Defesa e Segurança no INCT-SEC
Prof. Edson dos Santos MoreiraProf. Onofre Trindade Jr
ICMC/USP
Agenda
• O ICMC-USP• O INCT-SEC • Pesquisa em VTNTs no INCT-SEC• Pesquisa em VANTs no INCT-SEC• O projeto ARARA e VANTs em Desenvolvimento• Aplicações
– Monitoramento ambiental – Defesa– Defesa civil– Segirança Pública e Privada– Agricultura
• Cometários Finais
A Cidade de São Carlos
• Duas universidades públicas e diversas outras de natureza privada
• Polo de indústrias de Alta Tecnologia do Estado de São Paulo
• Maior densidade de doutores (por habitante) do Brasil, entre as maiores do mundo
O ICMC - USP
• ICMC – Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação
• Departamentos:– Matemática– Matemática Aplicada– Sistemas de Computação– Ciência da Computação
O ICMC - USP
• 7 cursos de graduação– Bacharelado em Matemática– Licenciatura em Matemática– Matemática Aplicada Computacional– Estatística– Bacharelado em Ciência da Computação– Bacharelado em Informática– Engenharia de Computação (inter unidades)– Licenciatura em Ciências (inter unidades)
O ICMC - USP
• 2 programas de pós graduação (mestrado e doutorado) – Matemática (conceito CAPES 6)– Ciência da Computação e Matemática Computacional (conceito
CAPES 6)
O ICMC - USP
• Docentes: 135• Alunos de pós-graduação: 362• Alunos de Graduação: 1562• Funcionários: 106
INCT-SEC Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Sistemas Embarcados Críticos
CNPq
• MissãoElevar e agregar habilidades, competências e infra estrutura necessárias para o desenvolvimento de sistemas embarcados críticos, com ênfase para veículos autônomos móveis, de forma a capacitar a academia e a indústria brasileira no ensino, treinamento, pesquisa e desenvolvimento científico-tecnológico em aplicações de relevância e de alto impacto econômico-social em áreas estratégicas do país, a exemplo de aplicações na agricultura, segurança e defesa nacional, aviação e meio ambiente.
INCT-SEC Network
Estabelecer referencia nacional e latino americana
em Sistemas Embarcados Críticos
INCT SECInstituição Pequisadores Alunos Pós
EACH-USP 3
EESC-USP 8 17
ICMC-USP 25 96
POLI-USP 8 6
PUC-RS 15 34
UEM 5 6
UFAM 6
UFG 6 6
UFSCar 20 26
UNESP 1 8
IEASC 2
CTI 4
EMBRAPA 1
INOVA 1
Aeroálcool 1
AGX 2
ORBISAT 1 1
Totais 109 199
INCT-SECINCT-SECEstrutura OrganizacionalEstrutura Organizacional
CoordenaçãoJosé Carlos Maldonado (ICMC-USP)
Vice-CoordenaçãoPaulo Cesar Masiero (ICMC-USP)
INCT-SECEstrutura Organizacional
Comitê Gestor • José Carlos Maldonado (ICMC-USP)• Itana Maria de Souza Gimenes (UEM)• Paulo Cruvinel (CNPDIA – Embrapa)• Heloisa de Arruda Camargo (UFSCAR)• Raimundo da Silva Barreto (UFAM)• João Batista Camargo Jr (Poli-USP)• Avelino Francisco Zorzo (PUC-RS)• João Roberto Moreira Neto (ORBISAT
INCT-SECEstrutura Organizacional
Divisão de P&DEdson dos Santos Moreira (ICMC-USP)
Divisão Administrativa/OperacionalKalinka R. Castelo Branco (ICMC-USP)
Divisão FinanceiraJosé Carlos Maldonado (ICMC-USP)
Divisão de Parcerias Institucionais Onofre Trindade Jr (ICMC-USP)
Pesquisa em VTNTs no INCT-SEC
Duas vertentes:• Sistemas de Guiamento automático para veículos
automotores• Robôs e esquadrões de robôs para aplicações em defesa e
segurança
Direção Assistida por Computador
Detecção de Objetos e Alarme
Direção Assistida por Computador
Testes em campo...Dados do Laser Data (linhas Cinza
Dados GPS Data (pontos azuis)Foco de atenção (janela verde)
Alarmes Falsos:-Árvores - Edifícios
Protótipos de Esquadrões de Robôs Táticos
• IP addresses and the port numbers of the components.
Robots and Sensors
• Pioneer DX and AT• Laser SICK LMS• Erratic Robot• Laser Hokuyo• Cameras on-board with pan-tilt• Wireless Camera• ASR Labs Robot (Under development at São Carlos)
Erratic – Era Mobi
Pioneer DX
Controle Remoto para Aplicações em Segurança
• IP addresses and the port numbers of the components.
Experiments
• Remote Controlling: Pioneer Robot
Robots located at São Carlos, SP (USP) Control located at Porto Alegre, RS (PUC/RS)
• Send Sensorial Data (Video, Sonar, Laser)• Receive Control Commands
It works!
Pesquisa em VANTs no INCT SEC
ARARAUAVs
> Aeronaves> G&C
DefesaSegurançaAgricultura
Meio/ambiente
Aplicações Finais
Aplicações MeioPartida
Tecnologia em SEC
Projetos de Contribuição
Estações de Solo Sensores InteligentesComunicação
O Projeto ARARA - Fases
• Phase 1 – Radio controlled aircraft (model airplanes). Geo-referenced images using on-board GPS. Flights under eyesight range (finished in 2000)
• Phase 2 – Custom designed aircraft. Complete on-board instrumentation. Ground control station. Instrument flights, beyond eyesight range. (finished in 2003)
• Phase 3 – Auto pilot, moving ground control station. (finished in 2006)
• Phase 4 – Novas arquiteturas de hardware e software, processamento de imagens embarcado, novos enlaces de dados e grande autonomia.
Arara / AGplane
Características: Aeronave de reconhecimentoInício de operação: 2005
Autonomia: 4 horasVelocidade: 100~120 Km/h
Operação: Autônoma e Remotamente pilotadoAeronaves em serviço: 6 unidadesHoras de voo total: + 3.500 horas
Aplications: Aerofotografia para agricultura e meio ambiente
SARVANT (INSAR) BRASÍLIA | 04.08.2010
Arara / AGPlane
Estação de Controle em Solo
Quasar
Quasar
Especificações:•Stall Speed (Flaps on): 72 km/h •Cruise speed: 170 a 185 km/h •Maneuver speed: 160 km/h •Never exceeded speed: 242 km/h •Rate of climb: 550 ft/min •Standard range: 1050 km •Max range: 2.400 km •Endurance: 6,8 h•Glide ratio: 15:1 •Service ceiling: 3.050 m •Fuel consumption: 9~12 l/h
VANTsEm Desenvolvimento
SARVANT (INSAR)
MISSÃO Ser líder do mercado de mapeamento de áreas menores que
500 km² nas escalas de 1:2.000 a 1:50.000 até 2012.
FILOSOFIA Facilidade de operação; Baixo custo de operação; Redundância de sistemas; Grande autonomia de voo.
SARVantSARVANT (INSAR) BRASÍLIA | 04.08.2010
Carga Alar: 47 Kg/m² Peso Máximo de Decolagem: 120 Kg Peso Vazio: 35 Kg Carga Paga: 45 Kg Motorização: 2 DLE-222 de 21.5Hp´s cada Velocidade de Estol (Com flaps; ISA): 72
Km/h Velocidade Cruzeiro (8.000Pés; ISA+10): 200
Km/h Autonomia de Cruzeiro: 30.5 Horas Alcance de Cruzeiro: 6.100 Km Razão de Subida: 2.000 Pés/min
SARVant
BRASÍLIA | 04.08.2010
Cartografia Bandas P/X
Banda XModelo Digital de Terreno
Resolução: 0.10m
P BandModelo Digital de Terreno
Resolução: 1m
Tornar os VANTs parte indistinguível da frota de aeronaves convencionais: Controle e compartilhamento do espaço aéreo; Confiabilidade de voo; Normas e procedimentos de projeto, construção e operação.
Cenários: Espera-se no prazo de 5 a 10 anos que o cenário acima seja verdadeiro; Espera-se no prazo de 10 a 20 anos que as únicas aeronaves tripuladas sejam aquelas para transporte de passageiros.
Ações: Divisão dos sistemas entre VANTs e VANCs (Veículos Aéreos não Controlados) impondo-se aos VANCs limites máximos de peso, alcance, altitude de voo e áreas com restrição de operação. VANCs autônomos já são realidade no mercado de brinquedos! VANTs devem ser certificados seguindo os mesmos procedimentos utilizados para aeronaves convencionais. VANTs não certificados não devem compartilhar o espaço aéreo.
Aviônica para VANTsDesafios
SARVANT (INSAR) BRASÍLIA | 04.08.2010
Navegação e controle de vôo Piloto automático, sistema de navegação, GPS, INU, IMU.
Payload Sensores e sensores inteligentes.
Comunicação Telecomando, telemetria, dados em tempo real (ex. vídeo), ar-terra e ar-ar.
Compartilhamento com o espaço aéreo Transponder, ADS-B, TCAS III.
Condições atmosféricas e dispositivos anti-colisãoDTM e geopolítica
Aviônica para VANTsSistemas em Desenvolvimento/Integração
SARVANT (INSAR)
Sistemas de Navegação e Controle em Desenvolvimento
System Low cost High performan
ce
High reliabili
ty
RTCA certifiable
Comments
Tiriba X Single board, low cost for VANCs
SarVant XSystem redundancy, improved reliability
SGA3
XHigh speed, adaptive control, for drones
CGS-A1 (Fraunhofer iniciative)
X X X
Safety Engineering,RTCA compliant, Airspace coordination
SARVANT (INSAR) BRASÍLIA | 04.08.2010
2004 2013
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
2009 - 2010
Tiriba2010 - 2013
CGS-A1
2008 - 2011
SGA3
2008 - 2011
SarVant
2004 - 2006
AGPlane
Sistemas de Navegação e ControleRoadmap
SARVANT (INSAR) BRASÍLIA | 04.08.2010
Monitoramento AmbientalSARVANT (INSAR) BRASÍLIA | 04.08.2010
Monitoramento Ambiental
Defesa
Planejamento da Missão
• Missão: reconhecimento de terreno
• Altitude de voo: 300m AGL
• Area: 800ha• Tempo de Voo: 1h20m• Tamanho de pixel: 7cm
Imagens
Mosaico
Mosaico
Pontos de Interesse
Pontos de Interesse
Agricultura
Mapeamento TemáticoClass %
Crop 65,5
Weed 1,2
Straw 7,8
Soil 25,5
Falhas na Cultura de Cana
Falhas na Cultura de Cana
Falhas na Cultura de Cana
Qualidade do Plantio
Comentários Finais
As duas aplicações meio mais importantes do INCT – SEC são VANTs e VTNTs
As aplicações fim mais importantes:• Defesa• Segurança pública e privada• Agricultura• Meio ambiente
Comentários Finais
A utilização de VANTs e VTNTs levanta uma série de questões sobre segurança, sobre diversos pontos de vista:
•Segurança de voo (no espaço aéreo compartilhado)•Segurança de voo (no espaço terrestre sobrevoado)•Segurança de dados de telemetria, telecomando e dados•Violações de privacidade•Segurança de utilização (uso indevido)
Comentários Finais
Forte no:•Conhecimento adquirido no desenvolvimento de VTNTs e VANTs•Congregação em rede de instituições de norte a sul do país•Congregação em rede de indústrias inovadoras nas áreas fim
Foco no desenvolvimento de SEC certificáveis, principalmente para aplicações das indústrias aeronáutica e automobilística.
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