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UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA
ROGERIO CUNHA FERREIRA
A EVOLUÇÃO DA VIGILÂNCIA AÉREA NO BRASIL E A CONTRIBUIÇÃO DO
SISTEMA ADS-B E MULTILATERAÇÃO PARA A SEGURANÇA OPERACIONAL
PALHOÇA
2020
ROGERIO CUNHA FERREIRA
A EVOLUÇÃO DA VIGILÂNCIA AÉREA NO BRASIL E A CONTRIBUIÇÃO DO
SISTEMA ADS-B E A MULTILATERAÇÃO PARA A SEGURANÇA
OPERACIONAL
Monografia apresentada ao Curso de
graduação em Ciências Aeronáuticas, da
Universidade do Sul de Santa Catarina, como
requisito parcial para a obtenção do título de
Bacharel.
Orientador: Prof. Esp. Orlando Flávio Silva
PALHOÇA
2020
ROGERIO CUNHA FERREIRA
A EVOLUÇÃO DA VIGILÂNCIA AÉREA NO BRASIL E A CONTRIBUIÇÃO DO
SISTEMA ADS-B E A MULTILATERAÇÃO PARA A SEGURANÇA
OPERACIONAL
Esta monografia foi julgada adequada à
obtenção do título de Bacharel em Ciências
Aeronáuticas e aprovada em sua forma final
pelo Curso de Ciências Aeronáuticas, da
Universidade do Sul de Santa Catarina.
Palhoça, 23 de novembro de 2020.
Professor orientador: Orlando Flávio Silva
Universidade do Sul de Santa Catarina
Prof. Dr. Anderson Da Silveira Universidade do Sul de Santa Catarina
Dedico este trabalho à minha filha Ana que
nascerá junto com a conclusão do meu curso.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente, gostaria de agradecer à Deus que me deu energia e capacidade para
conseguir concluir esse trabalho que representa o fechamento de mais um capítulo na minha
biografia.
À minha esposa, Carolina, por ter tido paciência para me acompanhar e sempre me
apoiar nessa jornada, inclusive por ter participado e opinando neste trabalho.
Aos meus pais, Joaquim e Rachel, e às minhas irmãs, Cinthia e Nathália, por sempre
me incentivarem à distância nesse meu sonho de ter a aviação como profissão.
Especialmente, não posso deixar de enaltecer a minha sogra, Carmen Silvia, que
me apoia incondicionalmente nas minhas escolhas e o meu sogro, Paulo Emílio, que me
incentivou a seguir a formação acadêmica e me estimulou a me graduar bacharel em ciências
aeronáuticas.
E por último, mas não menos importante, gostaria de ressaltar a participação do
meu orientador, Orlando, que sempre foi solícito, prestativo e pertinente em suas
recomendações. É muito gratificante contar com um professor tão qualificado e dedicado. Sem
dúvidas sua orientação foi fundamental.
“A persistência é o caminho do êxito” (CHARLES CHAPLIN).
RESUMO
O Sistema Automático de Transmissão e Vigilância ou Automatic Dependent Surveillance –
Broadcast (ADS-B) é uma tecnologia de monitoramento que pode mudar drasticamente a
maneira como as aeronaves são rastreadas no espaço aéreo. Com esse sistema, as aeronaves
transmitem informações completamente essenciais para o monitoramento da segurança do
espaço aéreo além de facilitar a fluidez do tráfego. Dispensando instalações gigantes e com
custos elevados, o sistema ADS-B transmite aos controladores informações como posição,
velocidade, altitude entre outras com extrema precisão. O ADS-B tem o potencial de
aumentar a capacidade do tráfego aéreo, melhorar a eficiência, reduzir custos e otimizar a
segurança operacional. O objetivo geral desta pesquisa foi conhecer a tecnologia ADS-B e
multilateração e suas vantagens para a segurança operacional, bem como, analisar os
benefícios que ocorrerão com a sua implementação em todo o território nacional atendendo
o crescimento da demanda da malha aérea. A presente pesquisa tem carácter exploratório,
com procedimento bibliográfico e documental e com abordagem qualitativa.
Palavras-chave: ADS-B. Radar. Tráfego Aéreo. Multilateração.
ABSTRACT
The Automatic Dependent Surveillance - Broadcast (ADS-B) is a monitoring technology that
can drastically change the way aircraft are tracked in airspace. With this system, aircraft
transmit information that is completely essential for monitoring the safety of airspace and
besides contributing to the fluidity of air traffic. No longer needing giant installations with
high costs, with the ADS-B system, the controllers receive information such as position, speed,
altitude and others with high precision. ADS-B has the potential to increase traffic capacity,
improve efficiency, reduce costs and improve airspace safety. The general objective of this
research was to know the ADS-B and multilateration technology and its advantages for
operational security, as well as to analyze the benefits that will occur with its implementation
throughout the national territory, meeting the growing demand of the air network. The present
research has an exploratory character, with bibliographic and documentary procedure and with
a qualitative approach.
Keywords: ADS-B. Radar. Air Traffic. Multilateration.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Ilustração do Uso de Balões de Ar Quente .......................................................... 13
Figura 2 – Exemplo do Funcionamento do TIS-B ................................................................. 32
Figura 3 – Exemplo do Funcionamento do ADS-R ............................................................... 33
Figura 4 - Garmin G 1000 Representando Aeronaves com Proas Convergentes .................. 33
Figura 5 - Exemplo do Funcionamento do FIS-B .................................................................. 34
Figura 6 – Indicador de Altitude com Tráfego ADS-B e Clima Instalado no Painel ............ 35
Figura 7 – Dados ADS-B do Piper Cherokee......................................................................... 36
Figura 8 – Dados do Percurso Voado Pela Aeronave Acidentada no Oceano Atlântico ....... 37
Figura 9 – Diagrama do Procedimento de Aproximação de Descida Contínua .................... 38
Imagem 1 – Robert Watson-Watt ........................................................................................... 14
Imagem 2 – Placa Localizada no Sítio onde Instalou-se o Primeiro RADAR ....................... 14
Imagem 3 – Escola de Aviação Militar Campo dos Afonsos Rio de Janeiro-RJ 1937 .......... 21
Imagem 4 – Radar Primário PSR ........................................................................................... 24
Imagem 5 – Radar Secundário SSR ....................................................................................... 25
Imagem 6 – Bendix-/King KT7.............................................................................................. 26
Imagem 7 – Garmin GTX 327 ............................................................................................... 27
LISTA DE SIGLAS
ADS-B – (Automatic Dependent Surveillance - Broadcast) Vigilância Automática
Dependente– Radiodifusão
ADS-C – (Automatic Dependent Surveillance – Contract) Vigilância Automática Dependente–
por Contrato
ADS-R – (Automatic Dependent Surveillance – Rebroadcast) Vigilância Automática
Dependente de Retransmissão
AIRMET - (Airman Meteorological Information) Informações Meteorológicas aos Aero
navegantes
ANAC – Agência Nacional de Aviação Civil
ASDE – (Airport Surface Detection Equipment) Equipamento De Detecção De Superfície De
Aeroporto
ATC – (Air Traffic Control) Controle de Tráfego Aéreo
ATCRBS – (Air Traffic Control Radar Beacon System) Sistema de Controle Radar
ATM – (Air Traffic Management) Gerenciamento de Tráfego Aéreo
ATS – (Air Traffic Service) Serviço de Tráfego Aéreo
CDA - (Continuous Descent Approach) Aproximação de Descida Contínua
CINDACTA I – Primeiro Centro Integrado de Defesa e Controle de Tráfego Aéreo
CNS – (Communication, Navigation, Surveillance) Comunicação, Navegação, Vigilância
DECEA - Departamento de Controle do Espaço Aéreo
FAA – (Federal Aviation Administration) Administração Federal de Aviação
FANS – (Future Air Navigation System) Sistema de Navegação Aérea do Futuro
FIS-B – (Flight Information Services Broadcast) Serviço de Informação de Voo Radiofusão
GNSS – (Global Navigation Satellite System) Sistema Global via Satélite
GPS – (Global Positioning System) Sistema Global de Posicionamento
IATA – (International Air Transport Association) Associação Internacional de Transporte
Aéreo
ICAO – (Internacional Civil Aviation Organization) Organização Internacional de Aviação
Civil
IFF – (Identification Friend or Foe) Identificação, Amigo ou Inimigo
METAR – (Meteorological Aerodrome Report) Informe Meteorológico de Aeródromo
MLAT – (Multilateration) Multilateração
MODO-S – (transponders extended squitter.)
MUSAL- Museu Aeroespacial
OACI - Organização de Aviação Civil Internacional
PRM – (Precision Runway Monitoring) Monitoramento de Pista de Precisão
PSR – (Primary Surveillance Radar) Radar de Vigilância Primário
RADAR – (Radio Detection and Ranging) Detecção e alcance de Rádio
RDF – (Radio Detection Finder) Busca via Rádio Detecção
RPK – (Revenue Passenger Kilometer) Passageiro por Quilómetro
RU - (Remote Unit) Unidade Remota
SIGMET – (Significant Meteorological Information) Informações Meteorológicas
Significantes
SISCEAB - Sistema de Controle do Espaço Aéreo Brasileiro
SIRIUS – Programa Brasileiro de Gerenciamento de tráfego aéreo
SMR – (Surface Movement Radar) Radar de Movimento de Superfície
SSR – (Secondary Surveillance Radar) Radar de Vigilância Secundário
TAF – (Terminal Aerodrome Forecast) Previsão Meteorológica de Aerodromo
TCAS – (Traffic and Collision Avoidance System) Sistema Anti Colisão
TIS-B – (Traffic Information Service - Broadcast) Serviço de Informação de Tráfego
Radiofusão
UAT – (Universal Access Transceiver) Transmissor de Acesso Universal
WAM – (Wide Area Multilateration) Multilateração de Área Ampla
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................................ 13
1.1 UMA BREVE HISTÓRIA DA VIGILÂNCIA AÉREA.........................................................13
1.2 PROBLEMA DE PESQUISA ............................................................................................... 17
1.3 OBJETIVOS ................................................................................................................................ 17
1.3.1 Objetivo Geral .......................................................................................................................... 17
1.3.2 Objetivos Específicos .............................................................................................................. 17
1.4 JUSTIFICATIVA................................................................................................................... 17
1.5 METODOLOGIA ....................................................................................................................... 18
1.5.1 Natureza da Pesquisa e Tipo de Pesquisa ........................................................................... 18
1.5.2 Materiais e Métodos ............................................................................................................ 19
1.5.3 Procedimentos de Coleta de Dados .................................................................................... 19
1.5.4 Procedimentos de Análise de Dados ...................................................................................... 19
1.6 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO ........................................................................................ 19
2 REFERENCIAL TEÓRICO ...................................................................................................... 21
2.1 VIGILÂNCIA AÉREA .............................................................................................................. 21
2.2 CATEGORIAS DE VIGILÂNCIA ........................................................................................... 23
2.3 RADAR (PSR, SSR, MODO-S) .............................................................................................. 24
2.4 TRANSPONDER ............................................................................................................. 26
2.5 MULTILATERAÇÃO .......................................................................................................... 27
2.6 ADS-B .......................................................................................................................................... 28
2.7 APLICAÇÃO EM SUPERFÍCIE .......................................................................................... 29
2.8 APLICAÇÃO EM ÁREA TERMINAL ................................................................................ 30
2.9 MONITORAMENTO DE ÁREA AMPLA ....................................................................... 30
2.10 APROXIMAÇÃO DE PRECISÃO ..................................................................................... 31
2.11 CONSCIÊNCIA SITUACIONAL ....................................................................................... 32
2.12 INFORMAÇÃO METEOROLÓGICA EM VOO .............................................................. 34
2.13 AUXÍLIO EM BUSCA E SALVAMENTO ....................................................................... 35
2.14 GERENCIAMENTO DE RUÍDOS E CONTROLE DE EMISSÕES DE POLUENTES . 37
3 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS .................................................. 39
3.1 BENEFÍCIOS EVIDENTES PARA O DECEA ................................................................. 39
3.2 DESVANTAGENS PARA O DECEA ............................................................................... 40
3.3 BENEFÍCIOS EVIDENTES PARA OS PILOTOS ........................................................... 40
3.4 DESVANTAGENS PARA OS OPERADORES ............................................................... 40
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS.............................................................................................41
REFERÊNCIAS 43
13
1 INTRODUÇÃO
1.1 UMA BREVE HISTÓRIA DA VIGILÂNCIA AÉREA
Segundo os registros do National Air and Space Museum, Smithsonian Institution,
o primeiro formato de vigilância aérea relatado na literatura aconteceu em 1794, quando os
franceses utilizaram balões de ar quente para reconhecimento aéreo das atividades de seus
inimigos durante conflito com a Áustria. Esse reconhecimento contribuiu sobremaneira para a
vitória francesa.
Figura 1 -Ilustração do Uso de Balões de Ar Quente para Reconhecimento Aéreo.
Fonte: Smithsonian National Air and Space Museum (Acesso em: 12 mai 2020).
Já o primeiro dispositivo primitivo utilizando ondas eletromagnéticas que se tem
conhecimento foi construído em 1904, por Christian Hülsmeyer na Alemanha. Porém, naquela
época não havia utilidade prática para o dispositivo de baixa precisão, sua construção era difícil,
e o sistema de detecção de eco era ineficiente. (BAUER, 2004).
Entretanto, em 1934, Pierre David, revisando a teoria eletromagnética, encontrou
o estudo realizado pelo alemão, e iniciou, então, experiências para o desenvolvimento de um
sistema de detecção por ondas de rádio de alta frequência, eficiente para a localização de aviões.
Simultaneamente, Henri Gutton e Maurice Ponte, conseguiram criar um dispositivo de detecção
que funcionou com grande precisão. (BARRETT, 2000).
14
Um ano depois, o engenheiro inglês, Robert Watson-Watt, estava trabalhando em
um tipo de “Raio da Morte”, que poderia destruir aviões inimigos usando ondas de rádio.
Contudo, sua invenção evoluiu para o aparelho no qual realizou as primeiras demonstrações
com sistemas de Detecção e Telemetria por Rádio (“Radio Detection and Ranging“ - RADAR)
de solo e aéreos, sendo ele o primeiro a aplicar esta tecnologia com sucesso. (BBC NEWS
BRASIL, 2017).
Os radares foram uma vantagem estratégica dos ingleses na Segunda Guerra
Mundial na previsão de ataques inimigos, possibilitando o alarme da população e diminuindo
imensamente o número de mortes, apesar do bombardeio constante efetuado pelos alemães. Os
Radares também foram utilizados como estações móveis, denominadas Chain Home Low
(CHL), capazes de detectar aeronaves sobrevoando a baixas altitudes. Além disso, também
colocaram em operação um sistema denominado Identification Friend or Foe, identificando e
diferenciando aliados e inimigos. (BBC NEWS, 2014).
Imagem 1 - Robert Watson-Watt.
Fonte: BBC NEWS BRASIL (2017).
Imagem 2 – Placa no Sítio onde Instalou-se o Primeiro RADAR.
Fonte: BBC NEWS (2014).
15
No início, os RADARES, eram denominados com o acrônimo RDF (Radio
Detection Finder - Busca por Rádio Detecção) e com o decorrer da guerra o nome foi
modificado para RADAR. (BRASIL, 2017).
O RADAR revelou-se uma ferramenta capaz de identificar dados relacionados às
quatro dimensões de um alvo: distância; tamanho; posição e altitude. Contudo, foi necessário
treinar operadores para manejar e realizar os cálculos necessários com rapidez. Além disso,
dificuldades para determinar a altitude das aeronaves persistiram durante toda a guerra, para
ambos os lados, pois este dado deveria ser conseguido com a conexão entre várias antenas,
sendo consequentemente, mais difícil de obtê-lo. (BRASIL, 2017).
Os primeiros radares de navegação aérea no Brasil foram instalados na década de
50 e eram tridimensionais e de aproximação de precisão, instalados na Base Aérea de Santa
Cruz-RJ, e em seguida na Base Aérea de Canoas-RS. Já o primeiro radar de controle de tráfego
aéreo civil no Brasil foi instalado em 1957, em Brasília. Nas duas décadas seguintes, foram
instalados os radares ASR-7 em Congonhas, Galeão, Manaus, Porto Alegre e na Base Aérea de
Pirassununga. (BRASIL, 2017).
Desde então, foi criada no país uma infraestrutura para a fabricação e suporte
logístico de radares primários e secundários. Essa implantação se deu através de uma
subsidiária brasileira da empresa francesa Thales, a Omnisys, que fabricou todos os radares
primários de rota em operação no Brasil, além de ter exportado dezenas desses radares para
países da Europa, Ásia e América do Sul. (BRASIL, 2017).
Embora esta tecnologia tenha suprido as necessidades no passado, tanto de
vigilância de voos civis quanto militares, mantendo a fluidez e a segurança na separação das
aeronaves, o aumento do número de voos e dos custos de manutenção tornaram esta ferramenta
obsoleta, exigindo algo mais moderno e eficiente. (ICAO, 2000).
No início da década de 80, as limitações do sistema de transporte aéreo foram
reconhecidas pela Organização da Aviação Civil Internacional (OACI). Assim, em 1983, foi
criado o “Comitê sobre o Sistema de Navegação Aérea do Futuro” FANS, com a finalidade de
identificar, estudar e avaliar novos conceitos e tecnologias e fazer recomendações para o
desenvolvimento coordenado e evolutivo da navegação aérea, em um horizonte de 25 anos. O
Comitê FANS concluiu que a exploração da tecnologia de satélites era a única solução viável
para superar as limitações dos sistemas atuais. (ICAO, 2000).
Assim sendo, em 1991, foi aprovado pela 10ª Conferência de Navegação Aérea da
OACI (ANC/10) o Conceito Communication Navigation Surveillance Air Traffic Management
(CNS/ATM), que surgiu da necessidade de se reestruturar o transporte aéreo, frente às aparentes
16
limitações dos atuais sistemas de controle e diante de um futuro promissor e crescente para o
mercado de aviação. (ICAO, 2000).
Já em 1998, após examinar as revisões sobre os aspectos técnicos, econômicos,
legais e institucionais propostos ao “Plano de Transição Global para os Sistemas CNS/ATM”,
documento elaborado em decorrência das decisões da ANC/10, foi promulgado, então, o “Plano
Global de Navegação Aérea para os Sistemas CNS/ATM”. (ICAO, 2000).
Em 2003, na 11ª Conferência de Navegação Aérea, considerando os progressos e
as dificuldades encontradas pelos estados e grupos regionais de planejamento e implementação,
foi aprovado o Conceito Operacional ATM Global, com o intuito de torná-lo referência. (ICAO,
2000).
O conceito de Vigilância Automática Dependente (ADS), no qual uma aeronave
transmite, automaticamente, para o Centro de Controle de Tráfego Aéreo, a sua posição e
outros dados de relevância, como por exemplo, a sua intenção de curso, a sua velocidade e
as condições de tempo local, foi desenvolvido com o intuito de otimizar a navegação aérea.
O posicionamento de cada aeronave é então apresentado para o controlador de uma maneira
similar à atual tela do radar. Entre 1999 e 2006, a Federal Aviation Administration (FAA)
conduziu o Programa Capstone no Alasca. Neste programa, os aviônicos ADS-B foram
fornecidos aos operadores no Alasca para conduzir uma primeira avaliação em grande escala
do sistema. (AOPA, 2017).
A implementação do primeiro sistema de multilateração de superfície do mundo foi
realizado em 1999, na República Tcheca. Também, foi lá, em 2002, que o primeiro sistema de
área ampla do mundo foi instalado. Já em 2006, o país passou a implementar o primeiro sistema
combinado de vigilância de superfície e área ampla do mundo. Essas realizações inovadoras
apresentaram as diversas possibilidades que a multilateração oferece como sendo uma
alternativa comprovada ao radar tradicional e uma transição perfeita para o ADS-B.
(CREATIVERGE, 2007)
Neste contexto histórico, pode-se observar que o ADS-B é uma poderosa
ferramenta, que visa sobretudo aumentar a segurança em voo e no solo, reduzir tempos de voo
e eventuais atrasos, contribuindo, portanto, para uma maior poupança de combustível e menores
emissões poluentes.
17
1.2 PROBLEMA DE PESQUISA
Seria o sistema ADS-B e a multilateração o futuro do gerenciamento do tráfego
aéreo brasileiro em expansão?
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 Objetivo Geral
Conhecer a tecnologia de vigilância e navegação aérea, ADS-B e multilateração e
suas vantagens para a segurança operacional, e analisar os benefícios que ocorrerão com a sua
implementação em todo o território nacional atendendo o crescimento da demanda da malha
aérea.
1.3.2 Objetivos Específicos
a) Caracterizar o funcionamento do ADS-B e Multilateração.
b) Explicar os benefícios do uso e implementação do ADS-B e Multilateração.
c) Identificar vantagens do uso do ADS-B para a segurança operacional no
Brasil.
d) Expor a contribuição da tecnologia para a prevenção de acidentes na aviação
brasileira.
1.4 JUSTIFICATIVA
É notório que o tráfego aéreo continua crescendo em grandes proporções em todo
o mundo, e esta grande demanda deve se enquadrar nos altos níveis de segurança que a aviação
mundial possui hoje. Em 2019, a Associação Internacional de Transporte Aéreo (IATA)
anunciou um crescimento global do tráfego aéreo de passageiros de 4,2% em relação ao ano
anterior, demanda esta medida em passageiros-quilômetros pagos transportados, ou RPKs. É
evidente que este crescimento gera sobrecarga nos sistemas de gerenciamento de tráfego aéreo.
Em contrapartida, atualmente no território nacional são utilizados sistemas que possuem
tecnologias de vigilância aérea bem antigos, criados na II Guerra Mundial, sistemas estes
baseados em contato RADAR.
O tráfego aéreo continuará a crescer no Brasil e no mundo, desafiando o setor a
melhorar continuamente a segurança e a eficiência. Os operadores de aeronaves esperam um
gerenciamento de tráfego aéreo aprimorado que ofereça benefícios proporcionais aos
investimentos em equipamentos, certificação e treinamento de aeronaves.
18
O sistema ADS-B tem o potencial de revolucionar a vigilância de serviços de
tráfego aéreo (ATS) no setor de aviação. Permitirá a vigilância global do ATS, e oferecerá
oportunidades para melhorar a segurança, eficiência e interoperabilidade entre os prestadores
de serviços de navegação aérea nos níveis estadual, regional e global.
O uso do ADS-B também contribuirá com o consumo de combustível devido à
redução da separação entre aeronaves e a possibilidade de utilizar rotas ótimas. O aumento da
eficiência tende a proporcionar a redução da queima de combustível e menor emissão de gases
de efeito estufa. Como resultado, a melhoria da eficiência contribui para os compromissos
internacionais de redução do impacto ambiental da indústria da aviação.
Além disso, o mercado da aviação é impactado diretamente com a variação de
preços do barril de petróleo e inclusive a variação da moeda. A variação dos preços do petróleo
nos mercados internacionais influencia de forma decisiva os custos de transporte, os quais estão
diretamente ligados ao preço do barril de petróleo. Sendo assim, o uso do ADS-B pode impactar
positivamente também no preço final das passagens para os usuários.
Atualmente, o DECEA é responsável pela cobertura aérea de uma área de cerca de
22 milhões de quilômetros quadrados, compreendendo os 8,5 milhões de quilômetros
quadrados do território nacional e mais 13,5 milhões de quilômetros quadrados sobre a área
oceânica. Diante disso, fica claro que num país com as dimensões continentais e o importante
posicionamento geográfico do Brasil -compreendendo rotas para os continentes Europeu e
Africano- e diante da possibilidade iminente de crescimento do tráfego no território nacional, é
imprescindível que a vigilância aérea seja tecnologicamente renovada. O sistema ADS-B é sem
dúvida o futuro que almejamos.
Este trabalho de pesquisa, portanto, se propõe a fundamentar as bases necessárias
para o conhecimento desta tecnologia e as vantagens e desvantagens de sua implementação no
Brasil.
1.5 METODOLOGIA
1.5.1 Natureza da Pesquisa e Tipo de Pesquisa
A presente pesquisa caracteriza-se como exploratória, com procedimento
bibliográfico e documental e com abordagem qualitativa.
Deste modo, a pesquisa visa a uma investigação teórica profunda sobre a evolução
da vigilância aérea no Brasil, o Sistema ADS-B e a multilateração, através a coleta de dados
19
em artigos, trabalhos acadêmicos, sites de órgãos públicos e de empresas privadas
relacionadas à área, revistas, entre outros. E após a abordagem qualitativa dos dados colhidos,
pretende-se identificar e discutir os benefícios para a segurança operacional no território
nacional.
1.5.2 Materiais e Métodos
Os materiais a serem analisados foram:
a) Bibliográficos: preferencialmente utilizando periódicos, trabalhos acadêmicos
e revistas especializadas que descrevem a evolução do controle de tráfego aéreo
mundial e nacional, a modernização dos sistemas de vigilância, a implementação
do ADS-B como possível substituto dos radares convencionais, bem como suas
vantagens e possíveis riscos verificados
b) Documentais: referenciando documentos relevantes à aviação civil mundial e
nacional, publicados por autarquias como a OACI, Organização da Aviação Civil
Internacional, ANAC, Agência Nacional de Aviação Civil e FAA, Federal
Aviation Administration.
1.5.3 Procedimentos de Coleta de Dados
Foi realizado um roteiro de coleta de dados através da pesquisa qualitativa dos
materiais colhidos, atendendo os critérios estipulados nos objetivos específicos desta pesquisa.
A coleta de dados visou reunir as informações para uso secundário após definida a
problematização, objetivos geral e específicos.
1.5.4 Procedimentos de Análise de Dados
Os dados colhidos foram analisados tendo como norte os objetivos específicos
deste trabalho e foram apresentados por meio de texto estruturado em seções primárias e
secundárias e terciárias, além de imagens ilustrativas, e posteriormente foram avaliados e
criticados de acordo com a fundamentação teórica recolhida, finalmente, na última seção foi
alcançado o objetivo proposto neste ensaio.
1.6 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO
O presente trabalho foi desenvolvido para atingir os objetivos pretendidos, sendo
estruturado da seguinte maneira:
20
No primeiro capítulo foi realizada a introdução histórica do tema. Posteriormente,
foram apresentados, a problemática que inspirou o ensaio, bem como, seus objetivos gerais e
específicos, além da justificativa para o estudo e metodologia utilizada neste.
No capítulo seguinte será exposto o referencial teórico, apresentando a evolução
do controle de tráfego aéreo, os conceitos de vigilância, bem como algumas de suas variações,
sobrepondo o sistema de vigilância ADS-B e multilateração, compreendendo seu princípio de
funcionamento, suas principais aplicações.
Já no capítulo terceiro pretende-se compreender e discutir os dados obtidos, em
concordância com a fundamentação teórica, e apresentar os benefícios e desvantagens da
implementação do ADS-B e multilateração no território nacional.
Finalmente, serão realizadas as considerações conclusivas deste trabalho e serão
expostas as referências bibliográficas norteadoras da pesquisa.
21
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 VIGILÂNCIA AÉREA
A vigilância é indispensável para a manutenção da segurança da navegação aérea e
é uma tarefa sutil e contínua. Foi na década de 30 que as melhorias tecnológicas, como o uso
de equipamentos de rádio e o piloto automático, possibilitaram que equipes em solo enviassem
aos pilotos instruções de voo e também, que houvesse intercomunicação entre pilotos em voo.
(SITRAER, 2008)
No Brasil, o controle de tráfego aéreo é uma atividade relativamente recente, que
começou oficialmente em 1939. Os registros históricos descrevem que esta prática originou-se
na legendária Base Aérea do Campo dos Afonsos no Rio de Janeiro, quando utilizaram-se meios
tecnológicos básicos: um rádio transmissor, um receptor de frequência variável e um altímetro
de avião. Nesta época, a direção e velocidade do vento eram determinados através de uma
biruta, como hoje ainda é praticado em muitos aeródromos menores. (SITRAER, 2008)
Imagem 3 - Escola de Aviação Militar Campo dos Afonsos Rio de Janeiro-RJ 1937.
Fonte: Acervo do site museu aeroespacial MUSAL (Acesso em: 12 mai 2020).
Ao final da Segunda Guerra Mundial, quando a quantidade de voos comerciais de
passageiros e de carga aumentou notavelmente, iniciou-se o ordenamento da navegação aérea.
22
A uniformização de procedimentos e de unidades de medidas, a definição de parâmetros de
separação entre aeronaves, dentre outros problemas relativos ao gerenciamento das atividades
no espaço aéreo, se tornara urgentes, exigindo uma medida internacional imediata.
(FITIPPALDI, 2009.)
Deste modo, uma conferência com o objetivo de padronizar os procedimentos da
navegação aérea no mundo e que contou com a participação de representantes de cinquenta e
quatro nações foi realizada, em novembro de 1944, na cidade de Chicago. O documento que
resultou desta reunião foi denominado a “Convenção de Chicago”, e originou vários
documentos secundários denominados “Anexos”. Tais registros até hoje orientam as normas e
os procedimentos da navegação aérea mundial. (FITTIPALDI, 2009).
Três anos mais tarde, em 04 de abril, foi criada a Organização de Aviação Civil
Internacional (OACI), que é o órgão responsável pela padronização internacional de
procedimentos e práticas no campo da aviação, sediado em Montreal, Canadá. (ICAO, 2000).
Ao longo das décadas, juntamente com a evolução das aeronaves, o controle de
tráfego aéreo se transformou em uma atividade complexa, sofisticada e altamente dependente
de tecnologia. No passado, os sistemas de controle de tráfego eram munidos de poucos
dispositivos automatizados e apenas contavam com as imagens fornecidas por equipamentos
de vigilância radar. No entanto, os sistemas atuais, sejam de controle de área ou de
aproximação, incorporaram funcionalidades avançadas de tratamento de dados de voo e de
dados de vigilância, comunicações digitais e comutação automática de mensagens, rotinas de
identificação de riscos à segurança operacional e de apoio à decisão, entre muitas outras.
(SITRAER, 2008).
Dentre as evoluções técnicas que ocorreram no Brasil, podemos destacar a
implantação do 1º Centro Integrado de Defesa Aérea e Controle de Tráfego Aéreo, o
CINDACTA I, que opera diuturnamente, de maneira pioneira, desde meados da década de 70
do século passado. (SITRAER, 2008).
Apesar das evoluções ocorridas, as limitações do sistema de transporte aéreo não
pararam de aparecer. Assim, com a finalidade de identificar, estudar e avaliar novos conceitos
e tecnologias e fazer recomendações para o desenvolvimento coordenado e evolutivo da
navegação aérea, em um horizonte de 25 anos, a OACI criou, em 1983, o “Comitê sobre o
Sistema de Navegação Aérea do Futuro” (FANS). O Comitê FANS concluiu, com base no
custo-benefício global, que a utilização da tecnologia de satélites era a única solução viável
para superar as limitações dos sistemas atuais e atender às necessidades futuras. (VISMARI,
2007).
23
O Sistema Global Navigation Satellite System (GNSS) foi definido pela OACI, no
âmbito da aviação, como o sistema mundial para determinação da hora e do posicionamento,
que inclui uma ou mais constelações, receptores a bordo da aeronave e um monitoramento
integrado dos sistemas, para apoiar o desempenho da navegação. Portanto, que de forma
correspondente aos avanços tecnológicos a bordo dos aviões, também os sistemas de controle
de tráfego aéreo foram evoluindo, a partir dos trabalhos realizados pelo FANS. (OACI, 2005).
Como já foi comentado neste trabalho, o serviço de controle de tráfego aéreo foi
estabelecido abrangentemente logo após a segunda grande guerra. Embora, ao longo das
décadas seguintes, a tecnologia tenha permitido a evolução dos radares, das aeronaves, dos
meios auxiliares à navegação e dos meios de comunicação, o serviço de controle de tráfego
aéreo em si ainda carece de modernização. A obsolescência da vigilância aérea gera crescentes
restrições na capacidade do sistema e causa significativos prejuízos operacionais, o que
evidencia a necessidade de sua evolução, além disso, é notável que despreza os fantásticos
avanços tecnológicos das modernas aeronaves. (SITRAER, 2008)
2.2 CATEGORIA DE VIGILÂNCIA
Segundo RODRIGUES (2010), existem diversas categorias de vigilância no
panorama do controle de tráfego aéreo atual:
Vigilância Independente
Este tipo de vigilância não necessita de nenhum equipamento a bordo para
desempenhar a sua função, sendo, portanto, independente da aeronave. Exemplos são o Radar
Primário e Radar de Solo.
Vigilância Cooperativa
Neste tipo de vigilância, a aeronave necessita equipamento específico que permita
descodificar e responder às interrogações feitas pelo sistema de solo. São exemplos Radar
Secundário, Modo Squitter, Multilateração.
Vigilância Dependente
Os sistemas a bordo transmitem a posição da aeronave para os sistemas no solo,
sem que haja necessidade de intervenção da tripulação. Exemplos são o ADS-B (IN e OUT) e
ADS-C.
24
2.3 RADAR (PSR, SSR, MODO S)
O documento ICA100-12 Regras do Ar (BRASIL, 2016) define que o Radar
Primário, Primary Surveillance Radar (PSR). Funciona emitindo impulsos de energia
eletromagnética que, ao atingir o "alvo", são refletidos por um avião ou qualquer objeto, e os
sinais são processados e podem ser visualizados em um monitor. Sabendo a velocidade de
propagação do impulso e da posição da antena no momento da emissão, é possível saber a
distância e a posição do alvo. O Radar Primário é a principal forma de vigilância independente,
não requerendo qualquer tipo de equipamento a bordo da aeronave. No entanto, em terra, é
necessário ter uma antena emissora de grande potência para que o impulso tenha energia
suficiente para ser captado depois de atingir o alvo e voltar. Estas antenas são giratórias e de
grande dimensão, por isso, necessitam de manutenção adicional na parte mecânica, além de
ocuparem uma área considerável e de ser necessária sua alocação estratégica dos mesmos para
conseguir um grande alcance.
Imagem 4 - RADAR PRIMÁRIO PSR.
Fonte: Aeromagazine (Acesso em: 14 ago 2020).
Segundo exposto no SITRAER (2008) outra forma de vigilância é o Radar
Secundário ou Secondary Surveillance Radar (SSR). Tal como no caso do Radar Primário,
existem algumas limitações de cobertura e capacidade resultantes da linha de visada e
obstáculos de terreno como montanhas e edifícios. Este sistema requer que a aeronave possua
equipamento específico denominado transponder, constituído por um aparelho
simultaneamente receptor e emissor, que gera um sinal de resposta após a devida interrogação.
A interrogação é feita pela antena do radar no solo na frequência 1030 MHz e a resposta,
originada a bordo, em 1090 MHz. Esta contém um código de 4 dígitos, Modo A (fornecido pelo
controlador de tráfego aéreo e introduzido no equipamento pelo piloto), e a altitude, Modo C
(derivada do sistema altimétrico da aeronave).
25
O SSR Radar Secundário calcula a posição e distância dos alvos com base na
posição da antena no momento da emissão do impulso, na velocidade de propagação desse
impulso e no tempo de atraso entre a recepção da interrogação e transmissão da resposta. Assim,
o controlador visualiza no seu monitor um alvo acompanhado por uma etiqueta de identificação
com os seus dados individuais. À medida que as antenas continuam a rodar (uma vez a cada 4-
12 segundos), cada aeronave será continuamente interrogada e irá responder a cada varrimento
consecutivo, resultando num movimento progressivo no monitor do controlador. Nestes
monitores aparecem também as áreas terminais, áreas perigosas, linhas geográficas, etc.,
permitindo, assim, ao controlador assegurar que todo o tráfego mantenha as rotas que lhe foram
atribuídas, altitudes e velocidades.
Imagem 5 - RADAR SECUNDÁRIO SSR.
Fonte: Aeromagazine (Acesso em: 14 ago 2020).
O Modo S é um novo tipo de sistema de vigilância por radar que oferece uma série
de vantagens sobre os sistemas SSR convencionais. Uma aeronave equipada com um
transponder Modo S emite um sinal, chamado Acquisition Squitter, aproximadamente uma vez
por segundo. Ele utiliza as mesmas frequências do SSR (1030 MHz uplink, 1090 MHz
downlink) e é compatível com sistemas SSR anteriores. Além disso, permite interrogatório
seletivo de um transponder, faz uso de um endereço de aeronave de 24 bits para identificação,
exclusivo para cada aeronave e permite resolução de altitude de 25 pés, comparados aos 100
pés em um sistema SSR. (EUROCONTROL, 2008)
Uma vez que a mesma tecnologia é usada para a recepção de sinais SSR e Modo S,
o uso do segundo é uma evolução óbvia do primeiro, permitindo a identificação de aeronaves
próximas no mesmo espaço aéreo. No entanto, algumas das restrições do SSR também se
26
aplicam ao Modo S, tais quais: a visibilidade da linha de visão e problemas de interferência
devido à ocupação de radiofrequência.
O Modo S é padronizado internacionalmente e já está presente em muitas aeronaves
comerciais e, nos próximos anos, estima-se que todas as aeronaves que voem em espaços aéreos
controlados possuam um equipamento transponder Modo S instalados.
A Multilateração de área ampla (WAM - Wide Aerea Multilateration) é um sistema
ATM cooperativo independente baseado em terra, assim como SSR ou Modo S. Ele funciona
calculando com precisão a diferença de tempo de chegada de um sinal de transponder de 1090
MHz transmitido de uma aeronave em uma série de receptores terrestres distribuídos e usa estas
informações para calcular a posição de origem do sinal, ou seja, a posição da aeronave.
2.4 TRANSPONDER
O Transponder é um transmissor-receptor de radar secundário de bordo que,
automaticamente, recebe sinais de rádio dos interrogadores de solo e, seletivamente, responde,
com um pulso ou grupo de pulsos, somente àquelas interrogações realizadas no MODO e
CÓDIGO para os quais estiver ajustado (exceto o transponder modo S, que possui uma função
que também responde aos demais modos). Comumente, o sistema tem quatro modos de
operação (modos 1, 2, 3/A e C), sendo os dois últimos para uso civil e os dois primeiros
estritamente para o uso das forças armadas (o modo 3/A atende ambas operações, militar e
civil). O modo 3/A é a modalidade padrão para a função de vigilância no controle de tráfego
aéreo.
Melhor conhecido como radar secundário, desde o final da Segunda Guerra
Mundial é usado intensamente e sem modificações significativas, em conjunto com a
informação automática da altitude (modo C), em todas as regiões do mundo.
Imagem 6 – Bendix/King KT76A.
Fonte: Avionicsmall (Acesso em: 18 mai 2020).
27
O modo 1/C contempla um total de 4096 códigos. Este número relativamente
pequeno de códigos disponíveis é bastante difícil de administrar e é considerado uma
deficiência séria do sistema, pois, pode ser que haja mais de uma aeronave com o mesmo código
e, embora não apenas por esta razão, em época mais recente se desenvolveu um novo modo
“S”, denominado seletivo (S - Selective). Este, além de aumentar os códigos disponíveis para
cerca de 16 milhões, também veio acrescentar outras melhorias ao radar secundário, tais como,
um canal para comunicações por enlace de dados. Apesar disto, o emprego do modo S ainda se
encontra pouco difundido.
Imagem 7 – Garmin GTX 327.
Fonte: Garmin GTX 327 Mode A/C Pilots Guide (2008)
2.5 MULTILATERAÇÃO
O DECEA no documento ICA 63-10 de 2018, define o sistema de multilateração
com sendo um sistema de vigilância que usa vários sensores para detectar, identificar,
apresentar e rastrear alvos. Utiliza uma constelação de estações terrestres, ou unidades remotas
(RU), para fornecer cobertura de vigilância dentro de uma região definida. Faz uso de sinais
transmitidos a partir de transponders de aeronaves, incluindo o Modo A, Modo C e Modo S,
para calcular a posição de uma aeronave. O sistema também processa sinais de ADS-B Modo
S transponders extended squitter.
Em 1999, na República Tcheca, foi implementado o primeiro sistema de
multilateração de superfície do mundo e em 2002, o primeiro sistema de área ampla. Já em
2006, a empresa tcheca CZECH ANS passou a implementar o primeiro sistema combinado de
vigilância de superfície e área ampla do mundo, e com essas inovações, a empresa apresentou
as diversas possibilidades que a multilateração oferece como sendo uma alternativa
comprovada ao radar tradicional e uma transição perfeita para o ADS-B. (CREATIVERGE,
2007)
28
A multilateração emprega uma série de estações terrestres, que são colocadas em
locais estratégicos ao redor de um aeroporto, sua área terminal local ou uma área mais ampla
que cobre o maior espaço aéreo circundante. Estas unidades ouvem “respostas”, normalmente
sinais de interrogação transmitidos de um SSR local ou uma estação de multilateração. Como
as aeronaves individuais estarão em distâncias diferentes de cada uma das estações terrestres,
suas respostas serão recebidas por cada estação em momentos diferentes. Usando técnicas
avançadas de processamento de computador, estas diferenças de tempo individuais permitem
que a posição de uma aeronave seja calculada com precisão. (CREATIVERGE, 2007)
A multilateração não requer nenhum equipamento aviônico adicional, pois usa
respostas de transponders Modo A, C e S, bem como transponders militares IFF e ADS-B.
Além disso, enquanto o radar e os "alvos" de multilateração na tela de um controlador são
idênticos na aparência, a taxa de atualização muito alta dos alvos derivados de multilateração
os torna instantaneamente reconhecíveis por seu movimento suave na tela. Uma tela exibindo
informações de multilateração pode ser configurada para atualizar tão rápido quanto a cada
segundo, em comparação com os "saltos" de posição de 4 a 12 segundos dos alvos derivados
do radar. (CREATIVERGE, 2007)
2.6 ADS-B
O ADS-B funciona transmitindo frequentemente reportes de posição. Os reportes
são reenviados sem que haja qualquer pedido, recebidos por antenas receptoras no solo (ADS-
B OUT), e também por qualquer aeronave na sua área de alcance, desde que esteja equipada
com os sistemas necessários a bordo (ADS-B IN). (RODRIGUES, 2010)
Segundo KUNZI e HANSMAN entre 1999 e 2006, a FAA conduziu o Programa
Capstone no Alasca. De acordo com o Capstone, aviônicos ADS-B foram fornecidos aos
operadores no Alasca para conduzir uma primeira avaliação em grande escala do sistema. O
principal transceptor ADS-B usado no projeto foi o Transceptor Garmin GDL 90. O GDL 90
continha uma unidade GPS junto com um Universal Access Transceiver UAT ADS-B. O GDL
90 fez parte da primeira onda de transceptores ADS-B. Os aviônicos ADS-B de hoje devem
ser instalados de acordo com um dos dois padrões técnicos: DO-260B ou DO-282B.
Desde então, a FAA e a indústria aeronáutica identificaram sérias falhas nesta
primeira versão dos padrões, como, a integridade da posição e a precisão, que foram
caracterizadas em uma "categoria de incerteza". Os vários fabricantes de aviônicos
interpretaram este parâmetro de forma diferente, resultando em uma falta de consistência entre
29
as mensagens de transmissão. Além disso, foram identificados problemas adicionais específicos
para as unidades de Global Positioning System (GPS) usadas para estas instalações iniciais.
Como resultado, esses padrões técnicos foram atualizados duas vezes para resolver estes
problemas, portanto, as correções geraram a versão B.
O ADS-B envolve a transmissão de informações da aeronave por meio de enlace
de comunicação de dados, incluindo sua posição (latitude e longitude), altitude, identificação
da aeronave, velocidade e outras informações que são obtidas a partir dos sistemas de bordo.
Cada mensagem de posição ADS-B inclui também a indicação da qualidade dos dados, que
permite aos usuários determinar se os dados são adequados para suportar a função pretendida.
(BRASIL, 2018)
O Sistema ADS-B é composto pela aviônica da aeronave e uma infraestrutura de
solo. Os aviônicos a bordo determinam a posição e velocidade da aeronave, normalmente
usando o Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS) e a altitude é obtida através do
sistema barométrico da aeronave e coincide com os dados transmitidos para o radar secundário
(SSR) por meio do transponder de bordo (Modo C). (BRASIL, 2018)
2.7 APLICAÇÃO EM SUPERFÍCIE
Embora o conceito de multilateração tenha sido originalmente desenvolvido para
fins de vigilância aérea militar, uma das primeiras aplicações da aviação civil foi no
monitoramento de movimentos de aeronaves na superfície do aeroporto. Hoje, a multilateração
é um elemento vital dos Sistemas Avançados de Orientação e Controle de Movimento de
Superfície, que estão sendo implantados em muitos dos principais aeroportos do mundo.
Antes da introdução da multilateração, a vigilância da superfície do aeroporto era
realizada por radar - chamado de Airport Surface Detection Equipment (ASDE) ou Surface
Movement Radar (SMR) - com sua antena girando rapidamente, normalmente montada acima
da torre de controle para uma visão ideal da superfície do aeroporto. No entanto, percebeu-se
rapidamente que a linha de visão do radar estava bloqueada pelos grandes edifícios do terminal
do aeroporto, hangares e outros obstáculos, impedindo sua visão de muitas áreas críticas de
movimento. Também foi considerado que chuvas fortes afetavam severamente o desempenho
do SMR.
A adição de estações de multilateração estrategicamente posicionadas, fornece aos
controladores de solo uma visão clara de todas as áreas “ocultas” da superfície do aeroporto,
30
com precisão e discriminação de alvo aprimoradas, independentemente das condições
climáticas. Ao contrário do SMR, a multilateração também fornece identificação única de todas
as aeronaves, e não apenas um a "bolha", e impede que as etiquetas saltem de um alvo para
outro à medida que se aproximam. Outro benefício é que pequenos dispositivos squitter, com
códigos de identificação exclusivos, podem ser montados em veículos de superfície e
totalmente integrados aos Sistemas Avançados de Orientação e Controle de Movimento de
Superfície. As instalações com suporte de multilateração são amplamente utilizadas nos
principais aeroportos do mundo e têm contribuído significativamente para a redução dos
incidentes de incursão na pista.
2.8 APLICAÇÃO EM ÁREA TERMINAL
Em uma série de aeroportos em todo o mundo, as operações de baixa altitude na
área do terminal são restringidas pela presença de terreno elevado, que pode bloquear as
transmissões de sinais Radar/aeronave para os radares secundários próximos. Por sua vez, isto
evita que os controladores locais monitorem o tráfego da área terminal abaixo de uma certa
altitude. Como resultado, estes aeroportos sofrem muito com o desvio de aeronaves em
condições meteorológicas deterioradas.
Este problema foi enfrentado pelas autoridades em Innsbruck, Áustria e Ostrava, na
República Tcheca, por exemplo. Em Innsbruck, as montanhas circundantes forçaram a altitude
mínima de decisão a ser 3.100 pés acima do aeroporto. Em Ostrava, as aeronaves foram
impedidas de descer abaixo de 6.000 pés devido ao terreno elevado local.
Uma solução para estes aeroportos poderia ter sido a instalação de um ou mais
radares secundários no aeroporto ou próximo a ele. Mas as análises econômicas mostraram que
haveria vantagens operacionais, porém, custo substanciais na adoção de sistemas de vigilância
de multilateração. A multilateração, além de ser mais barata na aquisição, instalação e
manutenção, também forneceria uma cobertura ideal da área do terminal, e talvez igualmente
importante, um rastreamento mais rápido e preciso até a superfície do aeroporto.
2.9 MONITORAMENTO DE ÁREA AMPLA
À medida que a necessidade de vigilância de tráfego se expande sobre áreas não
cobertas atualmente pelo Radar secundário convencional, muitos provedores de serviços de
aeronavegação estão aproveitando os benefícios de custo da multilateração em comparação com
as novas instalações de radar. Pois, na multilateração de área ampla (WAM), as estações estão
31
muito mais separadas, a distâncias de até 100 km entre si.
A multilateração fornece um alcance superior em relação ao radar secundário,
rastreamento mais preciso, custos significativamente mais baixos e prontidão operacional
significativamente mais rápida. As análises de custos e desempenho feitas pelos órgãos
responsáveis da Armênia mostraram as vantagens claras da multilateração sobre a substituição
do radar secundário anterior, e a solução de área ampla foi escolhida. Além disso, no Mar do
Norte, entre o Reino Unido e o Norte da Europa e Escandinávia, as unidades de multilateração
pequenas, leves e de baixa potência serão montadas em plataformas de perfuração offshore para
fornecer um desempenho "melhor do que o radar" até a superfície, em locais onde radar teria
sido impraticável.
2.10 APROXIMAÇÃO DE PRECISÃO
Uma aplicação importante da multilateração é sua capacidade comprovada de
fornecer maior segurança enquanto aumenta significativamente a capacidade de pouso. Para
aeroportos com pistas paralelas, as aeronaves voam em trajetórias adjacentes em direção às
pistas em uso separadamente. Mas em muitos aeroportos, as pistas são muito próximas para
que as aeronaves efetuem pousos simultâneos com segurança sob condições de instrumentos.
As aeronaves são separadas com distâncias significativas na aproximação para
pouso, reduzindo muito a capacidade do aeroporto, especialmente durante condições climáticas
adversas. Uma das primeiras soluções foi a introdução de um radar dedicado, muito preciso e
escaneado eletronicamente, chamado Precision Runway Monitoring (PRM), ou Monitoramento
de Pista de Precisão que permitia aproximações simultâneas com espaçamento de até 3.300 pés.
No entanto, a aceitação do sistema foi extremamente limitada devido aos seus
custos significativos de aquisição, instalação e manutenção. Embora os radares tenham um
custo mais elevado, a multilateração já demonstrou atender e exceder as especificações do radar
para monitoramento de pista de precisão, a um custo substancialmente mais baixo. Os ganhos
de capacidade da multilateração PRM foram relatados em 30 por cento ou mais, especialmente
durante os períodos de pico com condições climáticas adversas. Além disso, as pressões
ambientais e as legislações de zoneamento estão limitando a expansão dos aeroportos e podem
forçar a construção de novas pistas dentro dos limites do aeroporto existente, como paralelas
próximas às pistas existentes para acomodar as crescentes demandas futuras. Com tais
benefícios econômicos imediatos e claros, espera-se que os sistemas PRM de multilateração
aumentem no futuro.
32
2.11 CONSCIÊNCIA SITUACIONAL
O ADS-B oferece, ainda, outras funcionalidades, além da vigilância ATS, que são
o Traffic Information System Broadcast (TIS-B), Automatic Dependent System Rebroadcast
(ADS-R) e Flight Information Services-Broadcast (FIS-B). Para que isso seja possível,
desenvolveu-se o ADS-B In, que permite que a aeronave receba informações de outras
aeronaves e do órgão ATS. (FAA, 2014)
No ADS-R, a letra “R” do nome do sistema quer dizer que ele possui o papel de
retransmitir informações TIS-B de uma aeronave para outra, tornando possível com que as
aeronaves “conversem” entre si, mesmo estando com frequências diferentes. O ADS-R é nada
mais do que uma antena instalada em solo que possui o papel de receber informações TIS-B
em uma determinada frequência, como por exemplo, na frequência 1090 MHz, converter estas
informações TIS-B recebidas para a frequência UAT e retransmiti-las para aeronaves que
trabalhem na frequência UAT. O mesmo ocorre no sentido inverso. (FAA, 2014)
Desta maneira, todas as aeronaves que possuírem capacidades ADS-B In
conseguem receber informações de tráfego de outras aeronaves, independentemente da
frequência utilizada, através do ADS-R. A figura abaixo mostra o TIS-B em um display de
múltiplas funções.
Figura 2: Exemplo do funcionamento do sistema TIS-B
Fonte: FAA (Acesso em: 15 jul 2020)
33
Figura 3: Exemplo do funcionamento do sistema ADS-R
Fonte: FAA (Acesso em: 15 jul 2020)
Esta imagem do sistema multifuncional Garmin G1000 mostra um alvo não
equipado com ADS-B à frente vindo de nordeste e 2.100 pés acima. Suas informações de Modo
C são processadas e transmitidas FIS-B, habilitado por ADS-B In.
Figura 4: Garmin G1000 Representando Aeronaves com Proas Convergentes
Fonte: AOPA (acesso em: 07 out 2020)
34
2.12 INFORMAÇÃO METEOROLÓGICA EM VOO
Através do FIS-B, as aeronaves conseguem obter informações meteorológicas
importantes para o voo. Ao contrário do TIS-B, o FIS-B trabalha somente com uma faixa de
frequência, a UAT. A frequência 1090 MHz não é empregada, pois não possui largura de banda
suficiente para suportar o FIS-B, tendo em vista que o transponder e o Traffic Collision Avoid
System (TCAS) já trabalham com esta frequência, portanto ela já está muito ocupada (FAA,
2014).
O FIS-B consegue proporcionar ao piloto, informações de Meteorological
Aerodrome Report (METAR), Terminal Aerodrome Forecast (TAF), Significant
Meteorological Information SIGMET, Meteorological Airmen Information (AIRMET),
informações sobre o espaço aéreo e imagens de radar meteorológico de solo. Estas são
informações meteorológicas dos aeródromos e informações para o voo em rota, necessárias
para o voo. Estas informações providas pelo FIS-B são transmitidas para as aeronaves através
das antenas ADS-B instaladas em solo, atualizadas a cada cinco minutos, na frequência UAT
(GARMIN, 2011).
Figura 5: Exemplo do funcionamento do sistema FIS-B
Fonte: FAA (Acesso em: 15 jul 2020)
35
Figura 6: Indicador de Altitude com Tráfego ADS-B e Clima Instalado no Painel
Fonte: FAA (Acesso em: 15 jul 2020).
2.13 AUXÍLIO EM BUSCA E SALVAMENTO
Além de várias funcionalidades primárias do sistema, o meio aeronáutico também
se beneficia de informações úteis para o auxílio na busca e salvamento em caso de acidentes
aéreos. Existem dois exemplos em que o sistema ADS-B foi vital para o salvamento de pessoas
envolvidas em acidentes aéreos ocorridos nos Estados Unidos.
Segundo Mike Collins Editor do site AOPA.org, em 20 de dezembro de 2019
Bohlsen, um piloto habilitado a voar por instrumento estava voando visual em espaço aéreo
controlado na Flórida, quando sofreu uma pane. O ATC sugeriu um aeroporto a leste de seu
curso, depois ofereceu um a oeste que estava mais perto. Bohlsen olhou para fora e como havia
uma montanha entre ele e aquele aeroporto, decidiu fazer um pouso de emergência em uma
floresta estadual. Então, cerca de 19:40h a aeronave, Piper Cherokee, colidiu com o topo das
árvores se separando em 6 partes. Estavam a bordo 3 pessoas e um cachorro, ninguém sofreu
ferimentos graves, porém havia um problema, estava aproximadamente 14 graus negativos no
momento do local do acidente, e seu equipamento de emergência estava impossibilitado de uso,
inclusive encharcado de combustível.
Enquanto isso, a FAA havia entrado em contato com o Centro de Coordenação de
Resgate da Força Aérea, que ativou a Equipe de Análise de Radar Nacional da Patrulha Aérea
Civil. A equipe de voluntários realizou análises de radar de aeronaves desaparecidas. Em quatro
minutos, eles traçaram a última posição ADS-B da aeronave a 50 pés acima do solo. Bohlsen,
36
o piloto, relatou que não se passaram 20 minutos aguardando que logo avistou pessoas com
lanternas a procura deles. A FAA elogiou muito a busca e o resgate, aprimorados com o
benefício do ADS-B, que pode fornecer as últimas posições relatadas precisas e oportunas.
Bohlsen não foi o primeiro a pilotar uma aeronave equipada com o ADS-B a ser salvo.
Figura 7: Dados ADS-B do Piper Cherokee até 500 pés de altura.
Fonte: AOPA (Acesso em: 07 out 2020).
Outro caso similar ao do ocorrido na Flórida, foi o acidente de um Cessna que fez
um pouso forçado no Oceano Atlântico, nas Bahamas, coincidentemente, após 3 dias do
acidente ocorrido anterior. Em 23 de dezembro de 2019, o piloto Don Hinkel estava voando
sobre as Bahamas quando o motor de seu Cessna P210N 1981 falhou. O Cessna era equipado
com ADS-B Out, e segundo relatos do piloto, o avião flutuou cerca de 15 minutos. A Força de
Defesa Real das Bahamas solicitou a assistência da Guarda Costeira, que pode rastrear a
aeronave até 1.300 pés acima do nível do mar utilizando dados do radar de controle de tráfego
aéreo, mas com as informações adicionais do ADS-B foi possível saber a posição onde registrou
a altitude zerada ao nível do mar a cerca de 2.5 milhas náuticas de distância da última
informação via Radar.
O Cessna caiu às 16:08, a Guarda Costeira recebeu notificação de alerta às 17h02
e, às 17h08, havia estimado um local baseado em informações Radar, já às 17h45, o Grupo de
37
Salvamento tinha a informação ADS-B mostrando uma altitude zerada dizendo exatamente
onde foi o acidente. A imagem abaixo representa o percurso da aeronave nos últimos minutos
de voo até o local do impacto com a água, a primeira trilha de dados representados em voo
descendente, mostram informações obtidas pelo Radar, até o último momento em que antes de
sumir na tela do controlador, já o segundo ponto mostra os dados de posição obtidos pelo
sistema ADS-B representando o local real do contato da aeronave com a água, 2.5 milhas
náuticas de distância do último contato Radar.
Figura 8 - Dados do percurso voado pela aeronave acidentada no Oceano Atlântico.
Fonte: AOPA (Acesso em: 07 out 2020).
2.14 GERENCIAMENTO DE RUÍDOS E CONTROLE DE EMISSÕES DE POLUENTES
Sistemas que ampliam a segurança situacional tanto para pilotos quanto para
controladores permitem o aumento do fluxo de aeronaves nos grandes aeroportos. Com isto,
cresce uma preocupação com o meio ambiente no entorno dos aeroportos pelo mundo no que
diz respeito ao ruído causado pelos motores de aeronaves em procedimento de pousos e
decolagens. A indústria aeronáutica vem trabalhando há anos para solucionar ou ao menos
reduzir os danos causados pelo alto fluxo de aeronaves que cresce ano após ano.
Com isso, procedimentos como o CDA Continuous Descent Approach são
necessários para a contínua evolução e manutenção do transporte aeronáutico no mundo. A
38
Aproximação de Descida Contínua é uma técnica operacional a qual permite que a aeronave
faça uma aproximação mais objetiva, uma vez que a aeronave inicia o seu voo descendente e
somente encerra a descida na posição ideal, utilizando o mínimo de empuxo e evitando voo
nivelado, sempre em conformidade com procedimentos publicados e instruções ATC.
(EUROCONTROL, 2008)
A extensão do benefício da CDA irá variar dependendo da situação local, mas
normalmente inclui uma redução de ruído significativa por não haver oscilações de empuxo
desnecessárias, mantendo uma configuração de flaps recolhidos pelo maior tempo possível,
reduzindo, ainda, a queima de combustível e as emissões de poluentes ao longo do perfil de
descida antes do ponto de decisão numa aproximação final. (EUROCONTROL, 2008)
Figura 9: Diagrama do Procedimento de Aproximação de Descida Contínua
Fonte: EUROCONTROL (2008).
Ensaios conduzidos pela EUROCONTROL, mostraram que a economia de
combustível pode ser de até 40% durante a fase de descida, isso equivale à uma economia de
50 a 150 kg de combustível, dependendo do nível em que a CDA é iniciada e o tipo de aeronave.
Também foi observado que o benefício é maior para aeronaves mais pesadas. Utilizando preços
de junho de 2007, equivale a 50 e 100 milhões de euros anuais. Já os resultados de diminuição
de ruídos revelaram uma possível redução de 5 decibéis a uma distância de 8 a 25 milhas
náuticas do ponto de toque da aeronave com solo. (EUROCONTROL, 2008)
39
3 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
3.1 BENEFÍCIOS EVIDENTES PARA O DECEA
O ADS-B proporciona maior vantagem sobre o convencional sistema de controle
por radar, pois, não depende de pulsos emitidos por ele, muitas vezes enfraquecidos devido a
distância da aeronave tornando as informações menos precisas. O sistema moderno oferece
informações precisas para o órgão ATS, pois estas informações são provenientes do GPS da
aeronave e de aviônicos com tecnologias atuais, ao contrário da vigilância aérea através do
radar, que muitas vezes é prejudicada em baixas altitudes, limitações de cobertura e também
pode ser afetada pelo relevo. Existem outras desvantagens que o sistema convencional
proporciona como, alto preço de aquisição, instalação e manutenção além da baixa combinação
de códigos disponíveis para a identificação de aeronaves, no modo 3/A. Sendo assim, a
implementação de novas tecnologias de vigilância, tais como a multilateração e vigilância
dependente automática resolveria as limitações descritas.
Outra vantagem significativa que o sistema ADS-B proporciona é a quantidade de
informações que ele consegue transmitir chegando em até 49, simultaneamente, com uma taxa
de atualização de uma vez por segundo. Existe uma grande vantagem também na manutenção
em relação ao radar, sendo ela simples e barata, tendo em vista que as antenas ADS-B instaladas
no solo são muito compactas e não possuem componentes rotativos, podendo ser instaladas em
regiões montanhosas e de difícil acesso, onde a aplicação do radar seria inviável.
Outro recurso interessante e de suma importância para a segurança operacional em
solo é a possibilidade do controlador ATS visualizar a aeronave por monitores e guiá-las em
condições de baixa visibilidade no aeródromo onde o controlador não conseguiria ver a olho
nu.
Além disso, os órgãos de vigilância também se beneficiam do sistema ADS-B em
outro aspecto, pois, as informações meteorológicas fornecidas pelo FIS-B proporcionam a
redução taxa de ocupação na comunicação por rádio frequência, piloto-controlador, diminuindo
também a carga de trabalho do controlador de tráfego aéreo.
Ainda, em caso de acidente, o serviço de busca e salvamento pode facilmente
encontrar uma aeronave que possui o sistema moderno ADS-B, já que ele informa a posição
exata da aeronave facilitando o resgate em um curto espaço de tempo.
40
3.2 DESVANTAGENS PARA O DECEA
É evidente que a ocorrência de uma mudança estrutural de um sistema tão
importante para a segurança da atividade aérea num país de dimensões continentais como o
Brasil demandaria muito trabalho e esforços de todos os envolvidos na área, governo e
operadores. Para que seja prestado o serviço de vigilância ATS por meio do ADS-B seriam
necessárias algumas medidas. Além de aperfeiçoar a infraestrutura, seria necessário realizar
avaliações de performance do sistema para proporcionar informações necessárias para a
operação do mesmo. Outro aspecto limitante seria a necessidade de capacitação dos recursos
humanos para a operação ADS-B e as regulamentações e procedimentos operacionais que
deveriam ser alterados, o que demandaria altos custos.
E por fim, cabe ressaltar que não haveria possibilidade da desativação dos radares
primários por parte do DECEA, já que sua principal função é a vigilância do território nacional
contra possíveis aeronaves inimigas.
3.3 BENEFÍCIOS EVIDENTES PARA OS PILOTOS
Através das informações constantes advindas do TIS-B e FIS-B o piloto aprimora
sua tomada de decisão em situações na quais precise agir rapidamente, já que ele está
sintonizado à várias informações pertinentes ao voo, fazendo com que seu subconsciente esteja
melhor preparado, aumentando substancialmente sua consciência situacional. Informações
como, posição de outras aeronaves no mesmo espaço aéreo que possam causar risco de colisão
fornecidas pelo TIS-B, e também condições meteorológicas que o piloto poderá enfrentar em
rota, informadas pelo FIS-B são elementos que aumentam a segurança operacional.
3.4 DESVANTAGENS PARA OS OPERADORES
Para que o ADS-B funcione de forma independente é preciso que os proprietários
instalem o equipamento em suas aeronaves, e com isso, o custo da instalação seria uma barreira.
Porém, se a aeronave efetuar voos para os EUA ou Europa, onde a partir do ano de 2020 tornou-
se obrigatório o ADS-B instalado na aeronave, este fator limitante deixaria de existir.
Outro aspecto que dificulta a implementação do sistema no Brasil é o fato do custo
dos aparelhos serem monetizados em dólar americano, moeda bem mais valorizada do que o
real.
41
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Neste trabalho de conclusão de curso, analisou-se a história da vigilância aérea e
incluindo os sistemas e procedimentos utilizados para a identificação e monitoramento de
aeronaves desde seus primórdios. Apresentou-se a evolução dos sistemas de vigilância desde
equipamentos pouquíssimos eficazes até os mais modernos utilizados nos dias de hoje capazes
de determinar diversos aspectos do voo, entregando o máximo de informações pertinentes para
contribuir com a segurança operacional.
A evolução da aviação mundial incentivou a ocorrência de melhorias em sistemas
de vigilância de tráfego aéreo em busca de maior fluidez e segurança. A atividade aérea
acompanha a evolução tecnológica no cenário mundial, utilizando hoje em dia sistemas como
o GPS para se definir sua posição com uma precisão jamais alcançada.
Muitas limitações em operações que utilizavam sistemas convencionais de
navegação e monitoramento por parte de órgãos de vigilância foram sanadas ou diminuídas
pelo uso de sistemas como o GPS e o ADS-B, diminuindo a distância entre dois pontos e
aumentando a segurança da operação. Sistemas modernos e de ótimo custo-benefício tornam a
prática da aviação mundial mais eficaz e acessível ao público, pois diminuem o valor das tarifas
e contribuem para a segurança, o que alimenta e incentiva a vontade de voar presente no ser
humano.
O futuro da vigilância aérea é o ADS-B, que transmite informações
automaticamente, captadas por qualquer aeronave ou qualquer órgão de controle de tráfego
aéreo que tenha o ADS-B equipado. Com sua taxa de atualização de uma vez por segundo o
ADS-B torna-se uma ferramenta completa para a consciência situacional do piloto, diminuindo
sua carga de trabalho e prevenindo que o mesmo se coloque em situação de potencial risco.
No cenário mundial o ADS-B está em expansiva implantação, órgãos regulatórios
dos EUA e da Europa, desde o início do ano de 2020, exigem que todas as aeronaves que voem
em seus espaços aéreos controlados possuam o sistema equipado. Porém no Brasil, atualmente,
o ADS-B está em uso apenas na área terminal Macaé, no Rio de Janeiro, desde 2017, atuando
para controlar as operações de helicópteros que voam offshore nas plataformas de petróleo na
costa brasileira.
Apesar de possuir um custo relativamente baixo de instalação do equipamento, o
valor ainda é um problema para a implementação do sistema no Brasil, tendo em vista que o
sistema realmente só terá efetividade quando todas as aeronaves estiverem equipadas, formando
uma rede de transmissão de informações. Foi visto que o sistema tem seus pontos positivos e
negativos, para o DECEA sua principal vantagem seria o fato de transmitir informações mais
42
precisas da situação do voo além de praticamente não sofrer com a taxa de atualização, e
também de poder ser instalado em locais remotos.
Contudo, foram identificadas desvantagens para o DECEA implementar o sistema
no território nacional, pois embora seja mais vantajoso e mais barato do que o sistema de
radares, existe um custo. Necessita-se de um estudo para a sua implementação, pois haverá
necessidade de capacitação de recursos humanos, criação de novas regulamentações e
avaliações de novos procedimentos, tudo isto minuciosamente comprovado e testado, como
tudo na aviação.
Desta forma, há de se avaliar o equilíbrio entre custo e o benefício da
implementação do sistema no Brasil, utilizando-se de informações preciosas de países que já
passaram pela fase inicial, e hoje possuem o sistema ativo, podendo assim evitar cometer
possíveis erros iniciais e dar este passo importante para a evolução tecnológica na vigilância
aérea brasileira de forma mais efetiva possível, pois, quando não se tem tantos recursos, o
importante é evitar desperdícios.
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