System for determination of separation minima

Abstract

Tese de mestrado em Engenharia Informática, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2011 No paradigma actual da Navegação Aérea, em que o aumento da densidade do tráfego aéreo é acompanhado pelo crescimento em número e complexidade das infraestruturas de vigilância do espaço aéreo, torna-se imperativo optimizar os recursos de forma a continuar a prestar um serviço de Controlo de Tráfego Aéreo de excelência. Neste contexto surge o conceito de Separação Mínima: a distância mínima a que duas aeronaves se podem encontrar uma da outra, independentemente das suas direcções, sem que a sua segurança ou a segurança de aeronaves terceiras sejam comprometidas. Vários factores são considerados na decisão da Separação Mínima aplicável numa dada situação. Um deles prende-se com a confiabilidade das infra-estruturas de vigilância. É nesse intuito que surge este projecto, que tem como objectivo fornecer aos grupos de estudo de Separação Mínima uma ferramenta de análise da infra-estrutura de vigilância que lhes permita avaliar cada componente da infra-estrutura independentemente e como um todo, mediante certas características com alta relevância para a sua confiabilidade, de acordo com a EUROCONTROL. Em Portugal, o estudo da confiabilidade da infra-estrutura de vigilância está a cargo da secção de Sistemas e Software/Qualidade (SISQUA) do Departamento de Sistemas e Tecnologias de Informação (DSTI) da NAV Portugal. No âmbito desta equipa, foi-me confiada a tarefa, durante estes onze meses, de desenvolver uma aplicação que automatizasse grande parte do estudo sobre confiabilidade das infraestruturas de vigilância, baseada num protótipo desenvolvido em Microsoft Excel no início deste milénio pela coordenadora do SISQUA, a Engenheira Paula Santos. Este projecto, de uma complexidade considerável considerando toda a aprendizagem de novas tecnologias e metodologias e de uma nova área de negócio, envolveu várias etapas, que são descritas neste Relatório de Projecto. De entre as mais complexas, é de destacar a fase da Análise, na qual toda a fase de aprendizagem se inseriu, e em especial o estudo do “Gap”. O estudo do “Gap” recebeu, sem dúvida, muita ênfase ao longo deste projecto, tendo estado na origem de atrasos significativos e consideráveis dores de cabeça; consistiu no estudo da integração e mapeamento de dados entre a versão 7 do software SASS-C (produzido pela EUROCONTROL para estudo da infra-estrutura de vigilância dos estados-membros que dela fazem parte) e a solução a ser desenvolvida. Este projecto seguiu a metodologia interna da NAV Portugal para desenvolvimento de software, definida como POP-20, tal como as boas práticas aprendidas por mim ao longo de cinco anos de estudo académico e de várias experiências profissionais e de investigação académica. Esta metodologia, implementada na NAV Portugal pelo SISQUA, define um processo de desenvolvimento de software iterativo baseado na aproximação de Desenvolvimento Dirigido por Testes (Test-Driven Development), descrevendo para cada fase do processo de desenvolvimento uma etapa da fase de testes (que ocorre em paralelo) com o intuito de a testar. O POP-20 prevê a elaboração de extensa documentação; toda a documentação aplicável a este projecto foi produzida, revista, e aprovada. Foi tomada a decisão de recorrer à framework ASD (Air Situation Display) no contexto do desenvolvimento do projecto. Esta framework, desenvolvida integralmente pela NAV Portugal, expõe um interface gráfico baseado num sistema de plugins orientado para a representação visual de informação sobre o espaço aéreo, nomeadamente trajectórias de aviões em tempo real e planos de voo. No contexto deste projecto, foram desenvolvidos plugins com a lógica necessária, e esses plugins foram integrados na framework ASD para obtenção do resultado final. Aquando da conclusão deste projecto ainda se encontravam pendentes várias validações que não puderam ser executadas devido a inconsistências gravíssimas encontradas na base de dados do SASS-C v7, que tornaram impossíveis as execuções de Testes de Aceitação. No entanto, não deixam de ser evidentes os contributos prestados pelo trabalho desenvolvido ao longo dos onze meses transactos. A NAV Portugal passou a dispor de uma ferramenta extensível e de capacidade escalável que servirá, sem dúvida, para analisar a sua infra-estrutura de vigilância durante muitos anos. Poderá também vir a ser integrada noutras áreas de interesse da NAV Portugal (como Santa Maria) ou de outros prestadores de serviço de Controlo de Tráfego Aéreo, devido à extensa documentação que foi produzida e à modularização da implementação. Por último, e com impactos imediatos, forneceu à comunidade europeia de estudo de infraestruturas de vigilância elações extensivas sobre a mais recente versão do software utilizado no seio desta comunidade para análise das infra-estruturas – o SASS-C. Tenho esperança de que venha também a exercer algum impacto sobre a EUROCONTROL, para que seja dada mais atenção a um software cuja versão mais recente apresenta enormes potencialidades, até agora não realizadas devido a inconsistências e falhas que a tornam inutilizável. In the current paradigm of Air Navigation, in which the increase in airspace density is accompanies by an increase in number and complexity of available Surveillance infrastructures, it becomes imperative to optimize all resources in order to continue to provide excellent services in Air Traffic Control. For this to happen, the separation between aircraft must be kept at a minimum, whilst still abiding by the worldwide security requirements that make us all feel safer on board an airplane than driving our cars. In this context, NAV Portugal’s Surveillance infrastructure analyst Paula Santos has initiated this project in the turn of the millennium by creating a prototype using Microsoft Excel to study the reliability and confidence that available surveillance infrastructures provide. The acclaim her approach received from European peers created the demand for an extensible, scalable solution build using modern technologies which can facilitate the accommodation of changes in the infrastructures, something the prototype did not. The System for Determination of Separation Minima presents the Separation Minima study community with precisely that. It integrates with SASS-C v7’s – EUROCONTROL’s software for evaluation of surveillance data recordings – to present users with valuable graphical data – and more – about each component of the Surveillance System, in separate or in cooperation. Its robust, modular build, allied with the extensive documentation produced during all the stages of software development, will facilitate the introduction of new features by future developers, as well as its adaptation to new types of Surveillance infrastructures and technologies. While at this time the solution has not been fully validated – due to severe conditionings imposed by the discrepancy between SASS-C v7’s data and its predecessor’s, SASS-C v6’s – it is our sincere belief that in the very near future, in cooperation with EUROCONTROL, the System for Determination of Separation Minima will be a vital decision-support tool for the Separation Minima study group in Portugal – and perhaps abroad.

Original document

The different versions of the original document can be found in:

• http://hdl.handle.net/10451/8879

• http://hdl.handle.net/10451/13917,

http://repositorio.ul.pt/handle/10455/6770