Dissertação

Test scenario generation for validation of a black-box automated aircraft trajectory generator EVALUATED

O progresso da Inteligência Artificial, suportado por hardware sem precedentes, promete revolucionar a aviação. Numa emergência, um sistema de navegação autónoma deveria propor uma trajetória segura até uma pista adequada para salvar o avião em tempo real. Sendo a segurança crítica em aviação, pois falhas podem levar à perda de vidas humanas, validar estas funções é fundamental. No entanto, a complexidade ou natureza de caixa preta dos sistemas tornam os métodos formais de validação impraticáveis. Propõe-se uma estrutura baseada em dados para sustentar o desenvolvimento e validação de uma caixa preta que gera automaticamente procedimentos de emergência. Trajetórias suaves completas são reconstruídas a partir de observações históricas do FlightRadar24 com otimização convexa. Estas, permitem avaliar se a representação simplificada do terreno utilizada pelo sistema é suficientemente precisa para aceitar como seguras rotas habituais. Grupos de trajetórias são obtidos com Hierarchical Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise (HDBSCAN), sendo para cada grupo a lista de aeroportos adequados para desvio construída resolvendo um problema de cobertura de conjuntos, utilizando dados históricos e garantindo que existe sempre uma opção dentro de certa distância. Cada grupo é representado por um conjunto de células e o sistema é nestas avaliado, cobrindo o espaço relevante. Cenários representativos são construídos utilizando zonas restritas reais e obstáculos históricos de meteorologia. Um algoritmo genético guia a procura por cenários desafiantes. A estrutura proposta foi validada aplicando-a num protótipo em desenvolvimento, permitindo identificar com sucesso eixos de melhoria e provando ser bastante útil para sustentar o processo de design.
Validação de segurança de caixas negras, Falsificação, Otimização, Clustering de trajetórias, Big Data

novembro 17, 2021, 14:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Cláudia Alexandra Magalhães Soares

FCT-UNL

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Maria da Conceição Esperança Amado

Departamento de Matemática (DM)

Professor Auxiliar