UAS - Unmanned Aircraft Systems Civil & Public Application_ Relatório

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Transporte Aéreo e Maritimo. Mestrado de Planeamento e Operação de Transportes, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa. Nota do Trabalho 16 / 20. Nota final 16 / 20.

Air and Maritime Transport. MSc Transport Planning and Operation, Instituto Superior Tecnico, Lisbon University. Project course grade 16 / 20. Final grade 16 / 20

Publicada em: Engenharia
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UAS - Unmanned Aircraft Systems Civil & Public Application_ Relatório

  1. 1. Luís M.J. Mendes Neto IST nº 74776 Universidade de Lisboa Instituto Superior Técnico Fonte: (Toscano, M., 2013) Projecto de Curso de Transporte Aéreo e Marítimo sob a Orientação dos Profª Drª Rosário Macário e Profº Dr. Vasco Reis
  2. 2. 2 CONTEÚDO RESUMO........................................................................................................................................... 3 ABSTRACT ........................................................................................................................................ 4 1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................................... 5 2 SÍNTESE HISTÓRICA................................................................................................................. 7 3 DEFINIÇÃO E CONCEITO DE UAS ...........................................................................................10 4 POTENCIAIS VANTAGENS E BENEFÍCIOS DE UAS..................................................................13 4.1 Casos em análise 14 5 OBSTÁCULOS E RISCOS NO DESENVOLVIMENTO DE UAS....................................................19 6 CONCLUSÃO...........................................................................................................................21 7 BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................................22
  3. 3. 3 RESUMO A aviação tem sido principalmente desenvolvida através do conceito duma aeronave operada através dum piloto a bordo. Todavia a ideia de utilizar equipamentos não pilotados (sem a presença humana a bordo) ou operados remotamente para actuar no espaço aéreo, emergiu logo no início da era da aviação. Mas a tecnologia e os conhecimentos na época eram de certo modo insuficientes para que isso fosse viável. Pese embora o principal foco das aplicações de Unmanned Aircraft Systems (UAS) tenha sido o domínio militar, verifica-se recentemente uma mudança na sua utilização, nomeadamente no domínio público e civil. As áreas de actuação de UAS têm sofrido um crescimento sem precedentes na última década e é esperado que seja uma das áreas de maior domínio na investigação e desenvolvimento no futuro. Do ponto de vista da sua definição, Unmanned Aircraft é uma aeronave não tripulada, que pode operar no espaço aéreo sem um piloto a bordo no seu comando, como tal a sua operação é efectuada remotamente e totalmente controlada de outro lugar (em terra, a bordo de outra aeronave, etc.). Ou pode ainda ser operada através de uma programação própria e completamente autónoma. É a partir deste ponto, que surgem os obstáculos ou riscos e a necessidade de constituição de um quadro jurídico que envolva certificações e licenças (ou outros aspectos de caracter regulatório), que permitam a sua plena integração e interoperabilidade no espaço aéreo e permita expor toda a potencialidade deste sistema. Aspectos de desenvolvimento técnico que permitam a operação de UAS sem nenhuma segregação com outros utilizadores do espaço aéreo, bem como as questões relacionadas com segurança e privacidade dos mesmos e de terceiros (público em geral) devem ser garantidos de modo a alcançar o seu pleno potencial de evolução. Uma vez removidas as barreiras existentes para o seu crescimento, a incorporação destes sistemas no domínio de aplicabilidade em actividades e missões de vigilância, monotorização e protecção irá resultar num elevado benefício com vantagens evidentes em termos económicos, sociais e ambientais para os habitantes do planeta. Palavras-chave: Aviação, Unmanned Aircraft Systems, Missões e Aplicações Civis, Vantagens e Benefícios, Obstáculos e Riscos.
  4. 4. 4 ABSTRACT Aviation has been primarily developed through the concept of an aircraft operated by a pilot on board. However the idea of using unmanned equipment (without the human presence on board) or operated remotely in airspace, emerged early in the era of aviation. But at that time the technology and the knowledge were somehow insufficient to make it feasible. Although the main focus of the applications of Unmanned Aircraft Systems (UAS) has been in the military domain, there is recently a change in its use, particularly in the civil and public domain. UAS have suffered an unprecedented growth in the last decade and is expected to be one of the areas of greatest dominance in research and development in the future. From the point of view of their definition, Unmanned Aircraft is an unmanned aircraft that can operate in the airspace without a pilot on board and command, as such their operation is performed remotely and fully controlled from another place (on land, aboard another aircraft, etc.). Or can still be operated through a schedule of its own (programmed) and completely autonomous. It is from this point that arise obstacles or risks and the need of an appropriate legal framework involving certifications and licenses or other aspects of regulatory environment, which allow full interoperability in the airspace of a system with this capability. Technical development aspects that permit the operation of UAS without any segregation with other airspace users, as well as issues related to security and privacy of those and of third parties (public) must be guaranteed in order to achieve its full potential for expansion. Once removed the existing barriers to their growth, the incorporation of these systems in the field of applicability in activities such as surveillance missions, monitoring and protection will result in a high benefit with clear advantages over economic, social and environmental terms for the inhabitants of the planet. Key Words: Aviation, Unmanned Aircraft Systems, Civil Applications and Missions, Advantages and Benefits, Risks and Obstacles.
  5. 5. 5 1 Introdução O tema dos transportes e da mobilidade engloba factores fundamentais para a sociedade e para a economia, possibilitando uma melhoria na qualidade das populações. Em termos económicos, o transporte é considerado um motor de desenvolvimento e crescimento, todavia convém promover a sua sustentabilidade perante os diversos desafios que são constantemente colocados à sociedade. A actividade dos transportes encontra-se numa encruzilhada, os desafios antigos mantêm-se e outros estão a surgir. Um desses desafios é tornar o sistema de transportes menos dependente do petróleo, sem sacrificar a sua eficiência, melhorar o desempenho energético dos veículos em todos os modos. A inovação é uma peça central da estratégia. A investigação desenvolvida terá de envolver uma forma integrada, todo o ciclo de investigação, inovação e disseminação, centrando-se nas tecnologias mais promissoras e associando todas as partes interessadas. A inovação pode também contribuir para a promoção de comportamentos sustentáveis. A inovação tecnologia pode facilitar uma transição mais rápida e mais económica para um sistema de transporte mais eficiente e sustentável, se incidir em 3 pilares base: eficiência dos veículos (motores, matérias e concepção); utilização mais ecológica da energia (inovação nas fontes de energia, e nos sistemas de propulsão); melhor uso das redes e maior segurança nas operações (devido aos sistemas de informação e comunicação). (Comissão Europeia COM 144 Final, 2011) Os sistemas e os veículos autónomos possibilitam ao sector dos transportes a abertura dum leme muito vasto de aplicações com um elevado potencial de vantagens e benefícios para a sociedade. Não só por permitirem uma redução de custos operacionais e melhor aplicação de recursos disponíveis – podendo fazer determinadas missões com menores meios envolvidos e em muitos casos com maior grau de eficiência e eficácia. Mas também pelo facto de retirarem ou reduzirem a exposição do risco humano em situações de elevado perigo e sujas ou maçadoras. Por vezes até as suas funções restringiam a amplitude funcional ou operacional. E ainda alargarem o espectro de redundância muito necessário em missões de busca e salvamento, monotorização de incidentes, etc.
  6. 6. 6 O recurso a estes sistemas, para além dos aspectos económicos também demonstra uma forte preocupação na protecção das questões ambientais, de diminuição do ruído, de redução do consumo de energias provenientes de fontes fósseis e de emissões de CO2. Obviamente que qualquer sistema inovador, que recorre à utilização de tecnologias muito avançadas, que depende seriamente de comunicações remotas cuja posição de comando está desfasada da zona de operação, e também da zona onde se encontram a operar na atmosférica (que é influenciada por ventos e humidades relativas, etc.). Não está isento de riscos, contudo existe uma elevada preocupação (muito idêntica aos sistemas convencionais) de estes deterem sistemas redundantes que estão preparados para reagir em caso de falhas mecânicas e de comunicação ou navegação. Os obstáculos e os atrasos ao seu desenvolvimento e entrada em pleno funcionamento estão neste momento a aguardar por uma harmonização dum quadro legal e da construção de normas ou regras de certificação e licenças dos equipamentos e dos seus operadores. E parece estar a demorar por questões meramente políticas. Pois em muito pouco divergem de outras situações já existentes – nomeadamente na protecção da imagem e privacidade ou mesmo da sua utilização – se compararmos com as regras dos utilizadores de aparelhos telecomandados. Assim, a questão que se coloca actualmente é quando é que podemos ter estes sistemas a operar no mercado servindo de auxílio e complemento aos meios tradicionais á existentes e não se ainda existem dúvidas da sua operacionalidade. (Viegas, J.M., 2014) No presente artigo pretendo apenas descrever 3 (três) aplicações destes sistemas no domínio civil ou público:  Auxilio na monotorização ao combate a incêndios florestais;  Vigilância e auxílio em acidentes nas infra-estruturas rodoviárias – nomeadamente auto-estradas;  Auxilio nas operações de busca e salvamento no mar e em terra; Estes sistemas com a actual tecnologia estão mais vocacionados para prestarem auxílio e ainda não estão capacitados para a plena substituição dos meios tradicionais ou ditos convencionais. No entanto essas funções podem e devem ser rapidamente equacionadas, pois as suas vantagens em termos económicos, ambientais e sociais são comprovadamente muito benéficas para a sociedade. Urge assim, criar um quadro legal, com um conjunto de certificações e formação de treino operacional.
  7. 7. 7 2 Síntese histórica A história e investigação para a utilização de veículos não tripulados já não são recentes. Os UAS têm uma história que remonta aos meados de 1800, quando os Austríacos impondo a sua vontade em manterem o Império Austro-húngaro, se insurgiram contra os cidadãos de Veneza que tinham proclamado a Venetian Republic e a utilizaram bombas em balões não pilotados para deitarem sobre a cidade. (Shaw, Ian G.R., 2013) Figura (1) Fonte: (Shaw, Ian G.R., 2013) O primeiro avião não pilotado foi construído durante a Primeira Grande Guerra Mundial, utilizando uma tecnologia de rádio controlo (da autoria de Archibald Low, engenheiro e inventor britânico considerado o pai dos sistemas radio guiados), com o nome de “Aerial Target” e que se desenvolveu mais tarde para ser usado contra os “Zeppelins” (dirigível aéreo que deve o seu nome ao inventor germânico Count Ferdinand von Zeppelin). A sua invenção foi também útil para treino de pessoal militar na prática de alvos móveis. Outras invenções se seguiram, no sentido de construir bombas voadoras que mais tarde originaram na versão actual dos misseis cruzeiro. Os UAS diferem dos misseis de cruzeiro, pois apesar dum UAS militar poder carregar munições a bordo, um míssil é a própria munição e os primeiros são recuperáveis após a missão enquanto o segundo é construído apenas para atingir o alvo.
  8. 8. 8 Já durante a Segunda Grande Guerra Mundial iniciou-se o fabrico em larga escala dum aparelho (produzido por um antigo oficial da British Royal Flying Corps, Reginald Denny, que emigrou para o E.U.A. a seguir à Primeira Grande Guerra), que persegui o seu interesse num modelo de avião controlado remotamente via sinais de radio (RC Aircraft). Este inventor e fabricante acreditava que o baixo custo dos RC Aircraft seria muito útil para o treino dos atiradores de antiaéreas. (Naughton, R., 2005) Ainda durante a II Grande Guerra a Alemanha Nazi produz e utiliza vários tipos de modelos não tripulados, anos depois a Marinha dos Estado Unidos em parcerias com companhias privadas produz e testa também alguns protótipos. Mais tarde, com a preocupação de perder pilotos sobre território hostil, os E.U.A. começam a utilizar veículos aéreos não tripulados para fazer voos de reconhecimento, espionagem e operações de vigilância. (Shaw, Ian G.R., 2013) Desde os princípios da aviação que esta ideia emergiu, todavia as dificuldades sentidas por falta da tecnologia necessária para a utilização de aparelhos aéreos foi adiando a sua aplicação. Nas últimas duas década (ou talvez mais) o sector aeroespacial investiu em larga escala para providenciar ferramentas técnicas que permitiram a introdução de Unmanned Aircraft (veículos aéreos não tripulados) uma realidade no espaço aéreo. O investimento em investigação e desenvolvimento continuou a ter um impulso gigantesco com os conflitos bélicos onde a nação americana se encontra envolvida (nomeadamente no combate ao terrorismo). Mas não só os E.U.A, Israel e muitos outros países têm seguido neste rumo. É de realçar portanto, que o seu desenvolvimento e testes foi sempre fortemente incentivado pelos militares em zonas de guerra. Estes sistemas UAS têm tido um papel muito crítico no auxílio de informações e espionagem, na localização de alvos, bem como na destruição de bases e posições inimigas. Que dificilmente poderiam ser alcançadas por outros sistemas ditos convencionais. (VOLPE - National Transportation Systems Center, 2013) Estes veículos tornaram-se assim no novo paradigma para a aviação, com um fortíssimo potencial de utilização, mas é exigido que os mesmos detenham as devidas adaptações para se equipararem aos veículos tripulados.
  9. 9. 9 Ao equacionar o seu uso para fins civis ou públicos ampliamos os impactos e exponenciamos o potencial desta tecnologia, mas isso obriga também a uma redobrada atenção e empenho na persecução da elaboração de legislação e regulação sobre a matéria. (U.S. Department of Transportation - Federal Aviation Admnistration, 2013)
  10. 10. 10 3 Definição e conceito de UAS Devido à diversidade de sistemas já existentes, é importante definir bem o seu conceito, assim UA (Unmanned Aircraft) designa um aparelho aéreo cuja operação dispensa a utilização dum piloto a bordo. Por outras palavras, tem capacidade de efectuar percursos no espaço aéreo sem necessitar de um piloto no comando e a bordo. Pode ser totalmente comandado remotamente a partir doutro local (em terra, a bordo de um avião ou de um navio) ou também ser programado e funcionar totalmente autónomo. Existem diversos termos na investigação ou literatura para a sua designação: drone - zagão, RPV (remotely piloted vehicle – veículo pilotado remotamente), UAV (unmanned aerial vehicle ou unmanned air vehicle – veiculo aéreo não tripulado), UAV Systems. Mas actualmente o termo Unmanned Aircraft Systems (UAS) é o mais comumente aceite pelo sector, uma vez que se referem ao conjunto do aparelho aéreo e a todos os seus componentes, necessários para a realização dos objectivo em missão. Os elementos principais que compõem este sistema são:  Veículo aéreo – sem piloto a bordo;  Estação de controlo de terra;  Sistema de comunicações – control link que permite a o controlo do aparelho;  Sistema de lançamento e recolha – depende das características do veículo. Figura (2) Fonte: imagens Google 2014
  11. 11. 11 As características dos veículos, como referido, podem ser muito diversificadas e são desenhadas e construídas muito em função dos objectivos pretendidos para as missões desejadas e portanto estão relacionadas por categorias funcionais ou operacionais, que entre outras podem ser mencionadas algumas: Reconhecimento – possibilidade de obtenção de informação de caracter secreto; Logística – especialmente construídos para o transporte de carga e operações de logística; Desenvolvimento e Pesquisa – utilização em ambientes que envolvam demasiado risco humano; Comercial e Civil – desenhados para efectuar missões e aplicações no domínio da segurança, vigilância, operações de busca e auxílio, e ainda monotorização (filmagens, imagens térmicas, etc.). Assim, esta tecnologia assenta em alguns pontos base e que irão ser determinantes para o seu desenvolvimento futuro, cujos objectivos se relacionam com uma acentuada redução de custos operacionais e em simultâneo retiraram o factor humano da operação, para sua própria protecção, mas também porque grande parte das situações onde ocorrem incidentes ou mesmo acidentes aéreos é por falta duma actuação atempada dos pilotos (tripulantes e controladores aéreos). (Clotier, R., Palmer, J.L., Walker. R.A., Fulton, N.L., 2011) Num relatório que procura avaliar as oportunidades, riscos e desafios para o futuro desenvolvimento e implementação de UAS no sistema nacional do espaço aéreo americano (National Airspace System - NAS) são identificadas e abordadas cinco áreas tecnológicas chave do subsistema UAS. Que irão funcionar claramente para satisfazer as necessidades atuais e criar novos mercados e com isso satisfazer novas procuras para UAS. E são elas:  Estrutura do avião – tipo de construção;  A propulsão – tipo de tecnologia e combustível;  Comunicações, comando e controle;  Sensores;  Processamento de informação. Cada uma destas 5 áreas é utlizada para identificar as tecnologias e/ou capacidades emergentes que irão contribuir para o futuro desenvolvimento do mercado de UAS. (VOLPE - National Transportation Systems Center, 2013) Assim como cada um destes 5 subsistemas devem apoiar ou contribuir para satisfazerem o que os utilizadores pretendam, necessitam e desejam. O principal dos UAS é oferecerem a
  12. 12. 12 possibilidade de remover o humano das aeronaves ou dos veículos aéreos. Assim no futuro, o desenho das aeronaves não terá que ser elaborado em função do peso e dos requisitos de sistemas de complexidade da condução duma tripulação. O que pode representar maior eficiência de veículo e também maior flexibilidade. Por outro lado as missões deixaram de ficar comprometidas pela fisiologia humana, o que representa a possibilidade de prolongar a duração de determinadas missões e também o “vehicle flight envelopes” deixa de ter como restrição as tolerâncias humanas. E por fim o uso de UAS remove os humanos de missões maçadoras, sujas e perigosas.
  13. 13. 13 4 Potenciais vantagens e benefícios de UAS As vantagens da sua aplicação no campo militar está actualmente amplamente verificada, apesar de ser um assunto bastante sigiloso, mas os seus resultados estão comprovados neste domínio pela elevada capacidade e desempenho que estes sistemas não tripulados têm de assumirem grandes riscos. A proliferação de meios que podem ir desde os subaquáticos aos de alta altitude, com dimensões desde o tamanho duma caixa de fósforos a um Boeing 737. (USA, Departament of Defense, 2011) Recentemente as suas aplicações no campo civil em domínios como a segurança a pessoas (busca e salvamento marítimo e terrestre), comunicações e transmissões de informações e imagem para os media, monotorização das condições ambientais, protecção de infra-estruturas, etc., têm sido amplamente testadas, uma vez que resultam em elevados benefícios em termos de eficiência operativa e na redução dos custos operacionais para levar a cabo essas missões. (European Commission TREN F2/LT/GF/gcD(2009), 2009)e (U.S. Department of Transportation - Federal Aviation Admnistration, 2013) Figura (3) Fonte: (Bϋlte, A., 2005)
  14. 14. 14 No entanto, uma vez mais, como o seu espectro sempre foi de carisma militar e a operar em zonas restritas, em que no seu desenho nunca foram consideradas questões de longevidade e/ou robustez, quando transportamos esta tecnologia para o domínio público, as missões e os veículos apresentam necessidades completamente diferentes (VOLPE - National Transportation Systems Center, 2013). Mas em termos de vantagens e benefícios estas são em tudo muito semelhantes, tais como:  Mobilidade – fáceis de implantar, de se movimentarem, de descolarem e de serem recuperados;  Baixo custo – quer do investimento com o sistema, quer na operação, quando comparados com outros meios (helicópteros ou aviões);  Rápida resposta – rapidamente se coloca o sistema em operação;  Ausência de risco humano – não transporta tripulação;  Redução da exposição de vidas humanas – em missões longas, fatigantes, sujas e perigosas;  Elevado grau de controlabilidade – a partir de centros de comando operacional;  Elevado controlo e informação – em tempo real. Por outro lado apresentam também vantagens e benefícios em termos ambientais, redução de emissões de ruido, redução do consumo de combustíveis fosseis e com consequência redução de emissões de CO2, uma vez que substituem outros meios mais agressivos e fortemente consumidores de combustíveis não alternativos. Contudo o potencial destas capacidades não tem tido um impacto tão elevado como no espaço militar, uma vez que existe também um elevado número de restrições, que por razões óbvias não se fazem sentir num enquadramento de segurança e confidencialidade militar. 4.1 Casos em análise Como referido, existe uma imensa diversidade de aplicações para as quais este tipo de sistemas se encontra vocacionado, no entanto neste artigo apenas gostaria de mencionar 3 (três):  Auxilio na monitorização ao combate a incêndios florestais;
  15. 15. 15  Vigilância e auxílio em acidentes nas infra-estruturas rodoviárias – nomeadamente auto-estradas;  Auxilio nas operações de busca e salvamento no mar e em terra; Apesar de considerar apenas para a análise estas 3 (três) aplicações, o tipo de equipamento e sistema a utilizar pode até implicar a necessidade do recurso de diferentes aparelhos. Iniciando com o auxílio na monitorização ao combate a incêndios florestais, a operação destes sistemas não deve se executada em simultâneo com os recursos aéreos tradicionais (aviões ou helicópteros), uma vez que irão colocar mais uma variável na dificuldade de operação dos mesmos. Estes já têm bastante dificuldade em se movimentarem perante um teatro de operações deverás complicado – ventos a alterarem constantemente, variações de voo devido à largada da água (ou outros produtos), etc.. Assim a sua aplicação fará mais sentido se for numa situação de rescaldo e em operação nocturna – quando os outros por regra não estão em intervenção, para tal o tipo de aparelho indicado deverá ser completamente autónomo, pois a seu comando, navegação e comunicações tem essa dificuldade acrescida. Os payloads a utilizar deverão ser sensores térmicos, que permitam a captação de sinais indicativos de zonas onde o reacendimento por estar iminente. As câmeras térmicas detectam a radiação numa faixa do espectro electromagnético (variando entre 8-14 microns) e produzem imagens desta radiação. Como a quantidade de radiação emitida por um objecto é proporcional à sua temperatura, esse facto faz com que as imagens térmicas nos permitam ver as variações de temperatura independentemente da iluminação da aérea. Para além disso este sistema integrado com os próprios sistemas de navegação do UAS permite associar as imagens às coordenadas geográficas. (CATUAV Tech Center (CTC), 2014) A necessidade de autonomia e de poder efectuar uma área considerável de cobertura também são factores importantes a considerar. Em relação à sua velocidade máxima e ao seu alcance em altitude (salvo raras excepções de relevo) não são factores onde o sistema necessite de grandes performances. (Rosa Dias, 2014)
  16. 16. 16 Figura (4) Fonte: night orthophoto layer over visible imagery (CATUAV Tech Center (CTC), 2014) No caso de vigilância e auxílio em acidentes nas auto-estradas, estes sistemas podem ser muito importantes para permitirem uma visualização geral (com perspectiva aérea e pormenor) do acidente e servirem de apoio aos meios terrestres, quer aos de socorro e de remoção dos veículos e outras partes, mas também ao gestor da infra-estrutura. Assim nos primeiros, poderá prestar assistência a quem está a comandar toda a operação, uma vez que permite, através de câmeras de filmagem, obter imagens detalhadas da zona da ocorrência e apoiar a tomada de decisão quando aos meios necessários para a sua resolução. Ao gestor da infra-estrutura permitirá dar uma imagem das consequências e do congestionamento causado, que o ajudará a tomar decisões quanto ao modo de resolver essa questão, bem como quais os pontos de saída mais apropriados para que os meios de socorro cheguem o mais breve possível com as vitimas aos hospitais. Neste caso o payload necessário para a operação são as câmeras de alta definição para filmagem. No entanto se não for necessário muito pormenor, outras de menor definição têm a vantagem de ser mais económicas em termos de consumo de bateria. Permitindo ao UAS ter uma maior autonomia. A velocidade máxima é um factor pouco importante, se bem que o aparelho se deve deslocar rápido para o local, todavia durante a sua operação, este deve ter uma velocidade de
  17. 17. 17 manobra baixa, sendo apenas necessário que seja facilmente manobrável perto de obstáculos. (Rosa Dias, 2014) Nestes caso as características do sistema, deverão ser bem diferentes, pois existe uma necessidade de comandar remotamente toda a operação, o que requer um centro de comando que dirija o UAS para os locais e em simultâneo opere a câmera de modo a obter as imagens indicadas. Em termos de autonomia e cobertura (área ou zona a abranger), esta depende muito da dimensão da ocorrência e da distância ao ponto de descolagem do aparelho, mas qualquer parâmetro médio é em norma suficiente para cobrir uma vasta área num tempo aceitável (20 km de range e 30m, 1 hora de operação). No último caso, auxilio nas operações de busca e salvamento no mar e em terra, a flexibilidade e mobilidade destes equipamentos encontram aqui a sua aplicação bem justificada. O facto de possuir uma elevada autonomia e um factor importante, que no entanto pode ser corrigido, se existir a possibilidade de colocar mais aparelhos no teatro de operações. Sendo então importante que o seu custo de aquisição seja baixo. A grande vantagens destes sistemas versos os convencionais é o facto de poder se posicionar em zonas ou locais de difícil acesso, e obter um varrimento pormenorizado da área (zoom e imagem em tempo real) e ter um movimento (velocidade) de voo muito lenta. Figura 5 Fonte: Imagens Google 2014 Para este teatro de operações os payloads a incorporar podem ir desde os sensores térmicos que detectam presença humana, às câmeras de filmagem para obter pormenor das imagens. Juntamente com a possibilidade dos sistemas de navegação do UAS para ligação às coordenadas geográficas.
  18. 18. 18 Com se verifica estes sistemas não são actualmente totalmente substitutos, pois determinadas operações necessitam sempre de intervenção humana no local. No entanto o futuro da investigação é nesse sentido. Excluir o factor humano, por razões económicas, custo mais baixo de operação (pessoal a bordo e treinamento) e para minimizar o factor erro humano (excesso de cansaço ou relaxamento), situações que a tecnologia consegue eliminar. (Rosa Dias, 2014)
  19. 19. 19 5 Obstáculos e riscos no desenvolvimento de UAS Há um número considerável de desafios para o desenvolvimento de um mercado livre de UAS, os quais poderemos incluir os aspectos regulamentares, as discussões políticas e processuais, bem como questões sociais e ambientais. Não obstante os princípios básicos de uma convergência de aptidão tecnologia, a necessidade de cumprir determinada missão (económica ou ambiental) e de um clima económico viável, outras barreiras artificiais ou externas podem variar de pequenas inconveniências a impedimentos principais que afectam a implantação e desenvolvimento de UAS. Cada barreira resulta em um atraso de benefícios e uma escalada nos custos. Em alguns casos as diminuições nos retornos podem comprometer as promissoras oportunidades e diminuir significativamente o interesse dos mercados. As incertezas para o seu desenvolvimento e que estão a fomentar demasiadas barreiras, são em certa medida relativizadas num futuro próximo, pois têm como base algumas questões de ordem técnica e tecnológica que estão sendo fortemente investigadas, um pouco por toda a parte do mundo científico com interesse neste campo. A necessidade de poder controlar toda a operação desde o momento que se inicia o voo, até ao seu término é um assunto que não se pode ignorar, porque existem diversos factores envolvidos, que vão desde os obstáculos terrestres (terreno, vegetação e edifícios), bem como outros veículos aéreos (aeronaves e helicópteros) e ainda entre os próprios aparelhos não tripulados. De facto as decisões em caso de risco de colisão no caso de aeronaves não tripuladas têm um procedimento muito diferente das situações em que o piloto está a bordo. Por um lado porque a decisão á assumida consoante o perigo e a situação em si própria, e nos outros casos o comando está ligeiramente desfasado (tempo de reacção para atender a ordem necessária e avaliação da situação meteorológica da zona de manobra). Todavia este é mais uma vez um assunto que o recurso e evolução tecnológica irão em breve encontrar as soluções necessárias. Não esquecendo que os incidentes ou acidentes nos veículos tripulados são em norma devidos a falhas humanas (por vez por falta reacção imediata às avarias técnicas). Assim, para além de este tema dever ser estudado com alguma distanciação politica para procurar encontrar consensos junto dos stakeholders envolvidos para a obtenção de melhores
  20. 20. 20 resultados, também o estudo aprofundado sobre todos os factores de risco suportado por uma informação totalmente transparente irá permitir uma robusta tomada de decisão. A evolução deste sistemas será em muito idêntica à que ocorreu no inicio da era da aviação, onde o objectivo era a construção duma máquina que pudesse efectuar uma operação de ligação (voar) entre dois pontos usando o espaço aéreo, tripulada por uma equipa e que permitisse movimentar passageiros e carga. A diferença com estes novos sistemas é o facto ser possível o mesmo tipo de operação, mas sem a presença do homem a bordo, retirando o factor de risco e diminuindo as restrições da capacidade em determinadas missões (monótonas, morosas e perigosas). Estes aspectos são de extrema importância e estão intrinsecamente relacionados com a missão ou objectivo proposto. Uma vez que as capacidades dessas missões podem diferir muito em termos das características operacionais (como autonomia, altitude máxima de operação e velocidade máxima ou de cruzeiro). Mas estas características também podem ser alteradas ou adaptadas consoante a configuração de sensores a instalar a bordo, reduzindo de modo considerável as características operacionais. Por esta razão diferentes sistemas ou veículos devem ser empregues de acordo com a missão a executar. O factor de licenciamento e treinamento dos operadores também é determinado de acordo com as capacidades de cada aparelho ou sistema, da sua manobrabilidade e o espaço onde a sua operação irá ser desenvolvida. Bem como do tipo de propulsão e combustível utlizado. A formação técnica do pessoal que irá operar os diversos sistemas é de extrema importância de modo a mitigar os riscos envolvidos nas operações. Para além dos factores como a segurança e privacidade de terceiros (publico e outros utilizadores do espaço aéreo) que têm que ser assegurados, outros aspectos devem ser considerados na operação, nomeadamente as condições atmosféricas, uma vez que condicionam o uso dos veículos e podem interferir nas ligações (control link).
  21. 21. 21 6 Conclusão Os UAS são a promessa fundamental da nova era da aviação com imensos benefícios para a sociedade, no entanto também representam um novo paradigma de risco que deve ser gerido apropriadamente. A inovação é uma peça chave, e muita investigação terá que ser desenvolvida para que o sistema de transportes se vá tornando mais sustentável e eficiente. A utilização de UAS nos campos civil ou no domínio público é uma realidade cada vez mais actual. A afectação dos meios e recursos nunca antes foi tão importante como agora, devido à conjuntura económica global. Estes sistemas possibilitam ao sector dos transportes um vasto leque de aplicações - no caso concreto deste artigo decidi centrar-me apenas em operações de vigilância, auxilio e monitorização de florestas, infra-estruturas rodoviárias e busca em mar e terra de pessoas. A aplicação de UAS nas missões propostas permite com menos recursos a intervenção com um maior grau de abrangência e redundância, que se traduzirá num conjunto de vantagens e benefícios em termos económicos, ambientais e sociais. E em alguns casos duma redução dos custos operacionais sem colocar em causa a eficiência e eficácia das referidas missões. Bem como uma redução ou exclusão do factor humano. Certamente que como qualquer sistema inovador e que assenta num pilar tecnológico cuja dependência nas comunicações remotas e que opera numa zona distante do centro de controlo, têm sempre o factor risco associado, mas esse é o grande desafio que está a ser perseguido pela investigação de modo a mitigar falhas mecânicas, de comunicação ou navegação. Outros riscos podem também ser disseminados com recurso ao treinamento dos operacionais envolvidos. Outros obstáculos no seu desenvolvimento, têm um caracter mais legislativo, onde existe uma necessidade premente de criar um quadro jurídico, que embarque todas as questões de requisitos de certificação, processos e modelos standard dos aparelhos e seus componentes, e de formação e treinamento do pessoal envolvido. A protecção a pessoas e bens também tem que ser devidamente garantida, quer nos aspectos físicos e materiais, mas também as questões relacionadas com a privacidade e protecção de dados e imagens.
  22. 22. 22 7 Bibliografia Bϋlte, A. (2005). The Potencial of Unmanned Air Systems (UAS), Defending World Security. CATUAV Tech Center (CTC). (2014). Obtido em 11 de Maio de 2014, de http://www.catuav.com Clotier, R., Palmer, J.L., Walker. R.A., Fulton, N.L. (2011). Definition of the an airworthiness certification framework for civil unmanned aircraft systems. Safety Science 49 (2011) 871-885. Comissão Europeia COM 144 Final. (2011). Livro Branco, Roteiro do espçao único europeu dos transportes - Rumo a um sistema de transportes competitivo em recursos. Comissão. Corner, A. (2011). Breaking down the barries to UAS deployment. London: UAS Forum. European Commission TREN F2/LT/GF/gcD(2009). (2009). Hearing on Light Unmanned Aircraft Systems (UAS). Directorate_General for Energy and Transport - Directorate F Air Transport. Naughton, R. (2005). Aviation and Aeromodelling - Interdependent Evolutions and Histories. Obtido em Abril de 2014, de The Pioneers, Hargrave: http://www.ctie.monash.edu.au/hargrave/index.htm Neto, L. (2014). Logistica Urbana - uma alternativa e complemento na distribuição com uso de sistemas aéreos não tripulados - U.A.S. Projecto de Dissertação do Mestrado de Planeamento e Operações de Transportes. Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa.2014. Rosa Dias, J. (Abril de 2014). Tekever - a utilização de UAS em operações civis. (L. Neto, Entrevistador) Shaw, Ian G.R. (2013). The Rise of the Predator Empire: Tracing the History of U.S. Drones. Obtido em Abril de 2014, de Understanding Empire: http://understandingempire.wordpress.com/2-0-a-brief-history-of-u-s-drones/ Toscano, M. (2013). Unmanned Systems Roadmap to the Future. Association for Unmanned Vehicle Systems International (AUVSI). U.S. Department of Transportation - Federal Aviation Admnistration. (2013). Integration of Civil Unmanned Aircraft Systems (UAS) in the National Airspace System (NAS) Roadmap. U.S. Department of Transportation - Federal Aviation Administration. USA, Departament of Defense. (2011). Unmanned Systems Integrated Roadmap FY 2011-2036. Valavanis, Kimon P. (2013). Specieal Issue on Current Developments and State-of-art in Unmanned Aircraft Systems. Journal of Intellignet & Robotic Systems, Volume 69, Issue1-4, pp3-4. Viegas, J.M. (2014). Mobilidade Urbana na Encruzilhada: Possibilidades Técnicas e Escolhas Politicas. Palestra no Instituto Superior Téncico, Universidade de Lisboa, Lisboa, 09 de Maio 2014. VOLPE - National Transportation Systems Center. (2013). Unmanned Aircraft Systems (UAS) - Service Demand 2015-2035, literature Review & Projections of Future Usage. U.S. Department of Transportation - Research an Innovative Technology Administration.

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