Sistemas Operacionais para Radares Militares

Prévia do material em texto

Sistemas Operacionais para Radares Militares 
Andreia Ap. de Castro Alves
#1
, Erick Sasse Filho
*2
, 
#
Faculdade de Tecnologia da Unicamp, 
Limeira, São Paulo 
1
andreia.castro.unicamp@hotmail.com 
2
esfilho@gmail.com 
 
Resumo— Este artigo descreve o funcionamento dos sistemas 
operacionais utilizados em radares militares e as adaptações 
necessárias em um sistema existente para atender seus 
requisitos. O trabalho terá uma atenção especial para radares 
de sensoriamento remoto, é uma das mais bem sucedidas 
tecnologias de coleta automática de dados para o levantamento 
e monitoração dos recursos terrestres em escala global. 
 
Palavras Chaves— Radares, Militar, Sistema Operacional, 
Linux 
I. INTRODUÇÃO 
 
 De dia ou de noite, com ou sem nuvens, os 
radares desenvolvidos atualmente são capazes de 
mapear terrenos para a geração de mapas de alta 
resolução e precisão. Esse é o sensor ideal para a 
aquisição e a geração eficiente de imagens das 
superfícies onde a cobertura por nuvens seja 
frequente ou em áreas de vegetação muito densa 
[1]. 
O desafio é encontrar técnicas para 
modificações e desenvolvimento dos sistemas 
operacionais que são utilizados, além da 
integração Hardware e Software, este artigo 
descreve: o funcionamento do hardware do radar 
incluindo seus componentes e funções, o 
funcionamento do Software, especificamente seu 
sistema operacional. 
Tanto Hardware como Software devem atender 
as especificações, tais como: Processamento 
Digital de imagens SAR Correção do Padrão de 
Antena, fatores que influenciam o 
retroespalhamento como função da distância, STC 
correção slant-to-range, interpolação, Zoom, 
Compactação de dados, Calibração de imagens 
radar, longo alcance, confiabilidade dos dados, 
processamento de dados rápido e seguro, 
compactação de tamanho, robusto a ruídos e 
fatores ambientais, garantir a continuidade de 
dados, o volume de solicitações de dados em 
tempo quase real, simplicidade de implementação 
entre outros, para atender esses requisitos 
descreveremos a seguir o funcionamento do 
Hardware e Software [2]. 
 
II. HARDWARE DO RADAR 
 
 RADAR é a sigla resultante de Radio 
Detection And Ranging (Detecção e localização 
por meio de ondas de rádio). 
Um sistema de radar possui três funções primárias: 
- Transmite sinais de microondas (rádio) em 
direção a uma cena; 
- Recebe parte da energia transmitida que é 
retroespalhada pela cena; 
- Registra a intensidade (detecção) e a defasagem 
(indicação da distância) dos sinais de retorno [3]. 
A Fig.1 a seguir exemplifica seu funcionamento: 
 
 
Fig. 1 Funcionamento do Radar [3] 
 
 O radar possui fonte de energia própria e, 
portanto, pode operar durante o dia ou à noite e 
com céu nublado [3]. Este tipo de sistema é 
conhecido como um sistema ativo de 
sensoriamento remoto, o radar é composto de 
uma antena transceptora, da linha de transmissão, 
ou guia de onda, de um transmissor de 
alta potência e alta frequência, do sistema de 
recepção,decodificação, processamento e 
visualização das informações coletadas, além da 
mesa de interface entre equipamento e operador, 
um diagrama de blocos simples é apresentado na 
Fig.2: 
 
 
Fig. 2 Diagrama de Blocos de um Radar Simples [5] 
 
A. Sistema de Transmissão 
 Fazem parte o oscilador, o modulador, e o 
próprio transmissor. fornece radiofrequência para 
a antena em forma de pulsos eletromagnéticos 
modulados de alta potência. 
 
B. Oscilador 
 Aonde se da a produção do sinal, ele 
gera radiofrequência num comprimento de 
onda desejado. 
 
C. Modulador 
 Modula em amplitude ou frequência. Da 
estabilidade do sinal gerado no oscilador e da 
modulação dependerá a qualidade do eco captado 
após atingir o alvo. 
 
D. Transmissor 
 Sua função é amplificar o sinal gerado no 
oscilador e misturado no modulador. Os radares 
em geral, necessitam enviar pulsos de alta 
potência, que após se propagarem, atingem o alvo 
e refletem numa espécie de eco. O sinal refletido 
sofre atenuação e perdas pelo caminho chegando 
bem mais fraco que o emitido, logo, é captado 
pela antena e amplificado novamente. 
 
E. Antena 
 Após amplificar o sinal o transmissor 
envia para a antena o sinal, que em alguns radares 
tem a forma de um prato de metal (Antena 
Parabólica). 
As ondas eletromagnéticas, após serem geradas e 
amplificadas, guiadas em ondas na direção 
ao foco do disco parabólico. Disparadas contra a 
parábola, se propagam para o ambiente. 
Normalmente as antenas são comutadas há girar 
360º para ter uma visão total e ampla do território, 
, permitindo que o radar faça uma varredura na 
área ao invés de sempre apontar para a mesma 
direção. 
 
F. Sistema de Recepção 
 O receptor detecta e amplifica os ecos 
produzidos quando as ondas refletem no alvo. 
Podemos usar a mesma antena para recepção e 
transmissão, pois as antenas possuem 
características de reciprocidade. O sistema 
funciona da seguinte forma: 
 O pulso gerado é disparado contra a 
antena que o envia ao espaço. O sinal bate no alvo 
e retorna em forma de eco. Neste momento é 
captado pela mesma antena, pois o transmissor 
está desligado. Pois, se estivesse ligado, devida 
alta potência, o receptor não receberia o pulso 
refletido, e sim o pulso emitido. 
 Para gerenciar a transcepção do radar, é 
utilizado um dispositivo que comuta o momento 
de transmissão e recepção. Determinando assim 
quando a antena está ligada ao transmissor ou ao 
receptor. O receptor, recebe o sinal fraco provindo 
do alvo em direção à antena e amplifica-o. 
 Após a ampliação, o sinal é processado, 
demodulador, integrado e enviado para o monitor 
que é lido pelo operador de radar [4]. 
 
G. Comutador ou Duplexador 
 Ele quem possibilita ao sistema de radar 
emitir sinais e recebê-los na mesma antena. Isso 
evita que o sinal de grande intensidade vindo do 
transmissor chegue ao receptor causando 
sobrecarga, pois o receptor espera por um sinal de 
retorno de baixa intensidade. 
 
H. Receptor 
 Os atuais radares utilizam equipamentos 
digitais, que permitem funções mais complicadas. 
Para usar este tipo de equipamento, o sistema 
necessita de um conversor analógico-digital para 
transformar de uma forma para outra. O conversor 
analógico-digital mede o sinal analógico de 
entrada muitas vezes por segundo e expressa cada 
sinal como um número binário. Uma vez que o 
sinal é digitalizado, o receptor pode executar 
complexas funções sobre este. Uma das mais 
importantes funções para o receptor é o filtro 
Doppler, baseado no efeito do mesmo nome. Ele é 
usado para diferenciar alvos múltiplos. Seguido 
do filtro Doppler, o receptor executa outras 
funções como maximizar a força do sinal de 
retorno, eliminar o ruído e a interferência do sinal 
[4]. 
 
I. Visor 
 O visor é o resultado final das etapas de 
conversão do sinal recebido pelo radar em 
informação útil. Antes, os sistemas de radares 
usavam apenas modulação em amplitude – o sinal 
de força, ou amplitude era função da distância da 
antena. Nestes sistemas, um ponto de sinal forte 
aparece no lugar da tela que corresponde o alvo 
distante. Mais usual e mais moderno é o visor de 
plano de indicação posicional (PPI). O PPI mostra 
a direção do alvo em relação ao radar (em relação 
ao norte) com um ângulo de medida de cima do 
visor, enquanto que a distancia do alvo é 
representado como a distância até o centro do 
visor. Em alguns sistemas de radaresque usam 
PPI mostra a real amplitude do sinal, enquanto 
que outros processam o sinal antes de exibi-lo e 
mostram alvos em potencial em forma de 
símbolos. Alguns sistemas simples de radares, 
para assinalar a presença de um objeto e não sua 
velocidade ou distância, notificam o controlador 
com um sinal de áudio, como um beep [4]. 
 
III. SOFTWARE DO RADAR 
 
Quando falamos em radares militares, 
precisamos pensar muito na segurança e no 
controle do sistema, para que não seja facilmente 
sabotado. 
Comparado com o Windows, o Linux é mais 
escolhido pois ele é mais facilmente customizado 
devido ao código aberto [6] e também por ser um 
tanto mais seguro. 
Visto isso, um dos sistemas operacionais mais 
recomendados é o Debian, pois é bem seguro e 
possui um dos firewalls mais poderosos para 
Linux, o Iptables. 
O Debian é um software leve, totalmente grátis 
e já vem com mais de 37500 pacotes contendo 
softwares pré-compilados que torna mais fácil a 
instalação deles na sua máquina. 
Ele é mantido e atualizado por usuários 
voluntários e também leva segurança muito a 
sério. 
 
A. Configurações Hardware 
Não é necessário um hardware muito pesado 
para rodar o Debian, as suas configurações vão 
depender da sua necessidade de processamento, 
armazenamento e etc, contudo a maioria dos 
utilizadores arriscam-se a sair frustrados se 
ignorarem estas sugestões da Tab.1 a seguir: 
 
Tipo de 
Instalação 
RAM 
(mínimo) 
RAM 
(recomendado) 
Disco 
Rígido 
Sem 
desktop 
64 
megabytes 
256 megabytes 
1 
gigabyte 
Com 
Desktop 
128 
megabytes 
512 megabytes 
5 
gigabytes 
Tab.1 Requisitos Mínimos de Sistema Recomendados [6] 
 
B. Drivers e Kernel 
Dependendo do radar, há necessidade de 
modificar os drivers e o Kernel para atender aos 
requisitos do sistema. 
Isso pode ser decidido com o fabricante na hora 
da compra, ou modificado manualmente depois. 
Como dito anteriormente, vários pacotes já vem 
pré-compilados com o Debian, tornando ainda 
mais fácil essa modificação. Já no Windows, é 
mais complicado conseguir acesso ao código 
fonte para fazer as modificações necessárias. 
 
C. Segurança 
Em termos de segurança, quando comparamos 
os dois sistemas, vemos que o Windows não é 
muito recomendado pois ele é mais visado pelos 
hackers. 
Dessa forma, há muito menos virus ou 
softwares maliciosos para Linux. Mas claro que, 
como qualquer outro sistema operacional, o Linux 
também está sujeito a falhas na segurança. E por 
isso, os contribuidores do Debian tratam de todos 
os problemas de segurança que são trazidos à 
atenção deles e asseguram que eles sejam 
corrigidos num intervalo de tempo razoável. 
Vários avisos de segurança são coordenados 
com outros distribuidores de software livre e são 
publicados no mesmo dia que a vulnerabilidade é 
anunciada publicamente. 
O Debian também tem um time de Auditoria de 
Segurança que revisa os repositórios procurando 
por falhas de seguranças não corrigidas ou novas 
e acredita que a transparência com o publico 
permite que se obtenham soluções mais rápidas e 
melhores, e possui uma página dedicada na web 
para relatórios de falha de segurança, onde você 
pode se inscrever nas listas disponíveis para 
sempre estar atualizado [7]. 
Além disso, como dito anteriormente, o Iptables, 
é um dos firewalls mais poderosos do Linux. 
Com o Iptables, é possível configurar 
basicamente tudo que entra e sai da sua máquina, 
desse modo, torna o software bem seguro[8]. 
 
 
 
IV. CONCLUSÃO 
 
 A complexidade dos requisitos das 
tecnologias militares surgem cada vez mais, 
criando assim a necessidade de adaptarmos 
hardware e software e integra-los com um 
desempenho que cumpra todas as necessidades. 
Uma solução para os sistemas operacionais de 
radares militares foi apresentada neste trabalho, 
por ser uma plataforma completamente aberta, o 
Debian (e qualquer outra baseada em Linux), 
permite que seus usuários façam modificações em 
seu código-fonte. Em resumo, desde que se tenha 
a habilidade necessária, é possível usá-lo como 
base para criar um sistema operacional que se 
adeque às suas necessidades. 
 
V. AGRADECIMENTOS 
 
À empresa OrbiSat que cedeu informações 
sobre operação dos radares militares. 
 
VI. REFERÊNCIAS 
 
[1] http://www.orbisat.com.br/novo/bradar/ 
 
[2] A. Hillman and D. Comi, MDA Space Missions, Richmond, 
B.C., Canada W. Branson and P. Rolland, RADARSAT 
International, Richmond B.C, Canada, " Countdown for 
RADARSAT-2 System Operations ", 0-7803-9050-
4/05/$20.00 ©2005 IEEE. 
 
[3] Revista Natural Resources Naturelles Canada, "Sensoriamento 
remoto por RADAR". 
 
[4] http://pt.wikipedia.org/wiki/Radar 
 
[5] OSWALDO MASSAMBANI, Ph.D., "Fundamentos do 
RADAR", Texto básico para a disciplina Meteorologia com 
Radar Departamento de Ciências Atmosféricas Instituto de 
Astronomia, Geofísic a e Ciências Atmosféricas- IAG-USP 
 
[6] http://www.debian.org/ 
 
[7] http://www.debian.org/security/ 
 
[8] Livro: Dominando Linux Firewall Iptables Autor: 
Urubatan Neto, Editora: Ciência Moderna, Ano: 2004
 
 
[9] Livro: Dominando Linux Firewall Iptables Autor: 
Urubatan Neto Editora: Ciência Moderna Ano: 2004
 
 
[10] http://www.techtudo.com.br/curiosidades/noticia/2013/05 
/computadores-da-estacao-espacial-internacional-passam-
rodar-linux-debian.html 
 
[11] Informações cedidas pela empresa OrbiSat - Campinas SP