Solução computacional para prevenir acidentes aeronáuticos causados por esteiras de turbulência usando aprendizado de máquina

Abstract

Esteiras de turbulência são fluxos de ar gerados e que giram a partir das pontas das asas de um avião e que permanecem por minutos no ar. Um problema fatal para muitas aeronaves é a esteira de turbulência reconhecida pela primeira vez como de extremo perigo em 1960. Diversos acidentes e incidentes ocorreram e ocorrem no mundo devido a aeronaves adentrarem a esteira de turbulência de uma aeronave maior. As aeronaves têm a capacidade de enxergar as outras ao seu redor graças a um equipamento chamado Vigilância Dependente Automática por Radiodifusão (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast ADS-B) que se comunica com o ADS-B de outras aeronaves e tanto recebe quanto transmite sua posição, velocidade, altitude, identificação, entre outros. Com o uso de critérios de separação segura para esteira de turbulência de aeronaves e utilizando técnicas de Aprendizado de Máquina será possível agregar ao sistema ADS-B alertas precisos ao piloto. Com tais alertas será possível avisar do perigo de se aproximar de um vórtice gerado por uma aeronave categoria super, por exemplo, Airbus A380. A metodologia por meio de Aprendizado de Máquina será classificar qual aeronave está voando ao seu redor e a partir dessa informação de imediato saber qual a sua respectiva esteira de turbulência. A solução para o problema é justamente usar o ADS-B para detectar uma aeronave a quilômetros de distância em sua trajetória e alertar o piloto por meio sonoro e visual, pois o ADS-B atualmente não realiza tal solução proposta. Testes com diferentes algoritmos em diversos cenários de teste mostram que os melhores resultados para uma separação mínima em voo e um tempo seguro para iniciar a decolagem é obtido com a utilização tanto do algoritmo Naive Bayes como do KNN com parâmetro k = 1 ou 3. Tais informações são suficientes para o piloto manter as devidas separações para com a outra aeronave e assim evitar um acidente aeronáutico, pois é sabido que esteiras de turbulência de aviões categoria pesada e super são de extremo perigo. Sendo assim, o piloto em caso de não ser avisado do perigo pelo Controlador de Tráfego Aéreo por qualquer motivo que seja, poderá ter sua própria tomada de decisão dentro da sua cabine para evitar um vórtice de uma aeronave maior.