direction générale de l’Aviation civile direction de la Technique et de l’Innovation sous-direction Etudes et Recherche appliquée direction des services de la Navigation aérienne 08/03/2010 La prévision de trajectoire-sol Les prédicteurs de trajectoire dans les systèmes sol de la navigation aérienne : fonctionnement et évaluation François Huchet Présenté par

2/11 08/03/2010 direction générale de l’Aviation civile direction des services de la Navigation aérienne direction de la Technique et de l’Innovation sous-direction Etudes et Recherche appliquée LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL La prédiction : dans quels outils ? Planification stratégique, pré-tactique et tactique (de 1h à 9h) Séquencement au départ et à l'arrivée Prédiction dans les systèmes de traitement des plans de vol Assistance à la séparation embarquée – ASAS – Aide à la détection et à la résolution de conflit Descentes en approche continue – CDA – Free route...

3/11 08/03/2010 direction générale de l’Aviation civile direction des services de la Navigation aérienne direction de la Technique et de l’Innovation sous-direction Etudes et Recherche appliquée LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL Vue instantannée d'un prédicteur de trajectoire A partir d'une situation initiale D'une liste d'objectif en vitesse en cap et en altitude Du vent, de la témpérature On calcule la position à l'incrément de temps suivant Vue instantannée d'un prédicteur de trajectoire

4/11 08/03/2010 direction générale de l’Aviation civile direction des services de la Navigation aérienne direction de la Technique et de l’Innovation sous-direction Etudes et Recherche appliquée LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL Le modèle de performance avion Les MPA sont classés en quatre catégories historiques : –cinématiques : étudie le mouvement sans référence aux lois newtoniennes classe D : modèle simple ne prenant en compte que les taux de montée/descente par tranche d'altitude (ex. CAUTRA ou le TP de la CFMU) classe C : modèle prenant en plus les taux d'accélération et de décélération (ex. PETRIC ou GAME) –cinétiques : modélise les forces poussée/trainée, poids/portance classe B : modélisation ponctuelle à trois degrés de libertés (ex. MASK) : c'est la majorité des prédicteurs que l'on étudie classe A : modélisation à six degrés de libertés : celle utilisée par les simuateur de vol et les modèles bord

5/11 08/03/2010 direction générale de l’Aviation civile direction des services de la Navigation aérienne direction de la Technique et de l’Innovation sous-direction Etudes et Recherche appliquée LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL Génération d'intentions Calcul de trajectoire Entrée Intentions Avion Modèle de Préferences Utilisateurs Intentions de Vol Modèle du Contexte Opérationnel Modèle de Performance Avion Modèle Environnemental Architecture d'un prédicteur de trajectoire Information Contextuelle & Contraintes Opérationnelles Objectifs Opérationnels Conditions météorologiques Données de Performance Avions Conditions atmosphériques ? Indicateurs de performance? Position et Vitesse Initiale Poids Initial? Précision? Sortie Précision? Trajectoire Prédite Indicateurs de Performance? Moteur d'Intention ? Précision ? Moteur de calcul de trajectoire Conditions Initiales Trajectoire Réelle Conditions Initiales Informations dynamiques Boucle de Retour

6/11 08/03/2010 direction générale de l’Aviation civile direction des services de la Navigation aérienne direction de la Technique et de l’Innovation sous-direction Etudes et Recherche appliquée LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL SOURCES D'INCERTITUDE la manière dont le pilote va remplir son plan de vol – vitesse choisie, cost index, montée réduite - –un TP adaptatif (à chaque trajectoire) peut être la réponse les conditions météo, le poids de l'avion –l'échange de données venant du bord doit améliorer la précision les « intentions contrôleurs » le modèle et son paramétrage la précision des données radar

7/11 08/03/2010 direction générale de l’Aviation civile direction des services de la Navigation aérienne direction de la Technique et de l’Innovation sous-direction Etudes et Recherche appliquée LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL Evaluer la précision de la trajectoire simulée Une problématique de comparaison avec les données réelles non clarifiée : exemple, comment prendre en compte la dispersion des données réelles? Comparaison de trajectoire à trajectoire? Comparaison de moyenne? Il existe en effet deux mesures de précision, bien distinctes : –une précision en moyenne sur les données réelles –une précision des données non perturbées par les intentions inconnues On peut : –soit prendre en compte l'incertitude de la prévision –soit faire l'hypothèse qu'on pourra développer des outils basés sur une précision dont on pourra maîtriser chaque composante

8/11 08/03/2010 direction générale de l’Aviation civile direction des services de la Navigation aérienne direction de la Technique et de l’Innovation sous-direction Etudes et Recherche appliquée LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL Position de l'avion à l'instant t Position de la trajectoire simulée ou prédite à l'instant t (TC) Erreur horizontale (TC) Erreur longitudinale (TC) Erreur latérale (TC) Position coïcidente Erreur latérale (PC) METRIQUES

9/11 08/03/2010 direction générale de l’Aviation civile direction des services de la Navigation aérienne direction de la Technique et de l’Innovation sous-direction Etudes et Recherche appliquée LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL LE FUTUR PLUS OU MOINS PROCHE Difficultés d'avoir des données constructeurs (confidentielles) pour nourrir les modèles cinématiques Difficulté pour obtenir des données bord Dispersion des acteurs dans différents projets mais SESAR et son équivalent aux US Coopération mais...

10/11 08/03/2010 direction générale de l’Aviation civile direction des services de la Navigation aérienne direction de la Technique et de l’Innovation sous-direction Etudes et Recherche appliquée LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL LE FUTUR PLUS OU MOINS PROCHE Plusieurs scénarii : –Coopération/communication sol-bord : elle arrive mais sur quoi s'appuiera-t- elle, sera-t-elle bien coordonnée, quelle en sera l'ampleur ? –Constitution d'un langage commun accepté par tous pour les échanges de trajectoires sol-bord, partage de certaines données non stratégiques (companies, pilotes, industriels...) –Utilisation à minima de la coopération : étude approfondie des modèles indépendants (adaptatifs?) des données constructeurs, utilisation pour les études, la mise au point et en opérationnel utilisation des données radars seules ; amélioration progressive des systèmes –Outils utilisant seulement les trajectoires-bord

11/11 08/03/2010 direction générale de l’Aviation civile direction des services de la Navigation aérienne direction de la Technique et de l’Innovation sous-direction Etudes et Recherche appliquée LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL MERCI DE VOTRE ATTENTION !

12/11 08/03/2010 direction générale de l’Aviation civile direction des services de la Navigation aérienne direction de la Technique et de l’Innovation sous-direction Etudes et Recherche appliquée LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL

13/11 08/03/2010 direction générale de l’Aviation civile direction des services de la Navigation aérienne direction de la Technique et de l’Innovation sous-direction Etudes et Recherche appliquée LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL Équations, donc Équation fondamentale de la dynamique projeté sur l'axe de la vitesse, donne après quelques manipulations et approximations: Sur l'axe orthogonal : Traduction avec les énergies :

14/11 08/03/2010 direction générale de l’Aviation civile direction des services de la Navigation aérienne direction de la Technique et de l’Innovation sous-direction Etudes et Recherche appliquée LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL Paramètres du modèle Modélisation de l'enveloppe des paramètres : pour la poussée notamment Relation entre la portance et la trainée : courbes polaires, approximées par une parabole Reste donc à la fin une équation liant

15/11 08/03/2010 direction générale de l’Aviation civile direction des services de la Navigation aérienne direction de la Technique et de l’Innovation sous-direction Etudes et Recherche appliquée LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL Utilisation de l'équation 3 dégrés de libertés : on en fixe deux, l'autre est fixé automatiquement 3 modes : autorocd, autothrottle et autospeed Si on fait l'hypothèse d'une vitesse CAS constante, on a la valeur de l'Energy Share Factor qui ne dépend que du nombre de Mach

16/11 08/03/2010 direction générale de l’Aviation civile direction des services de la Navigation aérienne direction de la Technique et de l’Innovation sous-direction Etudes et Recherche appliquée LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL Avantages et inconvénients Permet de coller aux attitudes pilotes : par exemple, une descente rapide à MMO-0.1 peut se modéliser Mais assez complexe, nombre de paramètres importants

17/11 08/03/2010 direction générale de l’Aviation civile direction des services de la Navigation aérienne direction de la Technique et de l’Innovation sous-direction Etudes et Recherche appliquée LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL

18/11 08/03/2010 direction générale de l’Aviation civile direction des services de la Navigation aérienne direction de la Technique et de l’Innovation sous-direction Etudes et Recherche appliquée LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL

19/11 08/03/2010 direction générale de l’Aviation civile direction des services de la Navigation aérienne direction de la Technique et de l’Innovation sous-direction Etudes et Recherche appliquée LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL Titre de la diapositive Pour indiquer la date : –menu Affichage | En-tête et pied de page –dans le champ "Fixe", remplacez le texte par la date voulue –cliquez sur le bouton [Appliquer partout] Pour indiquer la direction ou le service : –menu Affichage | Masque | Masque des diapositives –tapez le service dans la zone de texte correspondante –si le dernier niveau de service n'est pas nécessaire, supprimez-le et mettez en gras le niveau précédent –procédez de la même façon sur le masque de titre Pour indiquer le nom du présentateur : –Tapez son nom dans la zone prévue sur la première diapositive