Análise e Projeto de Software de Controle de Lançamento de Míssil

TRABALHO CSA BASE PARA TRABALHO 2 Descrição do Trabalho a ser realizado Trabalho sobre Análise Especificação e Projeto de Software de Tempo Real Usar as folhas anexas para responder as seguintes questões Em grupo de 4 alunos realizar reuniões presenciais ou online para especificar requisitos de um Software de Controle de Lançamento de Míssil de Superfície AntiNavio do tipo MANSUP 2 pontos Use seus conhecimentos sobre o processo operacional para descrever o papel do usuário ope rador do sistema e os conhecimentos adquiridos nas aulas para descrever o papel de desenvolvedor en genheiro de software usando um Diagrama do Mode lo em V para explicar a engenharia de software para um sistema de armas com descrição sucinta de cada fase de atividades Ao término das reuniões de trabalho crie um documento com o levantamento de requisitos técnicos contendo minimamente os seguintes tópicos Nome do software aplicativo da solução apresentada e uma breve descrição da solução 2 pontos Sistemas envolvidos Descrever o contexto do software aplicativo com identificação e des crição de suas interfaces externas ie outr os sistemas do navio necessários para o controle do lança mento do míssil identificando as informações trocadas em cada interface Complementar a descrição com o modelo gráfico de um Diagrama de Contexto 2 pontos Objetivos capacidades e desempenho Descrever as capacidades operacionais do software aplicativo e usar o modelo de Casos de Uso UML Use Cases para descrever os cenários operativos 2 pontos Restrições ou limitações Descrever os limites ou padrões impostos por condições ambi entais atitude do navio e a plataforma de hardware HWCI que podem impactar nas capacidades ope racionais descritas Desenhar um Diagrama de Estado ou Diagrama de Transição de Estado para a sequência de disparo de um míssil do tipo EXOCET ou MANSUP 2 pontos Descrição funcional Descrever sucintamente cada requisito funcional do software aplica tivo com identificador único para cada requisito agrupando os requisitos em módulo de controle do lançamento do míssil e módulo de interface gráfica com o operador IHM Usar obrigatoriamente para completar as respostas no documento e obter a pontuação máxima das questões os seguintes modelos gráficos Diagrama do Modelo em V para a engenharia de software na questão b Diagrama de Contexto para as interfaces externas na questão c2 Casos de Uso para os cenários operativos na questão c3 Diagrama de Estado da sequência de lançamento do míssil na questão c4 SUMÁRIO Engenharia de Software em um Sistema de Armas Software de Controle de Lançamento do Míssil Antinavio Nacional de Superfície MANSUP 4 Sistemas Envolvidos Objetivos do Software de Controle de Lançamento do Míssil Antinavio Nacional de Superfície MANSUP 5 Restrições 6 Diagrama de Estados do Lançamento do Míssil Antinavio Nacional de Superfície MANSUP 7 Descrição Funcional e 8 Conclusão Engenharia de Software em um Sistema de Armas Para um melhor entendimento sobre a Engenharia de Software e conforme solicitado usase o Modelo de Processos em V que possui diversas vantagens como Simples e fácil de usar Qualidade do produto resultante pois valida o processo de engenharia de sistemas durante a integração Testes com resultados com maior efetividade Rastreamento de defeitos Menos riscos Ótima funcionalidade para pequenos e médios projetos e Fácil compreensão dos requisitos Figura 1 Modelo de Processo V e Ciclo de Vida Arquitetura de Contexto A Arquitetura de Contexto é a estrutura que define a organização e as interações entre os diferentes componentes do sistema de software e A Arquitetura de Contexto determina como os componentes do Sistema se comunicam e o fluxo de informação entre eles Além disso ela informa como o sistema irá operar dentro de seu ambiente Estudo de Viabilidade O Estudo de Viabilidade envolve uma análise detalhada com o objetivo de determinar se o projeto de software é viável do ponto de vista técnico econômico operacional jurí dico e organizacional e O principal objetivo do Estudo de Viabilidade é avaliar se o projeto é acessível no aspecto técnico econômico operacional jurídico e organizacional Plano de Gerenciamento O Plano de Gerenciamento define como um projeto de desenvolvimento de software será planejado executado monitorado e controlado e O Plano de Gerenciamento pode variar de acordo com a complexidade do projeto e outros fatores Ele serve como um guia para os envolvidos no projeto e auxilia a garantir que o desenvolvimento seja realizado de forma organi zada e eficiente minimizando riscos e maximizando a qualidade do software Conceito Operacional O Conceito Operacional é uma descrição detalhada de como o sistema de software será utilizado dentro do am biente operacional esclarecendo os requisitos do projeto desde o início e O Conceito Operacional alinha os interesses dos desenvolvedores com os stakeholders em relação ao propósito e funcionalidades Requisitos de Sistema Os Requisitos do Sistema são declarações articuladas de forma clara sobre o que um sistema deve ser capaz de fazer para satisfazer as necessidades e Os Requisitos do Sistema também podem ser definidos com as descrições detalhadas das funcionalidades carac terísticas e restrições do sistema Projeto de Alto Nível O Projeto de Alto Nível faz alusão a fase do desenvolvimento do software em que os requisitos do sistema são traduzidos de maneira arquitetural É nesta etapa que é criado o plano de teste de integração e O Projeto de Alto Nível auxilia a criar uma visão coesa e geral do sistema visão macro Projeto Detalhado O Projeto Detalhado pode ser visto com um Projeto de Baixo Nível É a fase do desenvolvimento em que a arquitetura de alto nível é refinada em especificações técnicas mais detalhadas e orientações específicas para im plementação e O Projeto Detalhado define as características reais do projeto para cada componente do sistema É a fase onde há um refinamento do plano de teste de integração Desenvolvimento e Produção Desenvolvimento referese ao processo de criar projetar implementar testar e manter o software de alta quali dade e Produção referese ao processo de construção do software É nesta fase que o código fonte é desenvolvido testado e transformado em um produto ou sistema funcional Teste de Componentes Os Testes dos Componentes é a fase que os componentes individuais são testados separadamente visando garanti que eles funcionem conforme esperado antes de serem integrados no sistema e Os Testes de Componentes ajudam a identificar problemas específicos em cada componente e garantir que eles estejam prontos para funcionar corretamente Verificação de Subsistemas A Verificação dos Subsistemas é a fase em que os subsistemas são avaliados em relação a seu desempenho e integração antes de serem combinados e Possui como objetivo garantir que cada subsistema atenda às expectativas de funcionalidade e qualidade Verificação e Integração do Sistema A Verificação e Integração do Sistema possuem como objetivo garantir que os todos os componentes e subsiste mas funcionem coordenadamente junto com o sistema completo e A Verificação e Integração do Sistema auxilia a identificar e corrigir os problemas de integração funcionalidade e interoperabilidade antes que o sistema seja entregue aos usuários finais Validação do Sistema A Validação do Sistema referese a uma verificação que possui com objetivo de determinar se o sistema atende os requisitos e expectativas dos usuários e stakeholders Operação e Manutenção A Operação e Manutenção é a fase em que o software desenvolvido está sendo executado no ambiente de produ ção Nesta fase buscase a melhoria contínua tendo em vista as necessidades do usuário em um ambiente de cons tante evolução Evoluções e Manutenção A Evolução e Manutenção pode ser entendida como o processo contínuo de aprimorar atualizar e adaptar um software após a implantação inicial Retirada do ServiçoSubstituição A Retirada do Serviço Substituição pode ocorrer por vários motivos como obso lescência falta de suporte ne cessidades melhorias em outras soluções etc e Substituir um software envolve um planejamento cuidadoso pois pode afetar os usuários e os processos Software de Controle de Lançamento do Míssil Antinavio Nacional de Superfície MAN SUP A proposta de elaboração deste Software específico do Míssil Antinavio Nacional de Superfície MAN SUP possui a finalidade principal de controlar seu lançamento Com objetivo de desenvolver um armamento com tecnologia 100 brasileira o projeto do Míssil Antinavio Nacional de Superfície está em fase de produção do lote piloto para qualificação funcional do míssil em voo em 2023 O MANSUP é lançado a partir das Fragatas Classe Niterói e futuramente a Marinha do Brasil inten ciona utilizar este armamento nas Fragatas Classe Tamandaré e nos Submarinos Classe Riachuelo Desta forma como o projeto ainda se encontra em andamen to atualmente o quinto teste de míssil lançado ocorreu em abril de 2023 pela Fragata Constituição este trabalho vislumbrará a utilização deste sistema nas futuras Fra gatas Classe Tamandaré O MANSUP possui comprimento de 59m diâmetro de 035m e peso de aproximadamente 880kg Este armamento possui alcance máximo 75MN e atinge uma velocidade máxima de 300ms O MANSUP é um míssil teleguiado por Radar técnica fire and forget possuindo um Sistema de Governo Navegação e Controle SGNC embarcados Além disso este míssil aplica a técnica de voo sea skimming rente ao mar para evitar a detecção radar e infravermelha e utiliza um propelente sólido para queima maior estabilidade durante o voo Desta forma o cenário operativo onde este software estará inserido são as Ações de Superfícies executa das pelos navios escolta da Esquadra da Marinha do Brasil Seu objetivo é efetuar os procedimentos de lança mento do míssil de forma simples com segurança O lançador do Míssil Antinavio Naci onal de Superfície é instalado a meio navio Em sua estrutura o lançador possui diversas interfaces e conectores para receber os comandos e os dados que são repassados para o míssil dados para liberação das portas dos tubos liberação do dispositivo de t ravamento do míssil habilitação da ignição e fire Na sequência de lançamento do míssil o operador seleciona plataforma boreste ou bombordo e o tubo de lançamento na prática os testes realizados pela Marinha do Brasil o lançador encontrase em apenas um dos bordos informa ao míssil o rumo inicial estabelece as características iniciais de voo e determina a ordem de fire Cabe ressaltar que todos os comandos selecionados pelo operador durante o processo de lançamento devem possuir um feedback preciso e rápido Objetivos do Software de Controle de Lançamento do Míssil Antinavio Nacional de Su perfície MANSUP Os objetivos do Software de Controle de Lançamento do Míssil Antinavio Nacional de Superfície MAN SUP são Realizar o lançamento do Míssil Antinavio Nacional de Superfície MANSUP garantindo segurança e confiabilidade Coordenar e controlar a sequência de lançamento do míssil requerendo informações ao operador Manter alta segurança e confiabilidade Realizar os ajustes antes do lançamento pelo operador características iniciais de voo tubo de lança mento rumo inicial Demonstrar graficamente de forma objetiva os ajustes selecionados pelo operador o feedback dos principais componentes as s ituações de falha e o checkfire Adestrar os operadores durante exercícios operativos Possuir fácil manutenção Possuir um projeto com longo ciclo de vida Após o lançamento deve receber um feedback do estado atual do MANSUP rumo velocidade e alti tude e Contribuir para a compatibilidade com os sistemas dos meios navais onde esta nova tecnologia será empregada a fim de auxiliar no reparo manutenção e prolongamento do ciclo de vida Com base nos métodos semiformais das especificações dos sistemas de tempo real mais precisamente a Análise e Projeto Orientado a Objetos segue o modelo UML Use Cases Unified Modeling Language utilizado para representar o modelo arquitetural utilizado n o software em questão Figura 2 UML Use Cases Sistemas Envolvidos Utilizase o Diagrama de Contexto para definir o ambiente operacional onde está inserido o Software de Controle de Lançamento do Míssil Antinavio Nacional de Superfície MANSUP Desta forma podemos indicar e caracterizar as interfaces externas de maneira clara e objetiva O Software de Controle de Lançamento do MANSUP possui conexão com as seguintes interfaces externas Console Primário de Lançamento do MANSUP Console Secundário de Lançamento do MANSUP Plataforma de Lançamento do MANSUP CMS Combat Management System e o próprio MANSUP O Console Primário de Lançamento do MANSUP é a interface que permite a interação do sistema com o operador Nele são inseridas as informações do alvo as características iniciais do voo a seleção da plataforma de lançamento e do míssil a ser utilizado além do status de funcionamento e estado de checkfire O Console Secundário de Lançamento do MANSUP foi implementado como recurso de redundância assim como a maioria dos sistemas embarcados nos navios de guerra da Marinha do Brasil Este console possui as mesmas capacidades e características do Console Primário Cabe salientar que o s adestramentos a manutenção e testes podem ser executados tanto pelo Console Primário de Lançamento do MANSUP quanto pelo Console Secundário de Lan çamento do MANSUP A Plataforma de Lançamento do MANSUP envia ao software os dados técnicos do lançador tensão da alimentação elétrica temperatura pressão interna e do status do tubo verificações de segurança verificações internas e a prontificação do míssil selecionado garantindo ao operador a disponibilidade do funcionamento da plataforma O CMS Combat Management System será o Sistema de Gerenciamento de Combate encarregado por informar a compilação do quadro tático O CMS fornece diversas informações fundamentais para o lançamento do MANSUP como estado do mar condições de vento dados do alvo marcação distância e posicionamento de outros contatos Ademais além do CMS possuir interação com outros sistemas do navio ex Sistemas Radar ECDIS odômetro etc os dados também podem ser inseridos manualmente caso necessário O MANSUP encontras e acoplado no tubo de lançamento Ele envia dados para o Software indicando seu estado de prontificação início de ativação e segurança Estes dados são processados pelo Software que envia ao MANSUP as características iniciais de voo o rumo inicial a ser seguido e a determinação da sequência de co mando para o seu disparo Segue o Diagrama de Contexto relativo à interação entre o Software de Controle de Lançamento do MAN SUP e as demais int erfaces citadas Figura 3 Diagrama de Contexto Legenda CP1pronto de alimentação e status do console SC1seleciona o console CP2seleção do míssil SC2ajustes do operador CP3dados do alvo SC3modo de adestramentoreparo CP4caracteristicas iniciais de voo SC4seleciona o console CP5status de checkfire SC5ajustes do operador SC6modo de adestramentoreparo CS1pronto da alimentação e status do console SC7sequência de FIRE CS2seleção do míssil SC8dados do alvo CS3dados do alvo SC9características iniciais de voo CS4características iniciais de voo SC10seleção do tubo de lançamento para disparo CS5estado checkfire SC11MANSUP lançado M1checklist interno M2pronto da alimentação M3ativação da bateria M4removida chave de segurança PL1Lançamento do MANSUP PL2dados técnicos lançador tensão da alimentação elétrica constante temperatura pressão interna PL4status das verificações de segurança PL5status das verificações internas PL6tubo lançador selecionado e MANSUP pronto CMS1sensor utilizado CMS2dados do navio lançador CMS3dados meteorológicos CMS4dados do alvo CMS5dados táticos Restrições O Sistema de Lançamento do Míssil Antinavio Nacional de Superfície MANSUP possui algumas res trições A seguir estão as principais restrições que podem ocasionar empecilhos para que o sistema alcance os objetivos estabelecidos Plataforma de Hardware adaptabilidade O sistema utilizado deve possuir como base o Software de Controle de Lançamento do Míssil Antinavio Nacional de Superfície MANSUP Instalação do Software segurança O software necessita ser instalado apenas nos consoles primário e secundário de lançamento do míssil É ideal que possua um mecanismo de autenticação para os operadores habilitados Tempo de Inicialização desempenho Necessita de alguns minutos para qu e o software carregue todas as funções internas antes de realizar o primeiro lançamento Condições Ambientais disponibilidade O sistema deve ser capaz de realizar automaticamente o lançamento do MANSUP para as seguintes condições climáticas vento re lativo até 30 nós caturro até 3 balanço até 2 Para outras condições acima destas o sistema deve solicitar autorização ao operador para efetuar o lançamento Padrão de Hardware padrão O software de ser instalado em hardwares que possuam uma padronização para melhor manutenção e reparo em caso de avarias Diagrama de Estados do Lançamento do Míssil Antinavio Nacional de Superfície MAN SUP Figura 4 Diagrama de Estados Situação Real Figura 5 Diagrama de Estados Situação de Adestramento Descrição Funcional Os Requisitos Funcionais do Software de Controle de Lançamento do Míssil Antinavio Nacional de Su perfície MANSUP podem ser agrupados em dois grupos distintos o módulo de interface gráfica com o operador IHMe o módulo de controle do lançamento do míssil Dentre os Requisitos Funcionais do módulo de interface gráfica com o operador IHM temos RequisitoFuncional01 Nome Selecionar o perfil de voo Descrição Permite o operador selecionar o perfil de voo Caso não seja informado o MANSUP deve executar o modo default RequisitoFuncional02 Nome Selecionar a plataforma de lançamento e o tubo de lançamento do MANSUP Descrição Permite o operador selecionar a plataforma de lançamento e o tubo disponível para o disparo RequisitoFuncional03 Nome Realizar simulação de lançamento Descrição Permite o operador realizar o adestramento da simulação de lançamento do MANSUP RequisitoFuncional04 Nome Disparar o MANSUP Descrição Permite o operador dar a ordem de fire para o disparo do MANSUP Dentre os Requisitos Funcionais do módulo de controle do lançamento do míssil temos RequisitoFuncional05 Nome Fornecer dados de Target Indication Descrição O Combat Management System fornecerá ao MANSUP informações disponíveis do alvo em tempo real RequisitoFuncional06 Nome Fornecer dados de navegação Descrição Fornecer dados de navegação inicial Ex rumo velocidade altura do MANSUP RequisitoFuncional07 Nome Informar falhas nos sensores e no software Descrição Se houver falha a sequência de lançamento deve ser interrompida RequisitoFuncional08 Nome Apresentar falhas graficamente Descrição Se houver falhas o console deverá informal o motivo Requisito Funcional09 Nome Apresentar a sequência de fogo Descrição O console deverá informar e apresentar cada etapa da sequência de fogo RequisitoFuncional10 Nome Apresentar os tubos de lançamento disponíveis graficamente Descrição Apresentar os tubos disponíveis para o lançamento do MANSUP RequisitoFuncional11 Nome Fornecer dados do checkfire Descrição Fornecer os dados de acionamento do botão checkfire Se houver o acionamento do checkfire a sequência de lançamento deve ser interrompida RequisitoFuncional12 Nome Receber o perfil de voo Descrição O MANSUP deverá receber a seleção do perfil de voo desejado pelo operador Caso não seja informado o míssil deve executar o modo default RequisitoFuncional13 Nome Processar pedido de acionamento Descrição O MANSUP atenderá a determinação de acionamento realizada pelo operador RequisitoFuncional14 Nome Acionar o boost Descrição Após a ordem de fire o MANSUP deverá acionar o boost RequisitoFuncional15 Nome Informar a retirada dos dispositivos de segurança Descrição A plataforma de lançamento deverá informar a retirada dos dispositivos de segurança RequisitoFuncional16 Nome Informar a saída do MANSUP Descrição A plataforma de lançamento deverá informar a saída do MANSUP RequisitoFuncional17 Nome Informar falhas na plataforma de lançamento e no tubo Descrição Em caso de a lguma falha na plataforma de lançamento ou no tubo a sequência de lançamento deverá ser interrompida Conclusão Portanto observase que os conceitos subsídios e requisitos apresentados neste trabalho podem fornecer uma adequada implementação do Software de Controle de Lançamento do MANSUP a bordo das Fragatas Classe Tamandaré