PT106631A - Método para operar um sistema de categorização/degradação dos procedimentos de operação em baixa visibilidade (lvp) da pista de um aeroporto - Google Patents

Abstract

O PRESENTE INVENTO REFERE-SE A UM MÉTODO PARA OPERAR UM SISTEMA DE SUPORTE AO CONTROLO DE TRÁFEGO AÉREO DE UM AEROPORTO, QUE PROVIDENCIA DE UMA FORMA AUTOMÁTICA AOS OPERADORES, NUM MESMO ECRÃ, INFORMAÇÃO SOBRE O ESTADO DOS SISTEMAS NECESSÁRIOS À OPERAÇÃO DE BAIXA VISIBILIDADE, AS CONDIÇÕES CLIMATÉRICAS E A CATEGORIA DE OPERAÇÃO DA PISTA, FACILITANDO A OPERAÇÃO DO CONTROLADOR E AUMENTANDO A SEGURANÇA DO AEROPORTO. O MÉTODO BASEIA-SE NA MONITORIZAÇÃO DO ESTADO DE TODOS OS SISTEMAS RELACIONADOS COM AS OPERAÇÕES DE BAIXA VISIBILIDADE, NA DETERMINAÇÃO DA CATEGORIA DE OPERAÇÃO MAIS CONVENIENTE DA PISTA DO AEROPORTO, NA DEGRADAÇÃO AUTOMÁTICA (DESCIDA DE CATEGORIA) QUANDO SE DEGRADA UM SISTEMA ESSENCIAL E NA SUBIDA OU DESCIDA DE CATEGORIA DE FORMA MANUAL CASO O OPERADOR O DECIDA. O MÉTODO TEM UMA ARQUITECTURA ORIENTADA PARA ELEVADA DISPONIBILIDADE COM TRÊS BLOCOS (GESTÃO, ENTRADA/SAÍDA E VISUALIZAÇÃO) E UTILIZA UMA APLICAÇÃO ¿ALIVE¿ QUE FAZ A COMUTAÇÃO AUTOMÁTICA ENTRE SERVIDORES, NO CASO DE FALHA OU AVARIA DE UM DELES, AUMENTANDO A DISPONIBILIDADE DO SISTEMA.

Description

DESCRI AO Método para operar um sistema de categorização/degradação dos procedimentos de operação em baixa visibilidade (LVP) da pista de um aeroporto Área técnica da invenção

Dados estatísticos recentes mostram que 62 dos acidentes aéreos envolvendo aeronaves de grande porte são causados por erro humano.

Estão incluídos neste resultado todos os factores conhecidos: falha de treino, stress, fadiga, desatenção, imprudência, imperícia, negligência, erro de julgamento, falha de planeamento, supervisão deficiente, falta de coordenação entre a tripulação, falha de comunicação, operação indevida do equipamento e outros. A tecnologia tem vindo, ao longo dos anos, a substituir tarefas rotineiras realizadas anteriormente pelo homem, como forma de minimização dos erros humanos, contribuindo decisivamente para o aumento da segurança do transporte aéreo. A operação de aterragem de baixa visibilidade representa num aeroporto uma das tarefas mais complexas e de maior envolvimento tecnológico garantindo a continuidade de operação aeroportuária, mesmo em condições de tempo adversas.

As pistas dos aeroportos operam de acordo com as condições climatéricas, estados dos equipamentos de apoio à aterragem das aeronaves e outros equipamentos importantes nessas situações. Assim as pistas operam desde a categoria um (CAT I) nas situações de boa visibilidade até à categoria três (CAT III) em situações de baixa visibilidade em que a aeronave 1/29 necessita de todos os meios de apoio para aterrar de forma totalmente automática e com máxima segurança. A operação de um aeroporto em baixa visibilidade obriga a procedimentos complexos que asseguram que não existe qualquer falha nos equipamentos e meios essenciais disponibilizados pelo aeroporto, sendo estes factores determinantes para a segurança da operação. A monitorização dos equipamentos, acompanhada da respectiva detecção de falhas ou eventos que possam colocar em risco a operação são variáveis que determinam a categorização/degradação operacional da pista do aeroporto em operações de baixa visibilidade.

Os procedimentos referidos anteriormente designam-se por procedimentos de baixa visibilidade (LVP - Low Visibility Procedures).

Quanto maior for o nivel da categoria de operação da pista de um aeroporto mais é exigido aos equipamentos intervenientes na operação, sendo que para cada categoria têm que estar disponíveis e com um determinado nível de funcionamento os equipamentos e outros elementos envolvidos. Por outro lado, as condições climatéricas definem a categoria mínima de operação da pista do aeroporto, ou seja, a categoria tem que aumentar à medida que as condições climatéricas e de visibilidade pioram.

Actualmente o procedimento de categorização/degradação operacional da categoria de operação de uma pista do aeroporto é efectuado de uma forma não automática, sendo necessária, por parte do controlador, a verificação do estado e outros parâmetros dos equipamentos e a consulta de documentação (tabelas) de modo a que o controlador tome a decisão sobre o nível da categoria de operação da pista do aeroporto. 0 presente invento designado por sistema LVP é um método para operar um sistema baseado num conjunto de equipamentos e 2/29 programas de computador que monitorizam o estado dos equipamentos e meios necessários à operação em baixa visibilidade e as condições meteorológicas relacionadas essencialmente com a visibilidade da pista a partir das aeronaves, fornecendo aos controladores do aeroporto informação de qual a categoria a que o aeroporto deve operar com a máxima segurança. 0 invento permite a operação de um sistema que estabelece interface com diferentes equipamentos e meios; recolhe e armazena informação desses sistemas; processa a informação através de um módulo de gestão; e, finalmente, apresenta aos utilizadores (controladores e técnicos do aeroporto) a informação relevante para operação em baixa visibilidade. 0 sistema LVP possui uma arquitectura modular e tolerante a falhas (Fault Tolerant), um funcionamento em tempo real reagindo de forma rápida aos diferentes eventos, uma estrutura de software aberta (Open Source) e baseia-se em tecnologias amadurecidas e seguras. A área técnica da invenção insere-se nas áreas de engenharia electrotécnica, engenharia de redes, engenharia de sistemas de computadores e engenharia informática.

Estado da técnica 0 procedimento de categorização/degradação operacional da categoria de operação da pista de um aeroporto é efectuado de uma forma manual. 0 controlador verifica o estado dos equipamentos e as condições climatéricas, analisa essa informação recorrendo a consulta de documentação (tabelas) e decide a categoria de operação do aeroporto. 3/29

Este processo, embora com apoio de equipamentos, é realizado de uma forma manual, logo susceptível a erro humano, não existindo até à data um sistema que realize estas funções de forma automática.

Numa pesquisa efectuada a documentos relacionados com pedidos de patente cujo objecto apresente proximidade com o presente pedido de patente conduziu à identificação dos seguintes documentos:

Dl - US 64633 3(1)- Método e sistema para gestão do fluxo de aeronaves pelas companhias aéreas/autoridades de navegação; D2 - JP200 110759 (A) - Sistema de apoio ao controlo de um aeroporto; D3 - WO 2010025 25 (A2) - Dispositivo de controlo e método para controlar as operações de voo de um aeroporto; D4 - WO 2011056795 A2 - Sistema e método de aterragem de baixa visibilidade; D5 - WO 2006070207 AI - Sistema de segurança de um aeroporto; D6 - US 5719567 A - Sistema para melhorar a navegação e a vigilância em condições de baixa visibilidade; D7 - US 20110106345 AI - Sistema de aterragem em baixa visibilidade. 0 documento Dl descreve um método e sistema de gestão de tráfego de aeronaves para companhias aéreas e autoridades de aviação. 0 método serve para gestão, em tempo real, de chegadas e partidas de várias aeronaves de e/ou para um recurso de sistema especifico (por exemplo: um aeroporto, 4/29 porta de entrada, secção de espaço aéreo) ou um conjunto de recursos de sistema, baseado em: - condições de tempo, - dados específicos do recurso de sistema, - aeronaves e dos seus requisitos de segurança.

Este método compreende os seguintes passos: (a) recolha e armazenamento dos dados específicos e das condições de tempo; (b) processamento dos dados específicos e das condições de tempo para previsão do tempo de chegada das aeronaves; (c) utilização dos tempos de previsão de chegada para calcular o valor de uma função objetivo especifica que é a medida do cumprimento dos objectivos de segurança e operacionais caso sejam atingidos os tempos previstos de chegada; (d) optimização da função objetivo em relação aos tempos previstos de chegada através da identificação de potenciais alterações temporais nas previsões dos tempos de chegada para uma melhor optimização do valor da função objectivo; (e) tradução destas alterações temporais num novo conjunto de tempos de chegada ou controla, caso seja necessário, a velocidade das aeronaves para cumprir os tempos de chegada; (f) comunicação dos novos tempos de chegada ou controlo da velocidade conforme necessário para cumprir o tempo de chegada da aeronave para que estas alterações temporais possam ser implementadas; 5/29 (g) monitorização da capacidade dos recursos do sistema, da aeronave e das condições climatéricas para identificar alterações previsíveis no tempo de chegada ou da capacidade do recurso de sistema que irá resultar numa diminuição específica de um valor da função objetivo optimizada; (h) se esta monitorização identificar que a diminuição específica no valor da função objectivo é previsível de acontecer, repete os passos acima. 0 presente pedido de patente difere de Dl pois Dl divulga um método e um sistema de gestão de tráfego aéreo de aeronaves para companhias aéreas e autoridades de aviação resultante da necessidade de se optimizar os tempos de chegada das aeronaves, garantindo-se também as melhores condições de segurança.

De outra forma, o presente pedido de patente representa um sistema que assegura a operação de baixa visibilidade da pista de um aeroporto, uma vez que determina de forma automática ou manual a categoria de operação em função do estado dos diversos sistemas e das condições meteorológicas. Os dados das condições de meteorologia, recurso externo, são utilizados para calcular o nível da categoria de operação da pista do aeroporto, não sendo utilizados para a gestão do tráfego ou optimização do tempo de chegada da aeronave conforme é divulgado no documento Dl. 0 documento D2 apresenta um sistema de suporte ao controlo tráfego terrestre num aeroporto fornecendo informação de suporte ao controlador, mesmo durante as horas de ponta e de baixa visibilidade, reduzindo o trabalho do controlador e aumentando eficazmente a segurança de operação de um aeroporto. aseia-se na informação do radar de solo para a 6/29 aquisição dos diferentes objectos fixos e em movimento num aeroporto; na monitorização e controlo através de um ecrã de monitorização e um botão de aquisição de dados do radar; e num equipamento analisador de imagem que identifica na imagem os dados de posição dos objectos adquiridos pelo radar de solo, quando o botão de aquisição for operado. 0 presente pedido de patente difere do documento D2 uma vez que D2 divulga um sistema de gestão de tráfico terrestre num aeroporto identificando todos os objetos em movimento dentro do aeroporto através de um radar de solo de aeroporto fornecendo a informação por intermédio de uma imagem apresentada ao controlador, quando o presente pedido de patente representa um sistema de gestão das operações de baixa visibilidade, categorizando/degradando a operação da pista do aeroporto.

Ambos são sistemas de apoio à gestão de um aeroporto, que providenciam informação de suporte ao controlador, no entanto referem-se a duas áreas distintas, D2 relaciona-se com a área de controlo de objetos terrestres, tendo em vista a gestão do tráfego terrestre, enquanto que o presente pedido de patente relaciona-se com o nível de categoria de operação da pista do aeroporto tendo em vista as operações de aterragem de baixa visibilidade, uma vez que se centra na gestão de todos os sistemas de apoio à aterragem de baixa visibilidade. 0 documento D3 divulga um equipamento de controlo do aeroporto e um método para controlar as operações de voo nesse local. Relaciona-se com um dispositivo de controlo de aeroporto possuindo uma base de dados centralizada, compreendendo vários dados de controlo relevantes ao processamento do voo e vários dispositivos computacionais (TOP) ligados à base de dados central, cada um configurado para o planeamento e controlo do processo de procedimento de voo e dispondo pelo menos de uma 7/29 unidade de análise para a análise da situação do tráfego futuro no aeroporto. 0 presente pedido de patente difere de D3 pois D3 descreve um sistema para processamento de dados de voo, utilizando uma base de dados centralizada, com informação relevante de processamento de voo, quando o presente pedido de patente embora utilize também uma base de dados, armazena informação distinta, uma vez que esta se relaciona com o estado dos sistemas relevantes às operações de baixa visibilidade e informação meteorológica. 0 documento D4 descreve um sistema e método para aterragem com baixa visibilidade que dá apoio ao piloto durante a aterragem com condições de baixa visibilidade de tal forma que a aeronave possa descer a mais baixas altitudes sem contacto visual com a pista de aterragem. 0 sistema pode usar vários sistemas de navegação para produzir um sinal híbrido que pode ser mais estável que os sinais individualmente desses sistemas de navegação. Sendo D4 um sistema e método orientado para o piloto nas operações de baixa visibilidade e estando o presente pedido de patente focado na informação ao controlador aéreo, embora ambos se relacionem com as operações de aterragem de baixa visibilidade têm objectivos e características totalmente diferentes. 0 documento D5 descreve um sistema de segurança de um aeroporto, compreendendo radar de solo para a monitorização do movimento das aeronaves, que fornece o sinal de entrada para um computador organizado para identificar os movimentos relativos das aeronaves e de outros veículos, detectados pelo radar, de acordo com um conjunto de regras pre-programadas de risco de colisão de uma aeronave. Pelas mesmas razões que para o documento D2, o documento D5 também não se compara com o /29 presente pedido de patente por se relacionar com a área de controlo de objectos terrestres de um aeroporto. 0 documento D6 descreve um sistema para o reforço de navegação ou de vigilância em condições de baixa visibilidade, através da utilização de uma ou mais fontes de radiação ultravioleta. Sendo D6 baseado em fontes de radiação ultravioleta, este sistema, embora sendo também de apoio às operações de aterragem de baixa visibilidade nada tem a ver com o presente pedido de patente, que não utiliza quaisquer sistemas baseados em radiação ultravioleta. 0 documento D7 apresenta um sistema de aterragem de baixa visibilidade para guiar o avião na aproximação à aterragem, sendo um sistema adicional de apoio à aterragem pelas mesmas razões de D6 nada tem a ver com o presente pedido de patente. reve descrição das figuras - FIG. 1 é um diagrama de blocos que ilustra a arquitectura do sistema LVP; - FIG. 2 é um diagrama de blocos que cruza a arquitectura do sistema LVP e os locais onde estão os equipamentos; - FIG. 3 é um diagrama de blocos que ilustra os equipamentos e as ligações na sala de equipamentos; - FIG. 4 é um diagrama de blocos que ilustra os equipamentos e as ligações na sala de gestão técnica; - FIG. 5 é um diagrama de blocos que ilustra os equipamentos e as ligações na torre de controlo; 9/29 - FIG. 6 é um diagrama de blocos que ilustra os equipamentos e as ligações em outros locais; - FIG. 7 é um diagrama de blocos que ilustra as aplicações de software do Servidor Principal 1 e do Servidor Principal 2; - FIG. é o fluxograma do algoritmo da aplicação 'Alive'; - FIG. 9 é o diagrama de blocos da aplicação 'MainServer'; - FIG. 10 é o diagrama de blocos da aplicação 'IL p'; - FIG. 11 é o flu ogra a da aplica o 'IL p'; - FIG. 12 é o diagrama de blocos da aplicação 'Network'; - FIG. 13 é o flu ogra a da aplica o 'Network'.

Sumário da invenção 0 presente invento, designado "Método para operar um sistema de categorização/degradação dos procedimentos de operação em baixa visibilidade (LVP) da pista de um aeroporto", refere-se a um método para operar um sistema automático para categorizar ou degradar a categoria de operação da pista de um aeroporto, salvaguardando a segurança operacional que é exigida e compreende um conjunto de equipamentos e aplicações de software. A degradação de operação da categoria do aeroporto (descida de categoria) é efectuada de uma forma automática pelo sistema e 10/29 a subida/descida de categoria é proposta ao controlador que em consequência toma a decisão de subir/descer ou não a categoria de operação do aeroporto. 0 sistema (denominado LVP) avalia automaticamente e em tempo real cada um dos equipamentos necessários à operação do aeroporto conjugando a correspondente informação com a informação das condições meteorológicas e define em consequência a categoria máxima permitida. 0 sistema LVP baseia-se numa arquitectura inovadora que assegura as necessárias condições de funcionamento redundantes com capacidade de rápida comutação entre equipamentos em situações de falha.

Descrição detalhada da concretização preferida 0 método baseia-se num conjunto de acções: (a) Monitorizar o estado de todos os sistemas relacionados com as operações de baixa visibilidade e apresentá-lo num mesmo ecrã; (b) Definir qual a categoria adequada à operação na pista do aeroporto; (c) Realizar de forma automática a degradação (descida) da categoria de operação da pista, caso se verifique a degradação num sistema essencial à operação nessa categoria; (d) Realizar de forma manual a categorização (subida) da categoria de operação da pista, caso as condições climatéricas o exijam, o estado dos sistemas o permitam e o operador decida subir para uma nova categoria de operação; (e) Realizar de forma manual a descida da categoria de operação da pista, caso as condições climatéricas o permitam 11/29 e o operador decida descer para uma nova categoria de operação; (f) Utiliza u a aplica o "alive" co a fu o de gerir a comutação entre os servidores principais. A primeira acção (a) realiza a monitorização do estado de todos os sistemas relacionados com as operações de baixa visibilidade e apresenta esse estado num mesmo ecrã em terminais localizados na torre de controlo do aeroporto e noutros locais, apresentando também informação técnica aos técnicos de apoio à operação do aeroporto. A segunda acção (b) define a categoria adequada à operação da pista do aeroporto, através de um cálculo onde a partir da informação recolhida em todos os sistemas de apoio à operação de baixa visibilidade, conjugada com um conjunto de parâmetros que caracterizam as condições limite para as categorias de operação, determina-se qual a categoria adequada à operação da pista do aeroporto. 0 método compreende ainda três acções (c,d,e) que permitem a subida ou descida de categoria. Caso ocorra a degradação de um sistema essencial à operação na categoria em que a pista está, é realizada de forma automática a descida de categoria, conforme previsto na acção (c) . Se as condições climatéricas exigirem uma subida da categoria de operação da pista do aeroporto, o estado dos equipamentos permitam essa subida e o operador decida subir a categoria, por sugestão do sistema, a subida da categoria será realizada de forma manual, de acordo com a acção (d) . Se as condições climatéricas permitirem uma descida da categoria de operação da pista do aeroporto e o operador decida descer a categoria, a descida da categoria será realizada de forma manual, correspondente à acção (e) . 12/29

Finalmente o método utiliza uma aplicação com a designação "alive" co a fu o de gerir a co uta ão entre os servidores principais, que pode ser realizada de forma automática após falha de um dos dois servidores, ou de forma manual por decisão do operador, conforme acção (f) . 0 sistema LVP utiliza um conjunto de equipamentos e aplicações de software.

Em termos de equipamentos o invento divide-se em três grandes blocos (ver Fig. 1) : - loco Entrada/Saida (101) : Interface com os sistemas exteriores (104), por exemplo ILS, energia do aeroporto, luzes do aeroporto e rádio ajudas, com recurso a SNMP (106) - Simple Network Management Protocol - ou outros protocolos (107). Esta área é gerida por um computador designado Servidor E/S (10 ). - loco Gestão (102): Elementos responsáveis pela gestão operacional do sistema e pela sua gestão técnica, realizadas respectivamente através de dois computadores, um designado Servidor Principal (109) e outro Gestor de Sistema (110) . - loco Visualização (103): Apresentação da informação operacional aos controladores aéreos com recurso a terminais localizados na torre de controlo do aeroporto, denominados Terminais Torre (111) e instalados noutros locais, denominados Terminais Outros Locais (112) e apresentação da informação técnica aos técnicos de apoio à operação do aeroporto num terminal denominado Terminal de Gestão (113). O Servidor Principal (109) de gestão operacional do sistema e a área de visualização de terminais para os controladores 13/29 aéreos constituída pelos Terminais Torre (111) e pelos Terminais Outros Locais (112) são de elevada criticidade recorrendo a tecnologias de elevado desempenho, inserindo-se por isso numa zona de elevada disponibilidade (105) tal como se representa na Fig. 1. O sistema distribui-se geograficamente por quatro áreas (Fig. 2) : - Sala de equipamentos (201) - Local onde são instalados todos os equipamentos do aeroporto associados ao controlo de tráfego aéreo; - Torre de controlo (202) - Torre de controlo do aeroporto onde estão instalados os terminais de apoio aos controladores aéreos; - Outros locais (203) - Outros locais como por exemplo a sala de controlo de tráfego aéreo, o centro de controlo das operações aeroportuárias e a central dos bombeiros do aeroporto; - Sala de gestão técnica (204) - Sala onde se realiza a monitorização técnica de todos os equipamentos do aeroporto associados ao controlo de tráfego aéreo.

Estas áreas geográficas estão interligadas através de uma rede de comunicações Ethernet.

Descrição do hardware A Sala de equipamentos (201), conforme a Fig. 3, contém o seguinte hardware: 14/29

Interface Homem Máquina (301) - Permite controlar o interface homem máquina dos Servidor Principal 1 e Servidor Principal 2 (302, 303) e o Servidor E/S (10 ) a partir de um único monitor, teclado e rato. Este dispositivo é composto por um monitor, um teclado, um rato e um comutador que permite seleccionar o servidor a controlar.

Servidor Principal (109) - É um grupo (cluster) de dois servidores (302, 303) que funcionam como um só. Esta configuração redundante permite que na falha do servidor em operação (denominado por MESTRE), seja substituído pelo servidor redundante (denominado por ESCRAVO).

Impressora (304) - Equipamento utilizado para imprimir relatórios e outra informação dos servidores (302, 303, 10 ) .

Servidor Portos Série (305) - Equipamento de interface com os sistemas exteriores e meios do aeroporto que utilizam o protocolo de comunicação série, tais como: sistema de meteorologia; sinalização luminosa do aeroporto; e energia do aeroporto.

Sistemas Exteriores (104) - É a área que identifica os equipamentos exteriores sobre os quais o Sistema LVP recolhe informação e monitoriza. Estes equipamentos utilizam vários meios de comunicação, nomeadamente a comunicação série e a comunicação de rede Ethernet.

Servidor E/S (10 ) - Executa o processamento das informações provenientes da área Sistemas Exteriores (104), da Torre de Controlo (202) e da Sala de gestão técnica (204) . 15/29 - Switch 1 (306) - Comutador de pacotes da rede designada ETHl (310) utilizado para ligar os seguintes equipamentos: Servidor Principal 1 (302), Servidor

Principal 2 (303), Impressora (304), Router IA (307),

Sistemas Exteriores (104), Sala de gestão técnica (204) e Outros locais (203). - Router IA (307) - Encaminhador de pacotes de rede utilizado na comunicação com os "Ter i ai Torre" (111) de visualização que se encontram na torre de controlo, representados nas Fig. 1 e Fig. 2. Este equipamento utiliza a tecnologia S.HDSL para comunicar com a Torre de controlo (202), estendendo a rede ETHl (310) a este local. - Switch 2 (309) - Comutador de pacotes da rede designada ETH2 (311) utilizado para ligar os seguintes equipamentos: Servidor Principal 1 (302), Servidor

Principal 2 (303), Servidor Portos Série (305), Router 2A (30 ) , Sistemas Exteriores (104), Sala de gestão técnica (204) e Outros locais (203). - Router 2A (30 ) - Encaminhador de pacotes de rede utilizado na comunicação com os "Ter i ai Torre" (111) de visualização que se encontram na torre de controlo, representados nas Fig. 1 e Fig. 2. Este equipamento utiliza a tecnologia S.HDSL para comunicar com a Torre de controlo (202), estendendo a rede ETH2 (311) a este local.

As redes ETHl (310) e ETH2 (311) são duas redes Ethernet independentes e que funcionam de forma redundante, assegurando que caso falhe uma delas a outra garante a comunicação entre os diferentes módulos do sistema. 16/29 A Sala de gestão técnica (204), conforme a Fig. 4, contém o seguinte hardware: - Terminal Visualização Técnica (401) - permite os operadores visualizarem a informação sobre a categoria de operação do aeroporto de uma forma resumida. - Impressora (402) - Equipamento utilizado para imprimir relatórios e outra informação proveniente do Gestor do

Sistema (110) . - Terminal de Gestão (113) - Terminal de visualização da informação do Gestor de Sistema (110) . Este terminal é constituído por um monitor, um teclado e um rato. - Gestor de Sistema (110) - Servidor que executa a aplicação de gestão técnica do sistema LVP. - Selector de Categoria G (403) - Equipamento da sala de gestão técnica que realiza a selecção da categoria do aeroporto: NO CAT, CAT I, CAT II, CAT IIIA e CAT III . Este equipamento está ligado directamente ao Servidor E/S (10 ) da Sala de equipamentos (201). A impressora (402) liga-se através da rede ETH1 (310), o Terminal de Visualização Técnica (401) liga-se através da rede ETH2 e (311) o Gestor de Sistema (110) liga-se de forma redundante através das duas redes ETHl (310) e ETH2 (311). A Torre de controlo (202), conforme a Fig. 5, contém o seguinte hardware: - Terminal Tl a TN (111) - Permite os controladores visualizarem a informação sobre a categoria de operação do aeroporto de uma forma resumida. O número de terminais depende do número de posições de trabalho da torre de controlo do aeroporto, estando ligados à Sala de 17/29

Equipamentos (201) de forma alternada com recurso às redes ETHl (310) e ETH2 (311), assegurando redundância de ligações. - Router 1 (501) - Encaminhador de pacotes de rede utilizado na comunicação com os servidores do sistema LVP. Este equipamento utiliza a tecnologia S.HDSL para comunicar com a Sala de equipamentos (201), estendendo a rede ETHl (310) a este local, conforme se representa na Fig. 4. - Router 2 (503) - Encaminhador de pacotes de rede utilizado na comunicação com os servidores do sistema LVP. Este equipamento utiliza a tecnologia S.HDSL para comunicar com a Sala de equipamentos (201), estendendo a rede ETH2 (311) a este local, conforme se representa na Fig. 4. - Selector de Categoria T (502) - Equipamento da torre de controlo que realiza a selecção da categoria do aeroporto: NO CAT, CAT I, CAT II, CAT II IA e CAT III . Este equipamento está ligado directamente ao Servidor E/S (10 ) da Sala de equipamentos (201).

Os Outros Locais (203), conforme a Fig. 6, são locais (além da torre de controlo) onde são colocados outros terminais de visualização, como é o caso da sala de operações de controlo de tráfego aéreo e da sala de operações dos bombeiros, compreendendo o seguinte hardware: - Terminal 01 a ON (112) - Permite os controladores ou outros operadores visualizarem a informação sobre a categoria de operação do aeroporto de uma forma resumida, estando ligados à Sala de equipamentos (201) de forma 1 /29 alternada com recurso às redes ETHl (310) e ETH2 (311), assegurando redundância de ligações.

Descrição da rede A rede Ethernet utilizada na comunicação entre os servidores (302, 303, 10 , 110) e os Sistemas Exteriores (104) é duplicada para garantir redundância (ver Fig. 3 e Fig. 4) .

Os terminais Tl a TN e 01 a ON são ligados a esta rede de uma forma redundante para que no caso de falha de comunicação de uma rede existe sempre um outro terminal ligado através da outra rede, como é exemplificado nas Fig. 5 (para os terminais da torre de controlo Tl a TN) e na Fig. 6 (para os terminais de outros locais 01 a ON).

Descrição de software - Servidor Principal O Servidor Principal (109) é o núcleo do processamento no Sistema LVP de toda a informação apresentada aos controladores e operadores técnicos. A informação provém, nomeadamente dos Sistemas Exteriores (104) e do Servidor E/S (10 ) (ver Fig. D ·

As aplicações desenvolvidas neste servidor são, conforme representado na Fig. 7: - Aplicação Alive (701) - Aplicação que faz a gestão da comutação entre o Servidor Principal 1 (302) e o Servidor

Principal 2 (303). O servidor em operação é denominado por MESTRE e o servidor que não está em operação é denominado por ESCRAVO. A comutação de servidor é 19/29 executada de uma forma manual ou na situação de falha do servidor MESTRE; - Mainserver (702) - Aplicação de processamento da informação proveniente dos Sistemas Exteriores (104) e Servidor E/S (10 ) para executar as seguintes funções: - cálculo da categoria de operação do aeroporto de acordo com o estado dos Sistemas Exteriores (104) necessários à operação da pista do aeroporto e das configurações do Sistema LVP; - cálculo das estatísticas de operação dos equipamentos dos Sistemas Exteriores (104); - sugestão da categoria de operação do aeroporto de acordo com as condições atmosféricas e das configurações do Sistema LVP; - construção das páginas para os terminais TI a TN e 01 a ON; - ILSsnmp (703) - aplicação de interface com os Sistemas

Exteriores (104), que utiliza a comunicação SNMP para a leitura do estado dos equipamentos; - Network (704) - aplicação que testa a conectividade dos equipamentos de rede; - Alarm (705) - Aplicação de gestão dos alarmes do sistema. A comunicação do servidor principal com os outros módulos é realizada através de Interfaces Virtuais (706), as quais são lançadas no servidor MESTRE para o efeito. O Servidor Principal (109) é um grupo (cluster) de dois servidores, com uma configuração redundante que permite que na 20/29 falha do servidor em operação (MESTRE), seja substituído automaticamente pelo outro servidor (ESCRAVO) que está em espera para entrar em operação.

Aplica ο ΛΑΐίν6' A aplica o 'Alive', apresentada na Fig. , tem como função a gestão da comutação dos servidores principais do estado MESTRE para o estado ESCRAVO e do estado ESCRAVO para o estado MESTRE.

Esta aplicação está funcionar em simultâneo no módulo designado Servidor Principal (109), constituído por dois servidores - Servidor Principal 1 (302) e Servidor Principal 2 (303) .

No servidor que está a operar no estado MESTRE esta aplicação inicia a operação das aplicações Mainserver (702), Network (703), ILSSnmp (704) e Alarm (705) e activa as Interfaces Virtuais (706) . No servidor que está a operar no estado SLAVE a Aplica o 'Alive' p ra a opera o da aplica e ai erver (702), ILSsnmp (703), Network (704) e Alarm (705) e desactiva as Interfaces Virtuais (706) . 0 processo de comutação pode ser realizado de forma manual ou automática. A comutação manual é executada por um operador e a comutação automática ocorre quando o servidor em operação no estado MESTRE deixa de funcionar por bloqueio ou avaria, neste caso o servidor em operação no estado ESCRAVO passa imediatamente e de forma automática para a operação no modo MESTRE. A Fig. ilustra o fluxograma do algoritmo da aplicação "ALive" que executa as seguintes instruções: 21/29 ( 01) Inicio da aplicação, com execução das seguintes operações: - leitura dos parâmetros de configuração; - se não detectar a recepção de caracteres inicia o servidor como MESTRE, se detectar a recepção de caracteres inicia como ESCRAVO; ( 02) leitura do porto RS232, verificando o estado do outro servidor; ( 03) Testa se recebeu caracteres; ( 04) Testa se recebeu um sinal do tipo TRAP; ( 05) Testa o tipo de caracter que recebeu: MESTRE OU ESCRAVO; ( 06, 07) testa o estado actual do servidor: MESTRE ou ESCRAVO; ( 0 ) Comutação do servidor para o estado ESCRAVO: paragem das aplicações do servidor principal (702 a 705) e desactiva as interfaces virtuais (706); ( 09) Comutação do servidor para o estado MESTRE: arranque das aplicações do Servidor Principal (702 a 705) e activa as interfaces virtuais (706); ( 10) Envio do caracter ESCRAVO pela porta RS232; ( 11) Envio do caractere MESTRE pela porta RS232; ( 12) Testa se recebeu um sinal QUIT para sair; ( 13) Aplicação sai. 22/29

Aplica ο ai erver' A aplica o 'MainServer' (702), apresentada na Fig. 9, tem como função a realização dos principais processos do sistema LVP, que compreende a leitura dos estados dos diferentes equipamentos e o cálculo da categoria de operação da pista do aeroporto. A aplicação armazena toda a informação numa base de dados (916) e corre sequencialmente as seguintes rotinas: - (901) Rotina readILS - Leitura de todos dos dados do i te a Ί tru e t La di g y te IL ' (sistema de apoio à aterragem com baixa visibilidade); - (902) Rotina ReadILSParam - Leitura dos parâmetros do sistema ILS; (903) Rotina updateRunway - Actualiza os dados da pista em operação; (904) Rotina updateCat utton - Actualiza a informação do selector de categoria da pista de operação; (905) Rotina updateMeteo - Actualiza a informação das condições meteorologia da pista do aeroporto; informação aterrage informação aterrage (906) Rotina updateLLZ - Actualiza a prove ie te do 'localizer' ( i te a de apoio com baixa visibilidade); (907) Rotina updateGP - Actualiza a prove ie te do 'glide pat ' ( i te a de apoio com baixa visibilidade); 23/29 (90 ) Rotina updateFFM - Actualiza a informação prove ie te do 'Far Field o itor' ( i te a de apoio aterragem com baixa visibilidade); (909) Rotina updateDME - Actualiza a informação prove ie te do 'Di ta ce ea uri g Equip et - DE' (sistema de apoio à aterragem com baixa visibilidade); (910) Rotina updateND _MM_OM - Actualiza a informação prove ie te do 'Non-Directional eacon - ND ' , ' iddle

Marker - ' e 'Outer arker - O ' ( i te a de apoio aterragem com baixa visibilidade); (911) Rotina updatelLS - Actualiza toda a informação proveniente do sistema ILS; (912) Rotina updateNavaids - Actualiza toda a informação proveniente dos sistemas de ajuda à navegação; (913) Rotina updateVisualaids - Actualiza toda a informação proveniente dos sistemas de ajuda visual à aterragem no aeroporto; (914) Rotina updateLVP - Realiza todos os cálculos necessários à determinação da categoria de operação da pista do aeroporto, em função do estado de todos os equipamentos e das condições meteorológicas da pista de operação; (915) Rotina updateOperator - Realiza a actualização da informação a apresentar aos controladores aéreos do aeroporto, através dos terminais da Torre de Controlo (202) - Terminal Tl a Terminal TN, assim como os terminais de Outros Locais (203) - Terminal 01 a ON e o

Terminal de Visualização Técnica (401) instalado na Sala de Gestão Técnica (204) . 24/29 £l

Aplica o 'IL A aplica o 'IL p' (703), apresentada na Fig. 10, corre no Servidor Principal (109) e tem como função a gestão da informação do Estado dos Equipamentos das Pistas do Aeroporto (EEPA) (1001), armazenando esta informação na respectiva base de dados (1004) . O EEPA é obtido a partir de dois servidores redundantes Servidor EEPA MESTRE (1002) e Servidor EEPA ESCRAVO (1003) . A Fig. 11 ilustra o fluxograma da aplicação "ILSsnmp" que executa as seguintes instruções: - (1101) Inicio da aplicação, com realização das seguintes operações: - leitura dos parâmetros de configuração; - (1102) Leitura do estado dos equipamentos EEPA do servidor MESTRE; - (1103) Testa se recebeu resposta; - (1104) Leitura do estado dos equipamentos EEPA do servidor ESCRAVO; - (1105) Testa se recebeu resposta; - (1106) Prepara o de dado de co ecido ("U k ow ") para escrita na base de dados; (1107) Testa se a resposta é válida; - (110 ) Prepara o de dado i v lido ("I valid") para escrita na base de dados; 25/29 (1109) Verifica se ouve alteração dos dados; - (1110) Escrita na base de dados do estado dos equipamentos EEPA, caso tenha havido alteração dos dados, e creve do "U k ow " ou "I valid" ca o o dado eja desconhecidos ou inválidos, respectivamente; - (1111) Aguarda por u período de te po (" leep") ou a vi da de u a e age de i terrup o (Trap"); - (1112) Verifica se a interrupção ("Trap") é para saída do progra a (" uit"); - (1113) Aplicação sai.

Aplica o ''Network' A aplica o 'Network' (704), apresentada na Fig. 12, corre no Servidor Principal (109) e tem como função a verificação do estado de todos os equipamentos do sistema LVP, armazenando esta informação na respectiva base de dados (1203) . 0 processo de verificação do estado dos equipamentos é realizado através do comando de rede Ping, enviado para cada elemento, aguardando-se a respectiva resposta. Caso não venha qualquer resposta será assinalado um alarme para o elemento que está em teste. Em caso de falha na resposta ao comando Ping esta operação é repetida mais duas vezes, de tal forma que o Ping pode ser executado por três vezes.

Os elementos em teste são: - (109) Servidor Principal, compreendendo o Servidor

Principal 1 (302) e o Servidor Principal 2 (303); - (10 ) Servidor de entradas/saídas E/S; 26/29 - (305) Servidor de Portos Série; - (110) Gestor de Sistema - (304) Impressora da Sala de Equipamentos (201); - (402) Impressora da Sala de Gestão Técnica (204); - (1201) i Alimentação ininterrupta (UPS) do sistema; - (307) Router IA situado na Sala de Equipamentos (201); - (30 ) Router 2A situado na Sala de Equipamentos (201); - (501) Router 1 situado na Torre de Controlo (202); - (502) Router 2 situado na Torre de Controlo (202); - (306) Switch 1 situado na Sala de Equipamentos (201); - (309) Switch 2 situado na Sala de Equipamentos (201); - (1002) i Servidor EEPA MESTRE; - (1003) i Servidor EEPA ESCRAVO; - (1202) i Servidor de relógio que assegura a sincronização de todos os relógios do sistema; - (113) Terminal de Gestão; - (111) Terminais Tl a TN; - (112) Terminais 01 a ON. A Fig. 13 ilu tra o flu ogra a da aplica o "Network" que executa as seguintes instruções: - (1301) i Início da aplicação, com realização das seguintes operações: 27/29 leitura dos parâmetros de configuração; (1302) Obtenção da lista de todos os equipamentos do sistema LVP; (1303) Obtenção da próximo elemento da lista de todos os equipamentos do sistema LVP, elemento este que se pretende testar; (1304) Envio de primeiro comando Ping para o elemento em teste e verifica resposta; (1305) Envio de segundo comando Ping para o elemento em teste e verifica resposta; (1306) Envio de terceiro comando Ping para o elemento em teste e verifica resposta; (1307) Caso os comandos Ping tenham tido resposta será as i alado que o equipa e to e t o eu e tado 'NO AL'; (130 ) Caso os comandos Ping não tenham tido resposta será assinalado que o equipamento está no seu estado 'ALA ' ; (1309) Verifica se já foram percorridos todos os equipamentos da lista de todos os equipamentos do sistema LVP; (1310) Aguarda por u período de te po (" leep"); (1311) Verifica se existe uma interrupção para saída do progra a (" uit"); (1312) Aplicação sai. 2 /29

Aplica o 'Alar ' A aplica o 'Alar ' (705) processa os alarmes provenientes dos sistemas exteriores e do próprio sistema LVP, apresenta-os no Terminal de Gestão (113) e imprime-os na impressora (304) da Sala de Equipamentos (201) .

Interfaces Virtuais A comunicação entre qualquer elemento do sistema e o Servidor Principal (109) é realizada através de interfaces de comunicação TCP/IP Ethernet, designadas Interfaces Virtuais (706) .

Para que a comutação entre servidores, em caso de falha de um, seja mais rápida, os interfaces de comunicação dos servidores, Servidor Principal 1 (302) e Servidor Principal 2 (303), estão em operação, embora a interface do servidor MESTRE esteja activada enquanto que a do servidor ESCRAVO está desactivada.

Em caso de falha do servidor que está no estado MESTRE, o servidor que está no estado ESCRAVO entra em acção colocando activas as respectivas interfaces virtuais, dando-se a comutação de servidores (ESCRAVO para MESTRE e MESTRE para ESCRAVO) num intervalo de tempo muito curto. O servidor que passa do estado MESTRE ao estado ESCRAVO desactivará as respectivas interfaces virtuais.

Lisboa, 31 de Outubro de 2013 29/29

Claims (6)

1. REIVINDICA ÕES 1 - Método para operar um sistema de categorização/degradação dos procedimentos de operação em baixa visibilidade (LVP) da pista de um aeroporto, caracterizado por compreender as seguintes acções: (a) Monitorizar o estado de todos os sistemas relacionados com as operações de baixa visibilidade e apresentá-lo num mesmo ecrã; (b) Definir gual a categoria adequada à operação na pista do aeroporto; (c) Realizar de forma automática a degradação (descida) da categoria de operação da pista, caso se verifique a degradação num sistema essencial à operação nessa categoria; (d) Realizar de forma manual a categorização (subida) da categoria de operação da pista, caso as condições climatéricas o exijam, o estado dos sistemas o permitam e o operador decida subir para uma nova categoria de operação; (e) Realizar de forma manual a descida da categoria de operação da pista, caso as condições climatéricas o permitam e o operador decida descer para uma nova categoria de operação; (f) Utiliza uma aplicação "alive" co a fu o de gerir a comutação entre os servidores principais.
2. 2 - Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a acção de monitorização (a) realiza a monitorização do estado de todos os sistemas relacionados com as operações de baixa visibilidade e apresentar a informação aos controladores 1/3 aéreos com recurso a terminais localizados na torre de controlo do aeroporto, denominados Terminais Torre (111) e instalados noutros locais, denominados Terminais Outros Locais (112) e apresentar a informação técnica aos técnicos de apoio à operação do aeroporto num terminal denominado Terminal de Gestão (113).
3. 3 - Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a acção de definição da categoria adequada (b) basear-se num cálculo onde a partir da informação recolhida em todos os sistemas de apoio à operação de baixa visibilidade conjugada com um conjunto de parâmetros limite para as categorias de operação, determina-se qual a categoria adequada à operação da pista do aeroporto.
4. 4 - Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as acções de subida ou descida de categoria automática ou manual (c,d,e) consistem em avaliar em tempo real os sistemas necessários à operação de baixa visibilidade do aeroporto, conjugando a informação obtida com a informação das condições climatéricas, definindo qual a categoria adequada à operação na pista do aeroporto.
5. 5 - Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a acção que corre a aplica o "alive" (f) , ser executada a comutação dos servidores de forma manual ou automática, sendo a comutação manual executada por um operador e a comutação automática executada quando o servidor em operação no estado MESTRE deixar de funcionar (passando ao estado ESCRAVO), por bloqueio ou avaria, passando o servidor que estava no estado ESCRAVO para o estado MESTRE e ficando ele em operação.
6. 6 - Método de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por utilizar uma arquitectura baseada em três blocos principais que definem o sistema LVP: 2/3 loco de Gestão (102); loco de Entrada/Saída (101); loco de Visualização (103); nos quais, (105), que Torre (111) se encontra uma Zona de elevada disponibilidade engloba o Servidor Principal (109), os Terminais e os Terminais Outros Locais (112) . Lisboa, 31 de Outubro de 2013 3/3