Estudo de técnicas de navegação INS/GNSS para uso e extensão no contexto da modernização dos sistemas de CNS-ATM - Alessandro Gonçalves Adinolfi (2013)
O crescente uso de Sistemas de Navegação Global por Satélite-GNSS em Sistemas de Navegação Aeronáutica é uma tendência atual nas comunidades de operação e certificação de aeronaves, sendo parte de um pacote de iniciativas relacionada à modernização do gerenciamento do tráfego aéreo, conhecida como Comunicação, Navegação, Vigilância/Gerenciamento do Tráfego Aéreo CNS/ATM. Esta nova abordagem traz implicações em termos de complexidade de sistemas e requisitos mais rigorosos em termos dos atributos de Sistemas de Navegação, tais como Precisão, Confiabilidade, Disponibilidade e Continuidade, relacionados à operação nestes contextos e esforços para extensão da capacidade operacional. Soluções propostas, tais como sistemas de aumento de precisão baseados em satélite ou em solo dependem dos sinais providos pela constelação GNSS. Isto constitui uma limitação para o uso de tais sistemas para navegação. Por outro lado, Sistemas de Navegação Inercial-INS, sendo independentes de sinais externos, têm um grande potencial de aplicação nestas circunstâncias, além de apresentarem características que podem ser consideradas complementares ao GNSS. Neste trabalho, algumas técnicas de integração INS/GNSS são estudadas para uso e extensão no contexto de CNS-ATM. Para tal: 1) um breve estudo sobre Sistemas de Navegação Aeronáutica no contexto de CNS-ATM foi realizado; 2) Medidas de Efetividade aplicáveis a tais sistemas foram identificadas; 3) um cenário operacional representativo de CNS-ATM foi escolhido e; 4) simulações envolvendo a integração de INS e GPS usando Filtros de Kalman foram realizadas de modo a prover dados para discussão. Foi verificado que: 1) o uso de uma abordagem de Engenharia de Sistemas provê benefícios em termos de melhor definição de atributos e prevenção de mudanças tardias; 2) o uso de integração INS/GPS do tipo fracamente ou fortemente acoplada provê benefícios em termos de Precisão e capacidade de continuar a operação e/ou provê dados de navegação adequados para a extração segura da aeronave em caso de perda total do GPS; 3) o uso de integração INS/GPS do tipo fortemente acoplada provê benefícios adicionais em termos capacidade de continuar a operação e/ou provê dados de navegação adequados para a extração segura da aeronave em caso de perda parcial do GPS; e 4) há indicativos que os atributos de Confiabilidade, Disponibilidade e Continuidade também foram positivamente afetados.