Detecção e resolução de conflitos em ATM utilizando modelagens de trajetórias 4D baseadas em banco de dados NoSQL e algoritmos de busca

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Main Author: Monteiro, Lucas Borges
Publication Date: 2023
Format: Doctoral thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da UnB
Download full: http://repositorio.unb.br/handle/10482/49824
Summary: Tese (Doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2023.
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spelling Detecção e resolução de conflitos em ATM utilizando modelagens de trajetórias 4D baseadas em banco de dados NoSQL e algoritmos de buscaAlgoritmos de computador - buscaNoSQL (Not Only SQL)Tráfego aéreo - gerenciamentoTese (Doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2023.Os avanços tecnológicos aumentaram significativamente a quantidade de dados gerados em vários domínios, incluindo o transporte aéreo. O tratamento correto desse grande volume de dados pode trazer resultados importantes, pois torna a tomada de decisão mais precisa. Neste sentido, com foco no novo paradigma de Operações Baseadas em Trajetórias (TBO) do Gerenciamento de Tráfego Aéreo (ATM), este trabalho apresenta duas modelagens para detecção e resolução de conflitos (CDR): a primeira baseada em banco de dados NoSQL e algoritmos de busca; e a segunda, denominada 4DNavMCTS, que aplica os conceitos de Monte Carlo Tree Search (MCTS) e Modelos de Espaço Vetorial (MEV) também a uma modelagem baseada em banco de dados NoSQL. Os principais objetivos alcançados com a pesquisa foram: i) aumento da segurança para o ATM; ii) processamento de grandes volumes de dados gerados pelo tráfego regional e global em navegação 4D; iii) tratamento de incertezas de fatores humanos e ambientais, como clima e temperatura; e iv) gerenciamento das trajetórias de forma a garantir cenários livres de conflito, mesmo com eventuais intervenções do próprio modelo. Os testes mostraram que a primeira modelagem possibilitou a identificação, no pior caso, de todos os conflitos em no máximo 1,5 milissegundos, e a resolução de todos os conflitos simulados, no cenário mais complexo, isto é, 30 aeronaves com 30 trajetórias para cada aeronave (espaço de busca de 1044 estados possíveis), em 47,6 segundos. Já a segunda abordagem também obteve resultados satisfatórios, com eliminação, em média, de 98,95% das zonas de conflito, com aproximadamente 1/4 das intervenções no espaço aéreo em comparação com o método alternativo.The progress of science and technology has greatly increased the amount of data generated in various fields, including air transportation. Dealing with these massive data correctly will bring important results, because it can make decision-making more accurate. In this sense, focusing on the new paradigm of Trajectory-Based Operations (TBO) of Air Traffic Management (ATM), this work presents two models for conflict detection and resolution (CDR). The first is based on NoSQL database and search algorithms. The second one is called 4DNavMCTS, which also applies the concepts of Monte Carlo Tree Search (MCTS) and Vector Space Model (MEV) to modeling based on a NoSQL database. The main objectives achieved with the research were: i) increased security for the ATM; ii) processing a large amount of data generated by regional and global traffic in four-dimensional navigation; iii) dealing with uncertainties of human and environmental factors such as climate and temperature; and iv) trajectory management to ensure conflictfree scenes, even though the model itself occasionally interferes. The tests shows that the first modeling can identify all conflicts within 1.5 milliseconds in the worst case, and solve all simulated conflicts within 47.6 seconds in the most complicated cases, which include 30 planes with 30 trajectories (search space is 1044 possible states). The second model, 4DNavMCTS, has also achieved good results, eliminating 98.95% of the conflict zones on average. Compared with the alternative method, the intervention in the airspace is about 1/4.Instituto de Ciências Exatas (IE)Departamento de Ciência da Computação (IE CIC)Programa de Pós-Graduação em InformáticaWeigang, LiMonteiro, Lucas Borges2024-08-13T21:09:17Z2024-08-13T21:09:17Z2024-08-132023-05-26info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfMONTEIRO, Lucas Borges. Detecção e Resolução de Conflitos em ATM utilizando modelagens de trajetórias 4D baseadas em Banco de Dados NoSQL e Algoritmos de Busca. 2023. 114 f. Tese (Doutorado em Informática) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023.http://repositorio.unb.br/handle/10482/49824porA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.unb.br, www.ibict.br, www.ndltd.org sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra supracitada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2025-02-27T18:14:25Zoai:repositorio.unb.br:10482/49824Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2025-02-27T18:14:25Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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