda de alta prioridade, foram atribuídos bônus para algumas características das regiões candidatas a facilidade – como características logísticas, geográficas e climáticas. As seguintes restrições foram adicionadas ao MCLP original para o caso do SIVAM:

onde: Lj = bônus referente à característica logística de cada ponto de facilidade j; 1

Ponto de Facilidade: Localidade candidata a base (permanente ou desdobrada) de esquadrão de aeronaves A-29. Ponto de Demanda: Localidade ou região sensível identificada como possível foco de ações ilícitas.

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Gj = bônus referente à característica geográfica de cada ponto de facilidade j; NL = valor mínimo de “bonificação logística” média do conjunto de facilidades selecionado; NG = valor mínimo de “bonificação geográfica” média do conjunto de facilidades selecionado; e todos os outros parâmetros definidos como na formulação original do MCLP. Uma aplicação foi desenvolvida considerando um mapa da Região Amazônica (sem escala, com objetivo ilustrativo, conforme realizado em [7]), e nele foram escolhidos dez pontos possíveis para localização de bases de esquadrões de A-29 e 15 pontos de demanda. Um conjunto de critérios foram levados em conta na quantificação dos valores bônus considerados para cada localidade de facilidade (disponibilidade de pista de pouso e unidade da Aeronáutica no local, por exemplo) e de demanda (proximidade de rotas aéreas utilizadas por contrabandistas e traficantes, por exemplo). O objetivo determinado neste trabalho é priorizar a cobertura da fronteira oeste da Região Amazônica (Colômbia, o Peru e a Bolívia), região sabidamente mais afetada pelo tráfico de drogas.

A bonificação do item Logística pode ser atribuída a um valor positivo que indique a proximidade a Unidades da Aeronáutica e/ou Agências da Polícia Federal, e a outro referente à facilidade de acesso terrestre. A bonificação do item Geografia deve levar em conta o relevo local, atribuindo um valor positivo para o terreno com relevo mais favorável. Foram considerados ainda: P = 5; NL= 8,8; NG= 9,4; e S = alcance de missão do A-29 – considerando que uma aeronave tenha autonomia para sair de Boa Vista, realizar a missão de interceptação em Manaus e reotrnar a Boa Vista. Desenvolvendo as formulações matemáticas descritas anteriormente e resolvendo o problemas utilizando o Software AIMMS, versão 3.7, chegamos aos seguintes resultados abaixo para o MCLP original:

S

Tabela 01 – Dados do problema.

Figura 02 – MCLP original (desenho sem escala)

A seguir estão descritos os resultados para o MCLP adaptado ao Problema SIVAM:

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REFERÊNCIAS [1]

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[5] [6]

Figura 03 – MCLP adaptado (desenho sem escala)

[7]

[8]

[9] [10]

[11]

[12]

CONCLUSÃO Foi apresentada a formulação matemática do MCLP original, e também foram realizadas algumas adaptações, sugerindo uma formulação matemática para tratar o Problema SIVAM, considerando o uso de bonificações pelas características logísticas e geográficas das localidades candidatas a pontos de facilidades. Os resultados mostraram que se não forem consideradas tais restrições, a solução apresentada pelo MCLP original mostra-se melhor que o Problema SIVAM, cobrindo um número maior de pontos; entretanto, algumas situações, como por exemplo, existência de orçamento reduzido, podem indicar que o problema seria tratado com mais realismo, dando prioridade para pontos de demanda mais sensíveis (com cobertura dupla, por exemplo), se for adotada a formulação proposta neste trabalho. Vale ressaltar que a formulação proposta permite a alteração das localidades, objetivos e prioridades, de acordo com as necessidades impostas pelo problema em questão. 38

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[13]

[14]

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Başdemir, M.M. Locating Search and Rescue Stations in the Aegean and Western Mediterranean Regions of Turkey. 2000. 127f. Tese (Mestrado em Pesquisa Operacional) – AFIT, Ohio. Church, R.; Revelle, C. The Maximal Covering Location Problem. Papers of the Regional Science Association, v. 32, p 101 - 118, 1974. Embraer – Empresa Brasileira de Aeronáutica S.A.. Disponível em: www.embraer.com.br/english/ content/aeronaves/. Acesso em: 20 mar. 2006. Fuller, D. E. Optimizing Airborne Area Surveillance Asset Placement. 1997. 118f. Tese (Mestrado em Análise Operacional) – AFIT, Ohio. Lorch, C. Do CAN ao SIVAM: a FAB na Amazônia. Rio de Janeiro: Aerospace, 2000, 144 p. Projeto SIVAM. Disponível em: www.sivam.gov. br/PROJETO/INDEX.HTM. Acesso em: 20 mar. 2006. Santos, O.J.S. Problema de Localização de Cobertura de Conjuntos. Spectrum (Revista do Comando Geral de Operações Aéreas – COMGAR), n. 9, p 26 – 28, 2005. Arakaki, R. G. I. Heurística de localização-alocação para problemas de localização de facilidades, Tese (Doutorado em Computação Aplicada) – São José dos Campos: INPE, 2002. Força Aérea Brasileira, www.fab.mil.br/imprensa/ Noticias/lei-abate/3007_abate.htm. Goldbarg, M.C.; Luna, H. P. L. Otimização Combinatória e Programação Linear: Modelos e Algoritmos – Rio de Janeiro: Elsevier, 2000, 649p. Hale, T. S.; Moberg, C. R. Location Science Research: A Review, Annals of Operations Research, v 123, Issue 1 - 4, (Oct 2003), p. 21 – 35. Santos, R.P. Aplicação de algoritmos de cobertura ao problema de localização de esquadrões de aeronaves de interceptação na Região Amazônica, Tese (Mestrado) – São José dos Campos: Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 2006. Santos, R. P.; Müller, C.; Alves, C. J. P. Algorithms applied to the SIVAM Maximum Covering Location Problem, ATRS - AIR TRANSPORT RESEARCH SOCIETY. Nagoya - Japão, 2006. Disponível em: <http://www.atrsworld.org>. Santos, R. P; Müller, C. Problema de Localização de Máxima Cobertura aplicado à localização de esquadrões de interceptação na Região Amazônica, SBPO – Sociedade Brasileira de Pesquisa Operacional. Goiânia, 2006. Santos, R. P; Müller, C. Problema de Localização de Máxima Cobertura aplicado à localização de esquadrões de interceptação na Região Amazônica: Uma Extensão, SBPO – Sociedade Brasileira de Pesquisa Operacional. Fortaleza, 2007, Congresso Chileno de Engenharia de Transportes. Santiago, 2007.


39 LASER AEROTRANSPORTADO: UMA NOVA TECNOLOGIA DE SENSORIAMENTO REMOTO 1º Ten Esp Fot Fausto Batista Mendonça, 1º Ten Esp Fot Flávio Tiago Fernandes

INTRODUÇÃO O Sensoriamento Remoto traz ao homem as informações de lugares que ele pode ainda nem ter pisado, é o caso das sondas espaciais que geram imagens de lugares muito distantes, aonde ninguém chegou até hoje. A obtenção de imagens e informações remotas existe desde os povos antigos, quando homens denominados espias eram enviados para verificar a situação de lugares de interesse de um determinado povo como, por exemplo, quando Moisés determinou que doze homens fossem espiar a Terra de Canaã, que fora prometida por Deus ao povo de Israel, fato relatado no livro de Números na Bíblia Sagrada. Entretanto, as imagens obtidas neste episódio eram as guardadas na memória visual de cada espia. Com o desenvolvimento da ciência e o surgimento das fotografias, as imagens aéreas para fins táticos e estratégicos começam a ser obtidas no final do século XIX com o uso de balões. Porém, no século XX, começam a ser estudados, com mais intensidade, o espectro eletromagnético e as formas de comportamento da luz visível e da radiação infravermelha (IR). Logo são descobertos materiais que se sensibilizam em determinados O 1º Ten Esp Fot comprimentos de Fausto é Engenheiro Civil onda, gerando assim formado pela UERJ em 2001 sensores que captam e pós-graduado pela PUCradiação eletromagMINAS em 2005. Possui o nética nessas faixas. Curso de Planejamento e Emprego do Armamento Aéreo e é instrutor dos cursos de Dimensionamento da Força e Seleção de Armamento. Atualmente exerce função de Adjunto a Seção de Alvos do Grupo de Inteligência Aérea no CCCOA / COMGAR.

SENSORES REMOTOS Hoje existem diversos tipos de sensores remotos, que recebem infor-

mações em vários comprimentos de onda, como Câmeras Aerofotogramétricas, Satélites Imageadores, Radares de Abertura Sintética (SAR) aerotransportados ou não, entre outros. Os sensores podem ser O 1º Ten Esp Fot classificados quanto Tiago é Bacharel em Direito à fonte de energia e Tecnólogo em Processacom a qual trabalha mento de Dados formado como ativo ou paspela UNIVAP e pós-graduado sivo. O sensor ativo pela PUC-MINAS em 2005 e é aquele que gera a pela UNB em 2007. Possui energia necessária o Curso de Planejamento e para interagir com Emprego do Armamento Aéo alvo e ser captada reo e é instrutor dos cursos pelo sensor, é o caso de Dimensionamento da Força e Seleção de Armamento. do SAR; o sensor pasAtualmente exerce função sivo é aquele que nede Adjunto a Seção Cenários cessita de uma fonte do Grupo de Inteligência Aéexterna de energia, rea no CCCOA / COMGAR. oriunda do próprio alvo ou não, como, por exemplo, os sensores termais. Um dos últimos sensores remotos aerotransportados que o homem vem desenvolvendo para fins de mapeamento, há cerca de dez anos, é o sensor a LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) conhecido por LIDAR (Light Detection and Ranging – Detecção e Medição de Distância Usando Luz) ou LADAR (Laser Detection and Ranging – Detecção e Medição de Distância Usando Laser), que é um sensor ativo.

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO LIDAR O uso do Laser não é uma tecnologia tão nova, pois em 1969 a tripulação da Apollo-11 fixou na superfície lunar refletores para que através do laser fosse possível determinar, com precisão milimétrica, a distância entre Terra e Lua. Porém, nos trabalhos de levantamento altimétrico esta tecnologia começou a ser experi-


mentada na década de 90 na Alemanha. Hoje vem recebendo denominações como Perfilamento a Laser, ALS – Airborne Laser Scanning ou ainda ALTM (Airborne Laser Terrain Mapper - Mapeamento do Terreno Usando Laser Aerotransportado). O funcionamento do sistema LIDAR consiste basicamente na emissão de um pulso laser contra um alvo que é refletido de forma difusa, e por essa razão, apenas parte do sinal retorna ao receptor. Baseado no cálculo do tempo (∆t) da viagem de ida e volta do pulso, do transmissor ao receptor, calcula-se a distância (R) do sensor ao alvo, além de medir a intensidade de retorno do pulso. A Equação (1) demonstra o cálculo do valor de R. R= 0,5 c x ∆t Onde c é a velocidade da luz (3,0 x 108 m/s). Na Fig. 1 é possível observar como a cota Z é obtida. O sensor, a bordo de uma aeronave seguindo a trajetória indicada (X), emite um pulso ao sobrevoar o alvo “A” e a resposta obtida é a altura R1; ao emitir outro pulso sobre o alvo “B” é obtido outro resultado para a altura, R2

Imagem gerada por Sensor LIDAR

abaixo. Assim, consegue-se gerar um DEM (modelo digital de elevação) através de uma coleção de pontos com dados de coordenadas espaciais, denominados nuvem de pontos. A Tabela 1 apresenta um exemplo hipotético de um trecho de dados processados oriundos de uma nuvem de pontos, onde “I” é a intensidade da resposta do sinal que poderá ser associada ao nível de cinza da imagem.

O LIDAR trabalha acoplado ao GPS/DGPS e ao Inercial da aeronave, pois as coordenadas do ponto e a atitude da aeronave devem ser levadas em consideração no processamento dos dados. É importante ressaltar que a posição relativa destes equipamentos dentro da aeronave pode acarretar erros à medição, além daqueles inerentes ao sistema GPS. Outro fator limitante da qualidade dos dados gerados é a coleta de informação dos três equipamentos citados que se dá a intervalos irregulares de tempo, o que obriga que sejam feitas interpolações destes dados no seu processamento.

RESOLUÇÃO ESPACIAL Fig. 1 - Diagrama da resposta do pulso na obtenção da distância do alvo ao sensor.

Em (1) o valor de ∆t é o que varia a cada pulso do laser, para objetos em cotas diferentes. Quando o vôo está nivelado e em linha reta, é possível obter a posição da aeronave e a altura da plataforma em relação às edificações e às irregularidades da superfície terrestre que estão logo 40

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A resolução espacial é um fator relevante nas imagens para fins táticos. O LIDAR sofre uma influência muito grande da altura de vôo em relação ao alvo, pois o feixe de laser se comporta de forma divergente. Logo, quanto mais longe o alvo estiver maior será a projeção do feixe sobre o alvo, esta projeção é denominada footprint. Entretanto, o seu valor não é muito grande, pois para uma altura de vôo de 1000m o footprint é de aproxima-


damente 25cm. Se o footprint for grande o suficiente para atingir dois alvos ao mesmo tempo a resolução começa a ser degradada. Alvos à mesma distância da fonte se fundirão, gerando apenas um ponto, porém se estiverem a distâncias diferentes serão gerados pelo menos dois pulsos de resposta. Neste caso o equipamento armazena apenas o primeiro e o último pulso para que se tenha o topo e a base dos objetos, gerando uma média como valor de cota daquele ponto. Entretanto, para um Laser aerotransportado o diâmetro do footprint depende diretamente da altura de vôo e do IFOV (Instantaneous Field of View) do equipamento, que quando é muito pequeno em relação a altura de vôo a fonte pode ser considerada pontual. O LIDAR trabalha com um sistema de varredura transversal ao sentido de vôo da aeronave, podendo ser destacado o sistema de espelhos giratórios. Este sistema recebe os pulsos de laser e distribui sob um ângulo de varredura que é limitado pelo seu movimento oscilante, além de imprimir um movimento de rotação, que produz um parâmetro de varredura circular no terreno. Na Fig. 2 observa-se o movimento de oscilação do espelho. Entre os intervalos a varredura é feita pelo movimento oscilante.

Fig. 2 - Movimento de rotação do espelho

Este movimento do espelho é o que determina o ângulo de varredura do equipamento (FOV – Field of View), que em geral pode ser selecionado pelo operador, respeitando os limites de movimento do espelho. Que por sua vez, vai influenciar na largura de faixa juntamente com a altura de vôo. Um prisma de rotação também pode ser utilizado em lugar do espelho giratório, o que vai diferenciar é apenas o desenho da varredura no solo, porém os dados da região serão coletados da mesma forma.

GERAÇÃO DE MODELO 3D Os pontos obtidos em três dimensões podem ser plotados em um software CAD 3D e assim determinar o perfil da superfície do alvo. Porém, é importante observar que as imagens geradas estarão próximas da realidade,

uma vez que as feições verticais, como empenas de prédios, não são descritas de forma íntegra na nuvem de pontos, já que os pulsos são projetados quase que na vertical. A existência de uma biblioteca de modelos de edificações pode auxiliar nesta fase, pois o CAD poderá identificar algumas formas semelhantes na imagem obtida após o processamento da nuvem de pontos. A revisão do operador nesta fase é de suma importância, pois o software poderá identificar como edificação algo que não o seja. Por exemplo, uma árvore terá uma aparência de um pequeno prédio coberto por um véu, pois abaixo da sua copa o laser nem sempre consegue gerar pulsos de retorno. Uma floresta, por exemplo, terá a imagem apenas do dossel, pois a quantidade de reflexões geradas pelo pulso laser que penetra na biomassa causa uma redução drástica de energia além da possibilidade da perda do sinal em meio aos galhos e troncos existentes naquele tipo de alvo, não retornando assim resposta para o sensor. As grandes lajes em formato cogumelo em edificações abertas, ou seja, sem fechamentos de alvenaria, se comportarão da mesma forma, ou até mesmo induzirão à ilusão de uma edificação convencional. Isso também se deve ao fato do footprint abranger duas superfícies com cotas diferentes ao passar pelas bordas da edificação. Após o processamento da nuvem de pontos a matriz gerada por uma imagem da mesma região poderá Spectrum Setembro de 2008 41


ser correlacionada exatamente sobre a nuvem de pontos recebendo valores altimétricos que antes não possuía. O resultado é o exposto na Fig. 3.

Fig. 3 - Imagem 3D de uma área levantada com LIDAR.

É possível notar na Fig. 3 os formatos das edificações obtidos em um imageamento utilizando o LIDAR. Observa-se que alvos urbanos, como os prédios nesta imagem, podem ter suas coordenadas espaciais bem definidas.

PARÂMETROS DE UTILIZAÇÃO As limitações deste equipamento são basicamente as mesmas daquelas observadas em sensores que trabalham dependendo de luz visível, pois o laser se encontra dentro da faixa do visível no espectro eletromagnético, porém ele traz a vantagem de poder ser empregado a qualquer hora do dia ou da noite. Dados obtidos em [1] afirmam que os arquivos de pontos laser gerados em uma hora de vôo, sob uma freqüência de repetição de pulsos de 25kHz e com uma densidade de pontos de 1 pt/m², possuem um tamanho em disco aproximado de 1,98 GigaBytes (GB) para os dados brutos. Os dados processados aumentam este valor para 4,68 GB. Aumentando-se a freqüência de pulso a quantidade de pontos por área também aumenta, gerando arquivos cada vez maiores, entretanto, a resolução terá melhor qualidade. Em [1] é possível observar os parâmetros variáveis de utilização e os resultados obtidos para levantamentos com aeronaves a uma velocidade de 125kt. Estes valores constam na Tabela 2. TABELA 2. DADOS OBTIDOS EM AEROLEVANTAMENTO.

CONSIDERAÇÕES FINAIS Os sensores laser hoje existentes no mercado têm a sua aplicação limitada e desaconselhada para operar em terreno hostil, pois a velocidade de emprego da aeronave deve ser baixa para a obtenção de dados consistentes, o que exigiria uma situação de total superioridade aérea para o seu emprego seguro. O sistema consegue operar a 3000m de altura em relação ao solo, porém a densidade de pontos começa a reduzir muito, o que diminui a sua utilidade para fins táticos. Para efeito de levantamento cartográfico na geração de Modelo Digital de Elevação, levantamentos na área de hidrologia e estudo de linhas de alta tensão, o equipamento tem sido empregado na Europa e em alguns Estados Brasileiros. O uso para fins militares depende de um sensor que possa operar em aeronaves aptas a serem empregadas num Teatro de Operações sob condições adversas, ou seja, independente de superioridade aérea. A geração de imagens 3D de alvos militares poderia ser estudada, já que as edificações em geral podem ser descritas neste tipo de sensor. A NGA (National Geospatial-Intelligence Agency) e a USGS (U.S Geological Survey) vêm suprindo o Exército Americano com imagens de diversos sensores, dentre eles o LIDAR. Para fins pacíficos tal tecnologia tem se mostrado um bom equipamento para geração de informações que dependem de coordenadas espaciais, como por exemplo, Modelo Numérico de Elevação. A obtenção da coordenada Z (elevação), com boa precisão, em cada ponto da imagem é um item a ser considerado neste sensor que consegue trazer informações que a cartografia, há alguns anos atrás, só conseguia com métodos matemáticos baseados em dados obtidos no levantamento de campo.

REFERÊNCIAS [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]

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Setembro de 2008

Spectrum

http://www.lidar.com.br/tecnologia.htm. Anais do XIII SBSR – Florianópolis – SC, abril de 2007. http://en.wikipedia.org/wiki/LIDAR. http://en.wikipedia.org/wiki/Lunar_Laser_Ranging_Experiment. http://www.rollei.com/en/produkte/index_metric. html. http://www.lasformat.org/ http://www.tec.army.mil/


A Revista “Spectrum” tem como finalidade contribuir para a divulgação de trabalhos voltados para o preparo e emprego da Força Aérea Brasileira. Pretende-se incentivar a apresentação de temas que venham a despertar debates e estudos, conferindo o devido realce ao espírito operacional da Força. Não se estabelece preferência de abordagens. Diferentes perspectivas teóricas e metodológicas no tratamento de temas são aceitáveis, desde que consistentes e significativas para o desenvolvimento da área operacional. O público alvo é constituído dos profissionais civis e militares das três Forças Armadas e do Ministério da Defesa, Institutos de Pesquisa, Universidades e de outras Organizações Públicas e Privadas interessadas nos assuntos operacionais da Força Aérea. Comando-Geral de Operações Aéreas Centro de Estudos e Avaliação da Guerra Aérea www.comgar.intraer/ceagar


Revista SPECTRUM Nº 11  

Revista do Comando-Geral de Operações Aéreas Nº11 - Setembro 2008

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