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Theses

Optimization of aircraft trajectories over the North Atlantic Airspace

Résumé : L’objectif de cette thèse est de proposer de nouvelles approches plus efficaces pour améliorer la situation du trafic aérien dans l’Atlantique Nord (NAT). NAT est considéré comme l’espace aérien océanique le plus utilisé dans le monde. Le contrôle du trafic aérien dans cet espace confronte plusieurs difficultés dues aux différences de fuseaux horaires, aux demandes des passagers et aux vents forts induits par les jet-streams. De plus, la prédiction et le contrôle des trajectoire de vol sont très limités à cause de l’abscence de couverture radar. Par conséquent, une structure de routes, appelée Organized Track System (OTS), est établie dans le NAT et des normes de séparation très rigide sont imposés. Tous ces facteurs obligent les vols à suivre des trajectoires non optimales, ce qui influence négativement la consommation de carburant et le coût total du vol. Dans le cadre des projet lancé pour moderniser le systéme de gestion du trafic aérien, de nouvelles technologie de communication, de navigation et de surveillance ont été développés, l’un des plus prometteurs étant l’ADS-B. L’utilisation de l’ADS-B permet d’exploiter de nouvelles et différentes méthodes d’organiser le trafic, alternative à l’OTS, ce qui constitue l’axe principal de notre travail. Tout d’abord, nous étudions la possibilité d’introduire le Free Flight Concept (FFC) dans le NAT. En effet, nous proposons une nouvelle approche pour organiser le trafic aérien NAT en se basant sur un comportement d’essaim. En effet, le trafic est considéré comme un système Multi-Agent où tous les vols coopèrent, grâce à l’ADS-B, afin de construire leurs trajectoires, tout en détectant et en résolvant les conflits entre eux. Les trajectoires résultantes sont efficaces en terme de temps de croisière. Cependant, ils ne sont pas robustes contre les changements du vents. Ensuite, nous proposons une nouvelle structure de route qui bénéficie du jet stream. Cette structure de route est appelée Wind-Optimal Track Network (WOTN), et est construite en considérant les normes de séparation réduites. WOTN couvre un plus grand espace aérien que l’OTS, afin de gérer un trafic plus dense. En gros, WOTN est construit de telle sorte que des pistes parallèles proches sont mis-en place pour suivre le jet-stream et les transitions entre les pistes n’est autorisé que dans les sections d’entrée et de sortie de la structure. Les résultats révèlent l’importance de mettre en place une structure de route afin de garantir des trajectoires robustes face aux vents forts. Enfin, nous proposons une approche permettant aux aéronefs de sortir en toute sécurité de la structure de la route en cas d’urgence.
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Theses
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01912385
Contributor : Laurence Porte <>
Submitted on : Monday, November 5, 2018 - 1:38:28 PM
Last modification on : Wednesday, November 14, 2018 - 1:03:47 AM

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  • HAL Id : tel-01912385, version 1

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Imen Dhief. Optimization of aircraft trajectories over the North Atlantic Airspace. Optimization and Control [math.OC]. Université Paul Sabatier (Toulouse 3), 2018. English. ⟨tel-01912385⟩

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