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Title in Portuguese: Desenvolvimento e avaliação de desempenho do software CAPLAN para previsão de colisões no espaço aéreo
Author: Pinho, Felipe da Silva
Advisor(s): Callado, Arthur de Castro
Keywords: Sistemas de controle de tráfego aéreo
Vigilância
ADS-B
Software - avaliação de desempenho
Issue Date: 2016
Citation: PINHO, Felipe da Silva. Desenvolvimento e avaliação de desempenho do software CAPLAN para previsão de colisões no espaço aéreo. 2016. TCC (Graduação em Sistemas de Informação) - Universidade Federal do Ceará, Campus de Quixadá, Quixadá, 2016.
Abstract in Portuguese: Este trabalho apresenta uma avaliação do desempenho do software de detecção de colisão entre aeronaves que fará parte do sistema de monitoramento aéreo do projeto Radar Livre, um projeto da Universidade Federal do Ceará em seu campus de Quixadá. Este projeto baseia-se na tecnologia ADS-B, um método moderno de compartilhamento de informações entre aeronaves, para alimentação de seus dados. O software de previsão de colisão proposto, CAPLAN, funcionará em uma base de dados centralizada e exige um algoritmo de previsão de colisões rápido e preciso. Além disso, a implementação de tal sistema requer técnicas de otimização que o permitam processar uma grande quantidade de dados de aeronaves obedecendo a restrições de consumo de memória e de tempo de processamento que se adequem às necessidades de um sistema de previsão de colisões em tempo real. Através de pesquisas em trabalhos existentes, foi selecionado um algoritmo de previsão de colisão que analisa a iminência de colisão entre apenas duas aeronaves por vez. Tal algoritmo foi integrado ao módulo CAPLAN, restando a tarefa de aplicá-lo de forma eficiente aos dados sobre as milhares de informações de aeronaves recebidas diariamente pelo sistema. As técnicas de otimização implementadas no software são: Multiprocessamento Simétrico, que promove uma paralelização do processamento total do software, dividindo-o entre os processadores disponíveis no sistema; Divisão do Espaço Aéreo em Áreas, técnica que classifica as aeronaves em regiões e verifica a iminência de colisões apenas em áreas vizinhas, impedindo que aeronaves muito distantes sejam analisadas; e Raio Mínimo de Verificação, que, semelhante à técnica anterior, propõe uma distância mínima para que duas aeronaves sejam verificadas entre si na busca de colisões futuras. Cada uma dessas técnicas está detalhada da seção 4 deste trabalho. A performance do software desenvolvido foi avaliada pela técnica Trace-based Simulation, que é amplamente utilizada na Ciência da Computação para fazer simulações e observações durante a execução de um programa e assim medir os recursos gastos, procurar possíveis falhas e avaliar seu desempenho. Os resultados do experimento mostraram que o software é viável para compor o sistema Radar Livre desde que o mesmo trabalhe com uma quantidade máxima de 33000 aeronaves simultaneamente, o que não representa um obstáculo pois o sistema opera atualmente abrangendo a área do estado do Ceará e não recebe dados de um número de aeronaves suficiente para extrapolar esse limite.
Abstract: This paper presents an evaluation of the performance of collision detection software between aircraft that will be part of the air monitoring system of the Radar Livre project, a project of the Federal University of Ceará at its Quixadá campus. This project is based on ADS-B technology, a modern method of sharing information between aircraft, to feed their data to diverse systems. The proposed collision prediction software, CAPLAN, will work in a centralized database and requires a fast and accurate collision prediction algorithm. In addition, the implementation of such a system requires optimization techniques that allow it to process a large amount of aircraft data obeying memory consumption and processing time constraints that fit the needs of a real-time collision prediction system. Through research in existing works, a collision prediction algorithm was selected that analyzes the imminence of a collision between only two aircraft at a time. This algorithm was integrated to the CAPLAN module, leaving the task of applying it efficiently to the data on the thousands of aircraft information received daily by the system. The optimization techniques implemented in the software are: Symmetric Multiprocessing, which promotes a parallelization of the total processing of the software, dividing it among the processors available in the system; Division of Airspace in Areas, a technique that classifies aircraft into regions and verifies the collision imminence only in neighboring areas, preventing very distant aircraft from being analyzed; And Minimum Verification Radius, which, similar to the previous technique, proposes a minimum distance for two aircraft to be verified among themselves in the search for future collisions. Each of these techniques is detailed in section 4 of this paper. The performance of the developed software was evaluated by the Trace-based Simulation technique, which is widely used in Computer Science to make simulations and observations during the execution of a program and thus measure the resources spent, look for possible faults and evaluate their performance. The results of the experiment showed that the software is feasible to compose the Radar Livre system since it works with a maximum quantity of 33000 aircraft simultaneously, which does not represent an obstacle because the system currently operates covering the area of the state of Ceará and does not receive enough aircraft data to exceed that limit.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/24952
metadata.dc.type: TCC
Appears in Collections:SISTEMAS DE INFORMAÇÃO - QUIXADÁ - TCC

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