RASTREAMENTO DE AERONAVES POR HF*
( * COMUNICAÇÕES RADIO NA FAIXA DE ALTA FREQUÊNCIA)

(Prêmio Pacau Magalhães-Motta, ano de 2007, 3º lugar)

   

NOTA: 
O conteúdo deste documento reflete a opinião do autor, quando não citada a fonte da matéria, não representando necessariamente, a política ou prática da Associação Brasileira de Pilotos de Caça ou do Comando da Aeronáutica.
  

 RESUMO

As singulares características que a selva amazônica apresenta, como por exemplo a grande dimensão e a acessibilidade restrita, faz com que as atividades do Sistema de Comando e Controle da Força Aérea Brasileira (FAB) nessa região sejam dificultadas. Novas tecnologias têm surgido no cenário mundial, possibilitando a superação das barreiras impostas pela Amazônia. Inovações como o APRS (Automatic Position Reporting System) fazem com que a posição de uma aeronave, via onda de rádio, seja visualizada em um monitor de computador.

Nos últimos anos, aeronaves civis no Sudeste do Brasil, através de rádios VHF (Very High Frequency), vêm operando o APRS. Nesse sentido, esse sistema poderia ser incorporado ao Comando da Aeronáutica (COMAER). Porém, devido às grandes distâncias que separam as unidades da FAB na Amazônia, o Sistema Rastreamento de Aeronaves seria mais bem aproveitado se fossem utilizadas ondas de HF (High Frequency). Após a aquisição de centenas de rádios HF e de algumas aeronaves modernas pela FAB, o DECEA (Departamento de Controle do Espaço Aéreo), no início desse século, organizou diversas redes dentro do COMAER.

Com isso, a maioria das estações táticas da FAB foi equipada com o rádio HF TW-7000, o qual possibilita comunicações em voz, com boa clareza, e o envio de mensagens e imagens. Interligando o Sistema APRS às características de operação do HF TW-7000, a FAB poderá rastrear todas as suas aeronaves, aperfeiçoando o Comando, Controle e Segurança de Vôo no norte do Brasil.

INTRODUÇÃO

O complexo ambiente da região amazônica, independente da existência de conflitos nessa área, exige que os meios de comunicação sejam confiáveis e variados. Mais do que nunca, os Comandantes dependem de um abundante fluxo de informações para desempenhar com eficiência as suas atribuições e decisões. O que costumava ser visto como Comando e Controle (C2), tornou-se Comando, Controle, Comunicações e Computadores (C4).

O enorme volume de informações, típico das atividades militares, precisa ser apropriadamente coletado para que o objetivo das atividades-fim seja devidamente realizado com qualidade. Em conseqüência, nenhuma forma de telecomunicação deve ser desconsiderada. O que se busca é uma inter-relação de fontes de informação, com o máximo aproveitamento dos recursos disponíveis na Força Aérea Brasileira que sejam utilizáveis na Amazônia.

Os rádios HF têm a característica de transmissão e recepção em voz, mensagens e imagens em longas distâncias. Isso é explicado pela propagação da onda de HF que se encaminha para a ionosfera e lá é refletida para a superfície terrestre atingindo até milhares de milhas do ponto inicial.

Transmissão ionosférica

Figura 1 - Transmissão ionosférica

Associando um aparelho de criptografia ao rádio, as ondas de HF tornam-se seguras para serem usadas militarmente em áreas remotas como oceanos e grandes florestas. Chaves criptográficas podem ser inseridas pelo painel frontal do rádio HF TW-7000 ou através de “smart modules” (chaves eletrônicas que gravam e injetam os códigos nos equipamentos).

Rádios HF das aeronaves interligados com modernos dispositivos de localização, como o "Global Positioning System" (GPS) ou o Inercial, têm ampla aplicação no ambiente militar. O Sistema de Navegação Autônoma Inercial é um processo de navegação baseado, principalmente, num sistema de referência inercial criado no interior do avião. Aeronaves modernas como o A-29 Super Tucano e o C-105 Amazonas já utilizam esse método de navegação independente.

Já o GPS, baseia-se na medição de distância entre o receptor e os satélites transmissores. Vale ressaltar que quase todas as aeronaves da FAB, nos dias atuais, já possuem esse último equipamento. Perante o exposto, o Comando da Aeronáutica pode utilizar o Sistema de Rastreamento de Aeronaves por HF na Amazônia, resultando na otimização das atividades de Comando e Controle nessa região.

1 - O CONCEITO APRS

O "Automatic Position Reporting System" é um sistema usado, principalmente, por radioamadores em diversos países. Ele foi criado pelo norte-americano Bob Buringa, da Academia Naval dos Estados Unidos, no início dos anos 90. O APRS funciona transmitindo automaticamente em tempo real a posição de uma estação, seja ela móvel (aeronave) ou fixa (estação tática). Ele se baseia no tramite de pacotes de dados, utilizando "softwares" específicos.

Cada pacote transporta os códigos de chamadas do destinatário e do remetente, a rota a ser seguida e a coordenada geográfica da estação. Além disso, esse sistema permite trocar mensagens entre as estações, obter informações meteorológicas em tempo real, como temperatura, velocidade e direção do vento, pressão atmosférica e pluviosidade. Os pacotes são veiculados num curto intervalo de tempo e dessa forma várias aeronaves ou estações fixas podem transmitir as suas posições periodicamente. O uso de estações repetidoras, conhecidas como "digipeaters" (digital repeater), estende o alcance das transmissões, especialmente quando rádios VHF são utilizados, possibilitando assim o "link" de comunicação a grandes distâncias.

No caso, uma aeronave é constituída por um rádio (HF ou VHF), um localizador "tracker" e um GPS portátil. Esse localizador possui um microprocessador e um pequeno "modem" que transformam os pacotes provenientes do GPS em tons de áudio, transmitidos pelo rádio para a estação APRS, o qual contém também um rádio HF ou VHF com "modem". Este transforma os tons de áudio em coordenadas sendo enfim visualizados no monitor de um computador. Vale ressaltar que o "tracker" mais o GPS custam em torno de 500 reais.

Rastreador 'Tracker'

Figura 2 - Rastreador "Tracker"



Receptor de GPS

Figura 3 - GPS portátil

Percebe-se então que inversamente, uma estação APRS é composta por um rádio (HF ou VHF), um "modem" e um computador. Neste é instalado um "software" específico para a leitura das coordenadas que chegam do GPS da aeronave através do rádio e decodificados pelo "modem". O software apresenta as informações provenientes do GPS na forma de ícones que evoluem sobre um mapa escolhido pelo usuário.

Visualização de estações móveis ou fixas

Figura 4 - Visualização de estações móveis ou fixas

A escala dos mapas é bastante diversificada: vai desde um mapa de rua de uma determinada cidade até um mapa transcontinental. Clicar com o mouse no ícone de uma das estações faz com que se abra uma janela contendo diversas informações relacionadas à estação selecionada

Informações sobre a posição da aeronave

Figura 5 - Informações sobre a posição da aeronave

Vê-se que o APRS nada mais é do que um programa de computador de domínio público, capaz de processar pacotes de informação, trocados via rádio. Desse modo, coordenadas são transportadas nesses pacotes promovendo a localização precisa de objetos fixos e móveis (veículos na terra, no mar ou no ar, repetidores, rodovias, pontes, etc.).

1.1 - REDE APRS NO BRASIL

A rede APRS no Brasil apresenta 50% de seus componentes no Estado de São Paulo, como pode ser verificado no mapa abaixo.

Estações APRS no Brasil

Figura 6 - Estações APRS no Brasil

O funcionamento da rede apoia-se em "digipeaters". Estes repetidores se comunicam permitindo que a informação digital seja transportada, formando uma grande rede de enlace.

Funcionamento de uma rede APRS

Figura 7 - Funcionamento de uma rede APRS

Existem algumas formas de difundir as informações pela rede APRS, porém o método mais utilizado atualmente é através do protocolo TCP/IP (protocolo de controle de transmissão/protocolo de insternet), usado principalmente em redes na internet.

1.2 - TESTANDO O APRS NA FAB

O desempenho do APRS foi avaliado em setembro de 2004, no trajeto Curitiba/Paranaguá/Guaratuba/Curitiba, quando a aeronave C-98 Caravan, prefixo 2708, funcionou como estação móvel. Usando rádio HF de bordo, os dados da aeronave, colhidos de um GPS GARMIN, foram enviados ao equipamento rádio HF TW-7000, localizado no CINDACTA II (Centro Integrado de Defesa Aérea e Controle de Tráfego Aéreo).

Visualização do teste do APRS no Caravan do CINDACTA II

Figura 8 - Visualização do teste do APRS no Caravan do CINDACTA II

Várias vezes, ao longo do teste, o vetor 2708, voando a baixa altitude, posicionou-se fora da cobertura dos radares de vigilância do CINDACTA II, mas em nenhum momento ele deixou de ser visualizado, conseqüência da propagação em HF e pelo programa "UI-View" instalado no computador da estação central.

2 - HF NA AMAZÔNIA

As aeronaves da FAB que operam na região amazônica são: A-29 "Super Tucano", C-98 "Caravan", C-115 "Búffalo", H-60 "Blackhawk", UH-1H "Iroquois", C-105 "Amazonas", P-98 "Banderulha" e C-95 "Bandeirante". Todas têm a capacidade de utilizar o sistema APRS, mesmo em aeronaves como o UH- 1H, o C-115 Búffalo e o C-95 Bandeirante, os quais são equipados com um antigo modelo de HF. Mas, por que não usar o VHF, que obviamente também está presente nessas aeronaves?

No caso específico da região amazônica as distânciasentre as estações são muito grandes. Entre Porto Velho e Belém são 1.022 milhas náuticas (NM) (Figura 9). Logo, um "Super Tucano" 130 NM afastado de Porto Velho perde contato bilateral com a tática, caso esteja utilizando VHF. A situação pode ser agravada se for perdido o contato bilateral com o órgão de controle (Centro Amazônico), ficando, assim, a aeronave algumas horas sem conhecimento da situação meteorológica do destino. Semelhança situação ocorre com os P-98 "Banderulha", sediados em Belém, quando partem para o Oceano Atlântico ou quando os "Super Tucanos" de Boa Vista se deslocam para outras regiões do país.

X

BOA VISTA

BÉLEM

CACHIMBO

MANAUS

PORTO VELHO

BOA VISTA

X

802 NM

807 NM

365 NM

721 NM

BELÉM

802 NM

X

615 NM

599 NM

1022 NM

CACHIMBO

807 NM

615 NM

X

479 NM

520 NM

MANAUS

365 NM

599 NM

479 NM

X

409 NM

PORTO VELHO

721 NM

1022 NM

520 NM

409 NM

X

Figura 9 - Distância entre as estações da FAB na Amazônia

Helicópteros UH-1H, quando voam a baixas altitudes também encontram dificuldades de comunicação. Durante uma navegação de Manaus a São Gabriel da Cachoeira, por exemplo, é difícil estabelecer contato através de rádios VHF devido às características das suas ondas (linha de visada). Pelo HF, as ondas vão até a ionosfera e lá são refletidas para a superfície terrestre alcançando milhares de milhas. Associando o sistema APRS a esses helicópteros, seria possível visualizá-los durante a navegação entre obstáculos, através de mapas de relevo selecionado no computador da estação.

Mapa de relevo

Figura 10 - Mapa de relevo



2.1 - HF-ALE ("HF-Automatic Link Establishment")

O HF do A-29, do C-105 Amazonas e do R-99 tem uma característica especial de comunicação. Ele possibilita uma escolha automática, do próprio rádio, da melhor freqüência HF para uma determinada estação. Outro fator importante é que através desse método, é possível enviar e receber mensagens escritas no próprio equipamento.

ALE MsgRcv 66DM

INFORME HORA POUSO

ALE MsgRcv 66DM

METAR DE BV: 080/04 KT...

Figura 11 - Mensagens ALE recebidas no display do A-29

O modo ALE (Automatic Link Establishment), como é denominado esse sistema, já está em prática nas Bases Aéreas de Boa Vista, Porto Velho, Natal e Anápolis. Esse sistema, portanto, promove uma melhor aceitação dos sons do HF ao selecionar uma melhor freqüência, consequentemente diminuindo drasticamente os ruídos e facilitando a interação entre os contactantes.

2.2 - ESTAÇÕES DE HF NA FAB

O Comando da Aeronáutica possui muitas estações de HF no complexo sistema de telecomunicações. Por esse motivo, elas são separadas, formando as diversas redes HF com diferentes funções, como é mostrado no ANEXO 1. As principais redes são a de Serviço Fixo Aeronáutico, Serviço Móvel Aeronáutico, Salvaero, Táticas, COMARA (Comissão de Aeroportos da Região Amazônica), RACAER (Rede Alternativa do Comando da Aeronáutica) e redes Especiais, como a de aeronaves A-29 formada pelo 1o/3o, 2o/3o e 3o/3o G.Av.

Rede HF da COMARA

Figura 12 - Rede HF da COMARA

A rede das Estações Táticas, localizadas principalmente nas SCOAM (Seção de Controle de Operações Aéreas Militares) das Bases Aéreas, é constituída com equipamentos de última geração, como o "Phone-Patch", chamadas SELCAL e ALE, ampliador linear, "modem" Kantronics, opção de Criptografia e computadores. Esses equipamentos deveriam permitir comunicações com qualidade em HF, porém são poucas as estações que possuem operadores com curso do rádio TW-7000. Em alguns locais, os graduados que prestam serviço ao rádio são de especialidades incompatíveis com o tipo de serviço, como Intendência ou Infantaria.

Na EEAer (Escola de Especialista da Aeronáutica) é ministrado um curso básico do equipamento para a especialidade de Comunicações, porém ao chegar nas Organizações Militares esses graduados são alocados em funções afastadas do contato direto com o rádio. Associado a isso, culturalmente o HF não tem uma boa aceitação por parte da FAB, sendo desconhecido por muitos militares que os atuais equipamentos permitem, por exemplo, diminuir o ruído característico da comunicação por HF.

Em Bases Aéreas onde operam aeronaves mais modernas, como o R- 99 e o A-29, as estações táticas têm utilizado um pouco mais os recursos do rádio TW- 7000. Contudo alguns aperfeiçoamentos ainda são necessários nesses locais para que todos os recursos possam ser utilizados, como o "phone-patch" e a transmissão de dados (documentos e imagens).

Rede HF Táticas

Figura 13 - Rede HF Táticas

Uma outra rede interessante é a RACAER. Ela foi idealizada para situações de degradação total ou parcial do sistema de telecomunicações do Comando da Aeronáutica. Para tanto, adotou-se uma configuração em rede, onde os órgãos centrais (COMAR – Comando Aéreo Regional), situados em importantes cidades consideradas como pontos estratégicos, foram contemplados com estações HF.

Diagrama da Rede RACAER nacional

Figura 14 - Diagrama da Rede RACAER nacional

3 - PROPOSTA

A proposta pode ser dividida em três fases, iniciando-se pela capacitação dos operadores das estações táticas. Seria primordial que os Comandantes e Chefes das organizações militares alocassem os graduados da especialidade de Comunicações em contato direto com o equipamento HF TW-7000, o qual compõe a maioria das SCOAM. Após isso, seria necessário que esses militares realizassem um curso extremamente prático, abordando todas as dimensões de operação do rádio HF. Tal curso poderia ser realizado na própria organização militar, adequando-se às necessidades de cada localidade.

Também seria importante que fossem enviados ao PAME (Parque de Material Eletrônico) militares pertencentes ao efetivo da SCOAM para a capacitação técnica do equipamento. A segunda fase tem como proposta a mudança de mentalidade em relação ao uso do HF, principalmente por parte dos aviadores. Para isso seria necessário que fossem feitas palestras sobre a capacidade do rádio nas unidades aéreas, aulas sobre o HF que compõem as aeronaves de cada unidade e até mesmo políticas obrigatórias de uso do equipamento.

A terceira fase baseia-se na compra de "kits" APRS para serem instalados nas aeronaves. Só após as três fases terem sido implantadas, seria possível alcançar a proposta final: o Rastreamento de Aeronaves por HF, com um atraso de no máximo 2 segundos no "display" do operador. A partir daí, uma rede APRS ao moldes da FAB poderia ser criada, promovendo a função das estações táticas de modo similar aos digipeaters civis.

Essa rede permitiria um "back-up" nos casos em que uma freqüência HF não estiver ideal em um determinado momento para ser usada com uma estação tática. Porém essa mesma freqüência poderá estar sendo captada por uma outra estação tática, que transmitirá automaticamente a posição da aeronave à primeira estação, via rede INTRAER, conforme o protocolo de transmissão de dados.

Assim através de um computador, no qual foi instalado um "software" específico para leitura dos dados provenientes do GPS remoto, é possível monitorar: helicópteros e caças voando a baixas altitudes (fora da cobertura radar), navios da Marinha pelos rios amazônicos, C-130 Hércules (em rota para o Haiti), C-98 Caravan em missões nos Pelotões de Fronteira do Exército, dentre muitas outras possibilidades.

E mais, é importante ressaltar que através do efetivo uso do rastreador "tracker" seria possível localizar aeronaves, em caso de emergência, com facilidade, uma vez que o tempo de atualização de dados no display é diminuído e ressaltado. De posse dessa informação, o Oficial de Operações de uma Base Aérea poderá acionar os órgãos de busca e salvamento, tornando mais rápido e mais preciso, dessa forma, o resgate da tripulaçãoe dos passageiros.

Finalmente, é importante destacar que de nada adianta apenas a compra dos equipamentos. A primeira e a segunda fase, juntas, formam os pilares básicos para que o Sistema de Rastreamento de Aeronaves seja utilizado da melhor forma possível, contribuindo em muito para o Comando e Controle da FAB na Amazônia.

CONCLUSÃO

O Brasil, ainda por ser um país em desenvolvimento, tem poucas opções quanto a comunicação de longo alcance. Um exemplo disso é que ainda não possui um satélite militar. Considerando os baixos custos de implantação do APRS, não se pode desprezar a possibilidade de rastreamento de aeronaves por HF, já que a estrutura básica encontra-se pronta e as redes organizadas.

Através do APRS é possível visualizar as aeronaves, com plena consciência tática, operacional e estratégica no transcurso das operações e exercícios militares. Com as estações interligadas via rede INTRAER, informações valiosas estarão disponíveis para a supervisão dos exercícios e operações com participação da Aeronáutica. Assim, não é difícil perceber que os processos militares de Comando e Controle, nos seus diversos níveis, são os que mais têm a lucrar com o emprego do APRS.

Um outro ponto interessante em relação ao rastreamento do vôo de uma aeronave é a Segurança de Vôo. Como foi visto, o APRS será de grande importância no caso de um acidente aeronáutico na Amazônia onde o tempo é um fator crucial. Vislumbrando um futuro independente da FAB com relação ao GPS, pois os satélites dos quais estes coletam as informações são estrangeiros, é essencial que sejam realizadas pesquisas sobre o uso do APRS associado ao equipamento Inercial das aeronaves.

Uma pesquisa básica realizada no A-29 indica que existe uma boa possibilidade desse tipo de APRS funcionar, porém ainda precisa ser comprovada.

Por fim, vale ressaltar que num cenário de guerra na Amazônia, dependendo da situação, transmitir dados ou voz via HF poderá ser o único modo de comunicação disponível em tal momento. Por isso, a aplicação do Sistema de Rastreamento de Aeronaves por HF deveria ser fortemente instituída, a fim de explorar todas as possibilidades de uso do HF, estando realmente pronto para ser usado quando todos os outros meios forem esgotados.

  

1o Tenente Aviador Bruno da Silva Xavier - 1o/3o G.Av.

  

  

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

RAMOS, Márcio Gonçalves; FARIA, Paulo César de Carvalho. APRS – Uma nova perspectiva para as comunicações militares em HF. Revista Spectrum. Brasília, n. 09, p. 14-17, dez. 2005.
BRASIL. Comando da Aeronáutica. GITE. Guerra Eletrônica: sistema de comunicação e navegação. Parnamirim, p. 28-29, dez 2006.
BRASIL. Comando da Aeronáutica. GITE. Operações Aeroestratégicas: comando, controle e comunicação. Parnamirim, p. 10-11, dez 2006.
KHF 950/990: HF comunications transceiver - pilot’s guide. Annapolis (EUA), p. 1-11, dez. 1996.
BRASIL. Comando da Aeronáutica. DECEA. Implantação das Estações de Telecomunicações Militares. Rio de Janeiro, p 1-29, abr. 1985.
APRS. Disponível em: . Acesso em: 20 out. 2007.
APRS. Disponível em: . Acesso em 01 out. 2007.
TEIXEIRA, Marcio Rassy. Transmissão de dados via HF. Boa Vista, p.1-24, nov. 2006.
GÖRTZ, Fernanda Kozlowski. HF - meio alternativo de comunicação. Parnamirim, p. 1-15, jun. 2007


 LISTA DE ABREVIATURAS:

ALE - Automatic Link Establishment (Estabelecimento de Link Automático).
APRS - Automatic Position Reporting System (Sistema Automático de Informação de Posição).
CINDACTA - Centro Integrado de Defesa Aérea e Controle de Tráfego Aéreo.
COMAR - Comando Aéreo Regional COMAER -Comando da Aeronáutica.
COMARA - Comissão de Aeroportos da Região Amazônica.
DECEA - Departamento de Controle do Espaço Aéreo.
EEAr - Escola de Especialistas da Aeronáutica.
FAB - Força Aérea Brasileira.
PAME - Parque de Material Eletrônico.
RACAER - Rede Alternativa do Comando da Aeronáutica.
SCOAM - Seção de Controle de Operações Aéreas Militares.
TCP/IP - Transmission Control Protocolo/Protocolo de Internet.
VHF - Very High Frequency .
 
 

 

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