Proposta de utilização de métodos heurísticos e de inovação nos projetos de sistemas de localização, baseados em tecnologia de satélites

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Adilson Luiz Barbosa
• Orientador(a): Luís Antônio Waack Bambace
• Banca de defesa: Elói Fonseca
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Engenharia e Gerenciamento de Sistemas Espaciais
• País: BR
• Resumo em Inglês: This work applies an innovation generation heuristic method to two problems: a) the mitigation or elimination of ionospheric errors in GPS (Global Positioning System) navigation; and b) the adaptation of the INPE data collection system to the use of nanossatelites in replacement of SCDs (Data Collection Satellite) and CBERS (China-Brasil Earth Resources Satellite). In this last case there is the need to compensate larger ionospheric errors, due to a lower frequency than the GPS, the question of minimum cost of PCDs modification, and a smaller energy availability in nanossatelites. The method combines TRIZ (Theory of the Solution of Inventive Problems) Pugh matrix and AHP (Analytic Hierarchy Process). The TRIZ is an innovation heuristic method created by Genrich Saulovich Altshuller for engineering problems, that also has the goal of minimizing the use of resources in the problem solution. The Pugh Matrix is a method of sequential selection to complex problems, where both, the specification and solution alternatives are not well known in the beginning of the process. The AHP is a Multiple Criteria Decision Making method that use pairwise comparisons to obtain weights and solution evaluation, and also has a quality control by means of the eigenvalues of its pairwise comparison matrices. This quality control turns the method a robust one, as it indicates the reliability of the selection, and therefore turns any manipulation trial more difficult. With this method ten new solutions were found to the GPS problem, and another twelve to the PCD case. It seems that three solutions found to the GPS case are innovative and effectives, as well as three solutions found to the PCD case. The methodologies were described in detail in the literature revision chapter together with GPS and SCD systems operation details. This chapter also studies signal radiopropagation in the ionosphere. Aircraft and nanossatelites subsystems were described along the method application, as soon as they showed themselves relevant to the process. The option for TRIZ, Pugh Matrix and AHP were done after an extensive bibliographical research regarding heuristic methods for innovative solutions search and Multiple Criteria Decision Making. The most important aspect of an innovation search method is the efficient sweeping of the solution space and its capacity in avoiding: precipitated adoption of any solution, really finding the effective solutions, and avoiding unnecessary detailing, this latter to reducing the process costs. The chosen process showed itself able to reach these goal in the two problems. The trials of solving a problem before knowing it completely creates a high risk of a wrong problem solving. The Pugh Matrix associated with TRIZ helps ones to solve simpler contradictions at the beginning of the process, making it easier to know the more wide problem before starting the solution of the complete problem and the AHP selection procedure.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2015/10.27.22.47

Neste trabalho aplica-se um método de geração de inovação a dois problemas: a) eliminação ou minimização de erros ionosféricos na navegação GPS (Global Positioning System), e b) a adaptação do sistema de coleta de dados do INPE para o uso de nanossatélites no lugar dos SCDs (Satélites de Coleta de Dados) e CBERS (China-Brasil Earth Resources Satellite). Neste último caso há a necessidade de compensar erros ionosféricos maiores, devido a uma frequência mais baixa que a do GPS, a questão do custo mínimo de modificação das PCDs, e de menor disponibilidade de energia nos nanossatélites. O método combina TRIZ (Theory of the Solution of Inventive Problem), Matriz de Pugh e AHP (Analytic Hierarchy Process). A TRIZ é um método heurístico de inovação criado por Genrich Saulovich Altshuller para problemas de engenharia, que também tem o objetivo de minimizar o uso de recursos na solução do problema. A matriz de Pugh é um método de seleção sequencial para problemas complexos, onde tanto as especificações como as alternativas de solução não são bem conhecidas, no início do processo. O AHP é um método de seleção multicritério que usa comparação de pares de soluções para obter pesos na avaliação, e também possui controle de qualidade através de autovalores de suas matrizes de comparação. Este controle de qualidade torna o método robusto, no sentido de que o mesmo indica se a seleção é ou não confiável e, em decorrência, torna qualquer tentativa de manipulação mais difícil. Com este método dez novas soluções foram encontradas para o problema do GPS, e outras doze para o caso das PCDs. Foram encontradas três soluções aparentemente muito eficazes e inovadoras para o problema do GPS e três soluções de mesmas características para o caso das PCDs. As metodologias são descritas em detalhes na revisão bibliográfica, assim como alguns detalhes de funcionamento do GPS e sistema de PCDs. Esta revisão também descreve os efeitos ionosféricos sobre os sinais de radiofrequência. Os subsistemas de aeronaves e nanossatélites foram sendo descritos com o desenvolvimento do método, à medida que se mostraram relevantes ao processo. As opções por TRIZ, Matriz de Pugh e AHP foram realizadas após uma ampla pesquisa bibliográfica quanto a métodos heurísticos de soluções inovadoras e de seleção multicritério. O mais importante em um processo de busca de inovação é a eficiente exploração do espaço de soluções e sua capacidade de: evitar a adoção precipitada de qualquer solução, realmente encontrar soluções eficazes e evitar detalhamentos desnecessários para redução do custo do processo. O processo escolhido se mostrou capaz de cumprir estes itens nos dois problemas. As tentativas de resolver um problema antes de conhecê-lo completamente gera um alto risco de se resolver o problema errado. A matriz de Pugh, associada com o TRIZ, ajudou a resolver contradições mais simples no início do processo, facilitando o conhecimento mais amplo do problema antes de se partir para a utilização do AHP na solução definitiva.