Instituto de Estudos Avançados

INSTITUTO DE ESTUDOS AVANÇADOS

LINHAS DE ATUAÇÃO

EAH - Aerotermodinâmica e Hipersônica

Pesquisa em veículos hipersônicos e propulsão hipersônica aspirada baseada em combustão supersônica (SCRAMJET), incluindo as etapas de concepção, desenvolvimento, projeto e fabricação dos Demonstradores Tecnológicos, bem como a demonstração, através de ensaio em voo, da capacidade de realizar um voo hipersônico aspirado (motor SCRAMJET), controlado, em regime de cruzeiro, na estratosfera (cerca de 30km de altitude e Mach 10). OSTENSIVO

Com o auxílio do PG-CTE, diversas linhas acadêmicas são desenvolvidas em parceria com o ITA em benefício do Programa Hipersônico Brasileiro. Dentre as principais atividades acadêmicas associadas com o programa encontram-se

• A modelagem matemática e computacional de fenômenos nas áreas de propulsão nuclear, geração de energia por meio de reações nucleares,

• A modelagem matemática e computacional de fenômenos na área de hipersônica;

• O desenvolvimento de dispositivos,

• Desenvolvimento e caracterização de métodos de medidas intrusivas e não intrusivas.

Do ponto de vista acadêmico, diversas contribuições associadas às atividades citadas foram produzidas e publicadas em revistas de destaque internacional e nos principais eventos internacionais e nacionais, evidenciando a qualidade metodológica dos trabalhos desenvolvidos no âmbito do programa. A participação das instituições associadas (IAE, IEAv e ITA) no programa de pós permite que as pesquisas e os trabalhos acadêmicos aconteçam de maneira sinérgica, sem comprometer informações sensíveis dos projetos, mas trazendo ferramentas, análises e respostas que são utilizadas em benefício dos projetos desenvolvidos nos Institutos parceiros ao mesmo tempo em que capacita novos recursos humanos com o que há de mais moderno na pesquisa. Desde 2013 até a presente data foram formados na área 55 mestres e 8 doutores, sendo que muitos desses alunos contribuíram e ainda contribuem para o desenvolvimento de tecnologias e de modelos (ensaio experimental e computacional), bem como na criação de patentes e desenvolvimento de empresas (ex.: startups).

ASA - Ambiente de Simulação Aeroespacial

O Ambiente de Simulação Aeroespacial (ASA) surgiu na Força Aérea Brasileira (FAB) diante da necessidade de dotar seus decisores com ferramentas de apoio à decisão, por meio das quais seja possível antever resultados de cenários operacionais utilizando simulações de tempo acelerado e Inteligência Artificial (IA). Esse tipo de ferramental é usualmente empregado nos contextos militares com propósitos de: selecionar cursos de ação, desenvolver táticas e doutrinas de emprego, adestrar decisores em jogos de guerra, avaliar novas aquisições e desenvolver novas tecnologias (ex. drones não tripulados governados por IA). Assim, o ASA foi desenvolvido como um framework nacional de simulação, ou seja, uma estrutura de software capaz de fornecer uma base para a criação, configuração, execução e análise de modelos e simulações por meio de um serviço web (online).

O ASA pode ser utilizado por outros desenvolvedores para criar funcionalidades destinadas a diferentes tipos de usuários finais, assim como para pesquisa e desenvolvimento, como uma plataforma de testes de algoritmos de IA e modelos.

Atualmente, no 1º semestre de 2024, está em o curso uma disciplina na pós-graduação do ITA, a TE-276 - Introdução à Modelagem e Simulação de Defesa, como uma maneira de disseminar o conhecimento adquirido no desenvolvimento do Projeto ASA e promover o uso do ferramental disponibilizado.

PITER-N - Processamento de Imagens em Tempo Real para Navegação Aérea Autônoma Noturna com Utilização de Alto Desempenho

Este é um projeto de pesquisa para desenvolver tecnologia para navegação aérea autônoma em ambiente noturno, pois, atualmente, a indústria aeroespacial visa a aumentar a automação de voos, onde o uso dual pode ser aplicado, seja em aplicações civis e militares. Portanto, o voo de uma aeronave autônoma precisa ser resiliente a um ambiente degradado pelo GNSS. A fase de desenvolvimento é realizada por pesquisas desenvolvidas sob a coordenação do IEAv, mas com foco no desenvolvimento de um demonstrador de conceito de navegação robusto e compatível com o modelo estado-da-arte, ao ponto de ser um modelo substitutivo ou redundante. Os algoritmos e técnicas desenvolvidos neste projeto serão testados e validados em testes com dados em cenários reais, com processamento em tempo real baseado em visão computacional para a estimação de posição da aeronave sem a utilização de sistema GNSS.

Este projeto tem por objetivo desenvolver um demonstrador de conceito de tecnologia para navegação aérea autônoma em período noturno baseada em imagens. Para atingir este objetivo, torna-se necessário estimar a posição sobrevoada por uma aeronave em período noturno com base em imagens, desenvolver técnicas de alto desempenho computacional para processamento de imagens em tempo real e verdades de campo com adequada precisão geodésica para validação do demonstrador de conceito.

IFO - Unidade de Medição Inercial a Fibra Óptica

Unidades de Medição Inercial (UMIs) tem a função de fornecer dados para a determinação de trajetória e atitude do corpo ao qual estão fixadas, sem a utilização, ou com utilização restrita, de informações externas, como sinais de GPS, encontrando diversas aplicações civis e militares, com variado grau de precisão a depender do tempo de navegação estimada (dead-reckoning) necessário para o cumprimento da missão. Entre os exemplos de aplicação destaca-se o uso de UMIs em diversos vetores, tripulados ou não, como na navegação de aeronaves, navios e submarinos; no posicionamento e apontamento de satélites; na estabilização de plataformas de tiro, de monitoramento e de apontamento de alvos; na navegação autônoma de foguetes, mísseis, drones, carros, ônibus, tratores, robôs, perfuratrizes e plataformas marítimas de prospecção de petróleo.

O Projeto IFO visa realizar o desenvolvimento de uma UMI a Fibra Óptica (IFO), com eletrônica de processamento e condicionamento de sinais, que seja capaz de fornecer informações de velocidade de rotação e aceleração em três eixos ortogonais do veículo a que a unidade esteja fixada.

A UMI, é composta por sensores inerciais (três acelerômetros e três giroscópios) e circuitos eletrônicos de processamento e condicionamento de sinais e comunicação. Os sinais fornecidos pela UMI são processados por um computador de bordo com algoritmo de navegação, o qual fornece dados de atitude e trajetória. O escopo do presente projeto é a elevação de desempenho dos sensores inerciais (GFOs e AOMs) e o desenvolvimento de uma UMI a fibra óptica (IFO), com tecnologia nacional.

CSIO - Calibração de Sensores Imageadores Orbitais e Aerotransportados

O Projeto Calibração de Sensores Imageadores Orbitais e Aerotranportados - CSIO tem por objetivo prover os meios necessários para a realização da calibração radiométrica, em campo, de sensores imageadores de sensoriamento remoto óptico, de alta resolução espacial, seja em plataformas orbitais (como as do Sistema Carponis) ou Aerotransportadas. Para atingir este objetivo é necessário: o apoio de um laboratório com capacidade de realizar medições espectrorradiométricas, ou seja, medições de assinaturas espectrais; a construção de um sítio de calibração radiométrica composto superfícies de referência para desenvolver os procedimentos de calibração radiométrica de Sensoriamento Remoto Óptico - SRO, que possuam visadas ao nadir e/ou oblíqua; e desenvolver metodologia de calibração. Por fim, dependendo da disponibilidade de sistemas de SRO, realizar a calibração radiométrica. O desenvolvimento do CSIO elevará a capacidade operacional da FAB nas mais diversas aplicações que envolvem sensores remotos eletro-ópticos, uma vez que se espera ter maior garantia da precisão dos dados coletados, tanto em laboratório quanto em campo. Além disso, o Projeto deverá qualificar e capacitar recursos humanos, RH, em áreas estratégicas do setor espacial, visando formar RH e aumentar a competência dos envolvidos no projeto em calibração de SROs. Este projeto de Ciência, Tecnologia e Inovação está alinhado com estas diretrizes emanadas do Ministério da Defesa, do COMAER, do DCTA e do próprio IEAv, pois visa prover os subsídios necessários para atender aos objetivos do PESE, cujo conjunto de metas propostas e projeção de produtos intenciona atender as demandas da FAB e da sociedade como um todo.

ERISA-D - Efeitos Nocivos das Radiações Ionizantes em Tripulações, Sistemas Aeroespaciais e Defesa

A radiação ionizante está presente em diferentes ambientes de atuação da Força Aérea Brasileira, causando danos diversos aos sistemas que nele operem. O projeto ERISA-D visa a investigar esses efeitos e propor medidas de mitigação dos danos e minimização de riscos para garantir a eficiência no cumprimento da missão. Além dos evidentes riscos existentes nas atividades nucleares (sejam elas para fins pacíficos ou não), a radiação de origem natural (radiação cósmica) também é um motivo de preocupação para todos os atores que queiram explorar o espaço e até mesmo desbravar altitudes de voo mais elevadas na atmosfera, fazendo com que dominar o assunto seja uma questão estratégica e de interesse nacional. Por isso, os danos causados pela radiação precisam ser conhecidos e dominados nacionalmente para prover proteção aos sistemas aeroespaciais e às tripulações bem como para garantir a soberania nacional. Com essa grandiosa perspectiva em vista, o projeto busca atuar em três eixos principais a fim de atingir o seu objetivo: a caracterização dos ambientes de radiação, o projeto e qualificação de sistemas tolerantes à radiação e a proposição de um sistema de procedimentos e dados para a tomada de decisão em cenários de defesa. Os produtos e conhecimentos gerados são de extrema relevância para a sociedade brasileira, contribuindo para a comunidade científica, as empresas da base industrial de defesa, o programa espacial brasileiro e, certamente, a Força Aérea Brasileira.

FPA-IR - Focal Plane Array-Infrared

Desenvolvimento de Sensores de Infravermelho e Células Solares de Alta Eficiência

Apresentaremos as iniciativas do grupo e os resultados já alcançados no desenvolvimento de sensores de infravermelho por diversas tecnologias, bem como de células solares de junções múltiplas, que são aquelas que detêm o atual recorde de eficiência.

Células solares de Si monocristalino têm um limite de eficiência teórico próximo a 29,5 % com recorde de 26,7 % (sem concentração), ou seja, já bem próximo do limite teórico. Células de junções múltiplas não estão sujeitas a este limite já tendo sido demonstradas células com eficiência de 35,8 % para aplicações espaciais e 38,8 % para aplicações terrestres, sem concentração. Para aplicações terrestres com concentração, 47,1 % já foi atingido. Estamos trabalhando nas células de junções múltiplas, tendo o foco atual na aplicação espacial.

Os fotodetectores de infravermelho, em função de suas aplicações militares, são difíceis de serem adquiridos no mercado internacional apesar das inúmeras aplicações civis, daí a necessidade de se desenvolver essa tecnologia no país. O grupo já trabalhou com o desenvolvimento de sensores de infravermelho a poços quânticos e a pontos quânticos, ambos gerados por crescimento epitaxial, e vem, ultimamente, trabalhando fotodiodos de InGaAs e sensores de infravermelho a pontos quânticos coloidais (gerados em solução aquosa). Este último tipo visa a geração de dispositivos de baixo custo.

PEmSE - Planejamento para Emprego de Sistemas Espaciais 

O emprego de satélites em diversos cenários de atuação vem se consolidando como uma realidade e norteado as pesquisas aplicadas dentro deste contexto, dado o enorme potencial de expansão para novos papéis, tanto no âmbito da Defesa como em aplicações no meio civil. Apoiado no desenvolvimento de metodologias de otimização e computacionais, o projeto PEmSE busca contribuir com essas pesquisas visando auxiliar o processo de tomada de decisão quanto ao planejamento otimizado para a aquisição e o download de dados, considerando múltiplos satélites e múltiplas estações de solo, em um horizonte de planejamento desejado. Para validar a metodologia desenvolvida considera-se cenários que envolvam monitoramento constante para permitir ações de mitigação como em áreas de fronteira e de desmatamento. A expectativa é que o projeto, além de propor um planejamento eficiente para os sistemas espaciais existentes, contribua para identificar áreas de vulnerabilidade e apoiar planejamentos futuros referentes a novas aquisições. Serão apresentados os resultados obtidos até o momento utilizando metodologias de otimização exatas e aproximadas com o uso de heurísticas e metaheurísticas, além das perspectivas futuras, como a possibilidade do uso de técnicas de Inteligência Artificial para contribuir com a pesquisa.

C2 - Comando e Controle a partir da fusão massiva de dados aeroespaciais em alto desempenho computacional

Desde os primórdios da humanidade, a busca por formas mais eficientes de defesa e vigilância tem sido uma constante. Com o avanço da tecnologia, esse objetivo tem sido cada vez mais alcançado através de inovações que revolucionam a maneira como as operações militares são conduzidas. No epicentro dessas inovações está o Projeto C2, um esforço colaborativo que visa integrar técnicas de inteligência artificial nas missões de sensoriamento remoto, inteligência, vigilância e reconhecimento.

O Projeto C2 visa aprimorar nossas habilidades em extrair informações de imagens de satélite ou imagens aéreas de diferentes sensores usando computação de alto desempenho. Em termos simples, isso significa que estamos trabalhando para tornar mais eficiente e rápido o processo de obtenção, processamento e interpretação de dados usando computadores extremamente poderosos. Essa melhoria visa apoiar não apenas o Ministério da Defesa, mas também outras instituições, garantindo que elas possam acessar informações cruciais de maneira ágil nas missões de sensoriamento remoto, inteligência, vigilância e reconhecimento. Tudo isso é possível devido ao desenvolvimento de novos métodos e algoritmos para a extração de informações de interesse. O objetivo final é criar um conjunto de ferramentas robustas que possam ser usadas como base para futuros desenvolvimentos. Isso significa que estamos construindo um kit de ferramentas especializado, projetado para encontrar e processar informações importantes em grandes conjuntos de dados, tudo de forma rápida e eficiente. Essas competências são essenciais para melhorar nossa capacidade de lidar com grandes volumes de dados de sensores variados que o Ministério da Defesa e outras organizações necessitam integrar.

Contatos:

Assessoria de Relações Institucionais (ARI):

Tel - (12) 3947-5314/3947-5598

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Assessoria de Comunicação Social (ACS):

Tel - (12) 3947-5360/3947-5374

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Site: https://ieav.dcta.mil.br/