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Thèse de doctorat

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Titre

Planification de trajectoires avion : approche par analogie lumineuse

Auteur

Dougui, Nour Elhouda

Directeur de thèse

Delahaye, Daniel

Mongeau, Marcel

Date de soutenance

2011-12-15

Établissement de soutenance

Université de Toulouse

Université Toulouse III - Paul Sabatier

École doctorale

Aéronautique, astronautique (AA)

Structure de recherche

Laboratoire de Mathématiques Appliquées, Informatique et Automatique pour l'Aérien (MAIAA), ENAC

Institut de Mathématiques de Toulouse (IMT), UMR 5219

Sujet

Mathématiques

Mots-clés en français

Planification pré-tactique

Planification tactique Résolution de conflit

Propagation de la lumière

Gestion du trafic aérien

Branch and Bound

Propagation de front d'onde

Flight Management System (FMS)

Gestion incertitude

Real time of arrival (RTA)

Résumé en français

Dans le cadre du projet européen SESAR, la nécessité d'accroître la capacité du trafic aérien a motivé la planification de trajectoires avions 4D (espace + temps). Afin de mettre en place une planification pré-tactique (évitement de zones avec une mauvaise météo ou congestionnées pour un avion) et de mettre en place une planification tactique (générer des ensembles de trajectoires 4D sans conflit), nous introduisons un nouvel algorithme : l'algorithme de propagation de la lumière (APL). Cet algorithme est basé sur une méthode de propagation de front d'onde qui s'inspire de l'analogie avec la propagation de la lumière et qui est adapté au problème de planification de trajectoires. L'APL donne des résultats satisfaisant pour une journée de trafic réel sur la France tout en satisfaisant les contraintes spécifiques à la gestion du trafic aérien. L'APL a ensuite été adapté pour prendre en compte les incertitudes qui concernent la vitesse réelle des avions. Ainsi adapté aux incertitude, l'APL a été testé sur la même journée de trafic avec mise en place de points RTA (Real Time Arrival). Les points RTA permettent de réduire l'incertitude dans le cas où l'APL n'arrive pas à résoudre les conflits. Les résultats obtenus sont très encourageants.

Résumé en anglais

In the European framework SESAR, the need to increase the air traffic capacity motivated the 4D (space + time) aircraft trajectory planning. In order to produce, on one side, a pre-tactical trajectory planning (an aircraft avoid congested areas or areas with bad weather) and on the other side a tactical trajectory planning (generating sets of 4D conflict-free trajectories), we introduce a new algorithm : the Light Propagation Algorithm (LPA). This algorithm is based on a wavefront propagation method inspired from light propagation analogy. Besides, this algorithm is adapted to the trajectory planning problem. LPA produces very good results for a real traffic day over France, while satisfying specific ATM constraints. LPA was then adapted to take into account the uncertainties concerning actual aircraft positions. Once adapted to the uncertainty LPA was tested on the same traffic day, using RTA points (Real Arrival Time). When LPA fails to resolve conflicts, RTA points are used to reduce the uncertainty concerning aircraft positions. The results obtained are very encouraging

Date de publication

2012-04-06T11:14:14