Uma solução híbrida de planejamento embarcado para aumentar a autonomia operacional de satélites baseada em rede de tarefas hierárquicas e inferência de estados

• Autor(a) principal: Filipe de Simone Cividanes
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/10.28.15.15

Tradicionalmente, as operações de missões espaciais são baseadas em atividades planejadas pelo segmento solo. Devido a janelas de visibilidade restritas e atrasos na comunicação entre o satélite e as estações de operação em solo, alguns sistemas espaciais não podem ser completamente controlados por solo em tempo real. Como forma de superar isso, os operadores lançam mão da execução agendada de comandos temporizados, planejados com antecedência pelo centro de controle, para a operação em períodos fora de comunicação, que podem atingir até 90% do tempo da missão. Uma maneira de melhorar a operação é equipar o software de voo com um sistema autônomo de tomada de decisões, que implemente técnicas de planejamento automatizado de missão. Neste contexto, esta Tese propõe uma solução híbrida de planejamento embarcado baseado em rede de tarefas hierárquica e inferência de estados para aumentar o nível de autonomia operacional de satélites. A abordagem híbrida desta Tese é centrada nas regras de controle da decomposição hierárquica de tarefas aliada à abordagem generativa do planejamento clássico baseado em ações. Tal solução implica na criação de uma nova forma de representação do conhecimento a bordo do satélite, de um planejador computacionalmente leve e compatível com as restrições impostas pelo hardware de voo qualificado para uso espacial, que possui baixa capacidade de processamento. Um planejador híbrido e modelo embarcado são propostos, implementados e testados como elementos de uma arquitetura de planejamento hierárquico organizada em camadas que permite unificar planejamento e escalonamento, mantendo-se a capacidade de revisão de planos. A solução foi submetida a cenários experimentais de planejamento embarcado a partir de um estudo de caso realístico voltado a uma missão de sensoriamento remoto. A modelagem do problema na nova representação do domínio e os experimentos realizados em um ambiente computacional representativo da área espacial puderam atestar a viabilidade da solução proposta. Os resultados de planejamento obtidos se mostraram promissores frente ao estado da arte do domínio embarcado de satélites. Conclui-se que o paradigma híbrido proposto permite acrescentar ganhos de desempenho computacionais usando as informações hierárquicas do domínio e, ao mesmo tempo, ser mais responsivo a situações não previstas através da abordagem generativa, mostrando-se uma solução interessante principalmente para aplicações de tempo real, como satélites.