Modelagem estocástica de sistemas de vigilância com drones para avaliação, planejamento e melhoria do desempenho e da disponibilidade

Abstract

Este trabalho tem como objetivo principal desenvolver modelos para otimização de sistemas de vigilância com Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs), também chamados de drones, integrando análises de confiabilidade, disponibilidade e performabilidade. Ao contrário de es tudos anteriores que tratam esses aspectos de maneira isolada, esta pesquisa apresenta uma metodologia integrada que utiliza modelos analíticos, como Cadeias de Markov de Tempo Contínuo, e modelos numéricos, como Redes de Petri Estocásticas, a um modelo de cobertura que considera tanto as características das câmeras quanto os parâmetros operacionais dos drones. Esta abordagem integrada permite uma avaliação mais precisa e abrangente do de sempenho do sistema. Os resultados das análises de sensibilidade e estudos de caso revelaram que a redundância de baterias tem um impacto significativo na disponibilidade do sistema. Aumentar o número de baterias sobressalentes de 1 para 6 elevou o throughput do sistema em 70%, de 10 para 17 rondas por hora. Para missões de longa duração (30 horas), manter entre 15 e 20 baterias redundantes pode garantir uma confiabilidade acima de 80%. Otimizações no gerenciamento de energia, como reduzir o tempo de carregamento da bateria para menos de 36 minutos e utilizar baterias com tempos de descarga superiores a 144 minutos, podem reduzir o tempo de inatividade anual de aproximadamente 100 horas para menos de 20 horas. A metodologia desenvolvida permite aos projetistas equilibrar quantitativamente métricas de desempenho, disponibilidade e custo, oferecendo diretrizes práticas para o dimensionamento eficiente de sistemas de vigilância com drones. Esta pesquisa se destaca por fornecer uma abordagem abrangente que integra múltiplos aspectos do desempenho do sistema, permitindo uma otimização mais eficaz e baseada em dados quantitativos.