Analyse, représentation et optimisation de la circulation des avions sur une plate-forme aéroportuaire

Au cours des dernières décennies, la demande de trafic au niveau des aéroports a augmenté régulièrement à tel point que le trafic au sol est devenu critique pour la sécurité et l'efficacité des opérations aéroportuaires. Cette thèse propose une approche à deux niveaux pour l'analyse et l'optimisation du trafic avion au sol sur les aéroports. Elle est divisée en trois parties : - La première partie introduit la problématique générale et son environnement - La deuxième partie traite la gestion à moyen terme du trafic au sol des avions. Une approche globale pour estimer la capacité théorique et la capacité pratique du trafic avion est proposée. Celle-ci met en oeuvre une approche d'optimisation du flux dans un réseau qui conduit à la formulation de différents problèmes de programmation mathématique - La troisième partie traite du niveau tactique et une approche adaptative est développée pour définir les routes et les horaires associés aux mouvement d'arrivée ou de départ des avions. Une approche de résolution opérationnelle est alors proposée. ABSTRACT : The airport traffic demand has been increasing steadily over the las1 decades making ground traffic at airports a critical issue with respect to security and efficiency. This thesis presents a multilevel approach for the analysis and the optimisation of airport ground traffic operations. This thesis is divided in threes parts : - the first part introduces the overall problematic and its environment, - the second part of the thesis deals with the medium term planning level. A global approach to estimate the theoretical as well as the practical airside capacity at airports, is proposed. This approach is based on a mathematical network representation which allows to take into account the structure of the ground traffic system and the resolution of a set of large mathematical programming which can interact with traffic simulators. - the third part of the thesis deals with the short term tactical level. An adaptive approach to manage at the tactical level the routing and scheduling of arriving and departing traffic. An operational approach is then proposed to solve the corresponding optimization problem

Etude de la calibration et de l'intégration sur mini-drone d'un système caméra-capteurs inertiels et magnétiques et ses applications

This thesis deal with the issue of the calibration of a group of sensor composedof an inertial unit, a magnetometer and a camera. It aims at integratingthem into a very compact system : a mini-drone. First of all, this study outlinesthe constraints imposed by the application on the choice of the sensors andthe solutions considered to solve the measures synchronization issue. Afterstudying existing calibration techniques, a method for the calibration of allthe sensors (accelerometer, gyroscope, magnetometer and camera) is presented.The proposed solution allows to estimate the frame transformation between thedifferent sensors. It has the advantage of not requiring the use of any specialequipment. Furthermore, the integration of these sensors into a compact systemraises new difficulties. Under these conditions, the magnetic fields created bythe drone actuators disrupt magnetometer measurements. A new method isproposed to estimate and compensate for these magnetic disturbances. Thecompensation is dynamically adapted based on the state of the drone actuators.Finally, two applications of the system including an inertial unit and a cameraare presented : the construction of geo-referenced images mosaic and videostabilization. Both applications use measurements of inertial sensors and precisecalibration to perform a real-time processing for a very low computational cost.Cette thèse aborde le problème de la calibration d’un ensemble de capteurscomposé d’une centrale inertielle, d’un magnétomètre et d’une caméra, avecpour objectif leur intégration sur un système très compact : un mini-drone.Cette étude expose tout d’abord les contraintes imposées par l’application surle choix des capteurs et les solutions envisagées notamment pour résoudre leproblème de la synchronisation des mesures. Après avoir étudié les techniquesde calibration existantes, une méthode permettant la calibration de l’ensembledes capteurs (accéléromètre, gyromètre, magnétomètre et caméra) est présentée.La solution proposée permet également d’estimer les changements de repèresentre les différents capteurs. Elle a la particularité de ne nécessiter l’emploid’aucun matériel particulier. D’autre part, l’intégration de ces capteurs dans unsystème aussi compact soulève de nouvelles difficultés. Dans ces conditions, leschamps magnétiques créés par les actionneurs du drone perturbent les mesuresdu magnétomètre se trouvant à proximité. Une nouvelle méthode est proposéeafin d’estimer et de compenser dynamiquement ces perturbations magnétiquesen fonction de l’état des actionneurs du drone. Enfin, deux applications dusystème comprenant une centrale inertielle et une caméra sont présentées :la construction de mosaïques d’images géo-référencées et la stabilisation devidéos. Ces deux applications exploitent les mesures des capteurs inertiels afind’effectuer un traitement en temps réel pour un coût calculatoire très faible

Ανάλυση και επεξεργασία οικονομικοτεχνικών στοιχείων σε υπάρχουσες παραχωρήσεις αεροδρομίων - Συμμετοχή σε μια διαδικασία προσφοράς

97 σ.Ce rapport fût le fruit de mon expérience professionnelle pendant cinq mois au sein de VINCI Airports, filiale de VINCI Concessions. Dans le cadre du monde des concessions, ce rapport décrit le montage des appels d’offre des projets aéroportuaires. Dans mon cas, le travail s’agissait, d’une part, du projet du nouvel aéroport Kastelli en Crète et, de l’autre part, du projet du nouvel aéroport à Riviera Maya, Tulum et du sujet de la privatisation des aéroports grecs. L’analyse de tous les éléments impliqués au sein de tels projets, comme le trafic, les redevances aéronautiques et extra-aéronautiques et les Minimum Technical Requirements, était au centre de la stratégie du concessionnaire pour pouvoir répondre le mieux possible à chaque appel d’offre. Le déroulement du travail et les tâches effectuées montrent les responsabilités qui suivent le métier du chef d’un projet et la qualité d’expérience acquise pour être introduit doucement au monde des concessions.This report was the fruit of my five-month professional experience within VINCI Airports, a subsidiary of VINCI Concessions.This report was the fruit of my five-month professional experience within VINCI Airports, a subsidiary of VINCI Concessions. Within the world of concessions, this report describes the mounting of bids to tender documents for airport projects. In my case, the work done was dealing, on the one hand, with the project of the new airport in Kastelli in Crete and, on the other hand, with the project of the new airport in Riviera Maya, Tulum and the privatization of Greek airports. The analysis of all the elements involved in such projects, such as traffic, aeronautical and non-aeronautical charges and Minimum Technical Requirements, was at the centre of the concessionaire’s strategy in order to respond in each tender at the best way. The working process and the tasks performed reveal the responsibilities of the head of a project and the quality of experience gained so as to be introduced gently to the world of concessions.Αθανάσιος Α. Κωστούρο

Détection d'attaques informatiques sophistiquées contre les communications ADS-B en aviation

RÉSUMÉ : Le contrôle aérien dispose de plusieurs types de radars pour détecter des avions et assurer la sécurité des passagers et équipages dans le ciel. Depuis le début des années 2000, un pro-tocole de communication, l’Automatic Dependent Surveillance-Broadcast (ADS-B), a connu un véritable essor au point d’éventuellement supplanter les radars et de venir les remplacer dans certaines zones. Avec cette technologie, ce sont les avions eux-mêmes qui transmettent en continu leurs données de position. De plus, une constellation de satellites est déployée afin de recevoir ces messages et de permettre une détection des avions sur l’intégralité du globe terrestre.Si cette technologie présente beaucoup d’intérêt par la qualité des informations transmises et son faible coût, elle possède des lacunes qui sont dangereuses du point de vue de la cybersécurité. En e˙et, les messages ADS-B sont envoyés en clair et ne possèdent pas de mécanismes d’authentification. Il est donc possible pour une personne ayant pris connaissance du protocole de pouvoir perturber le travail des contrôleurs aériens et impacter négativement le trafic aérien en injectant de faux paquets par une radio logicielle. Cela cause un problème de sécurité, car en cas d’attaque les contrôleurs ne pourraient pas mener correctement leur mission et les pilotes peuvent être amenés à e˙ectuer des manœuvres dangereuses en suivant les indications du Traÿc Alert and Collision Avoidance System (TCAS), un système de prévention de collision, qui utilise l’ADS-B.Afin de corriger ces vulnérabilités, une grande partie des chercheurs se concentrent sur les di˙érents moyens d’intégrer de la cryptographie dans le protocole ADS-B, ce qui nécessitera une mise à jour. Or, les processus de certification en aéronautique mettent généralement plusieurs années à aboutir. C’est pourquoi notre travail s’est penché sur le développement et l’évaluation d’un outil de détection d’attaques ADS-B.----------ABSTRACT : Air traÿc control has several types of radar to detect aircraft and ensure the safety of passengers and crews in the sky. Since the beginning of the 2000s, a communication protocol, Automatic Dependent Surveillance-Broadcast (ADS-B), has experienced a real boom, to the point where it may eventually supplant the radars and replace them in certain areas. With this technology, it is the aircraft themselves that continuously transmit their position data. In addition, a constellation of satellites is deployed to receive these messages and enable aircraft to be detected over the entire globe.While this technology is of great interest because of the quality of the information transmitted and its low cost, it has shortcomings that are dangerous from a cybersecurity point of view. ADS-B messages are sent in clear text and have no authentication mechanisms. It is therefore possible for a person who is familiar with the protocol to be able to disrupt the work of air traÿc controllers and adversely a˙ect air traÿc by injecting false packets via a software defined radio. This causes a safety problem, because in the event of an attack the controllers would not be able to carry out their mission properly and pilots may have to carry out dangerous manoeuvres following the indications of Traÿc Alert and Collision Avoidance System (TCAS), a collision avoidance system which uses ADS-B.In order to correct these vulnerabilities, many researchers are focusing on the various ways of integrating cryptography into the ADS-B protocol, which will require updating. However, certification processes in aeronautics generally take several years to complete. This is why our work has focused on the development and evaluation of a tool for detecting ADS-B attacks

La cécité aux changements : le défi de sa prévention en situations complexes et dynamiques

La capacité à repérer les événements pertinents dans notre environnement visuel est cruciale dans la surveillance de situations dynamiques telles que le contrôle du trafic aérien. La Cécité aux Changements (CaC) renvoie à la difficulté à détecter des changements visuels. La CaC peut être causée par, soit l’incapacité de l’individu à diriger son attention vers l’objet ayant subi le changement (source perceptive) ou par l’incapacité de l’individu à attribuer suffisamment de ressources attentionnelles à l’objet afin de prendre conscience du changement qu’il a subi (source attentionnelle). Étant donné que la CaC est une cause importante d’erreurs humaines, certaines solutions technologiques ont été conçues pour soutenir la détection des changements. L’historique explicite des changements (CHEX) est efficace pour prévenir la CaC lorsque l’individu n’a qu’à détecter les changements qui surviennent dans une situation dynamique. Le premier objectif de la thèse est d’examiner l’ampleur de la CaC dans un contexte de travail multitâche dynamique au sein duquel la détection des changements est sous-jacente à la réalisation d’une tâche de prise de décision plus complexe. Le deuxième objectif vise à déterminer si le CHEX demeure efficace lorsqu’il est utilisé pour soutenir la détection des changements dans ce contexte multitâche dynamique. Un micromonde est employé pour simuler la tâche d’évaluation du risque et de gestion de la réponse (ERGR) et les conditions de travail des activités de commandement et contrôle (C2). La thèse confirme que les individus qui doivent surveiller et gérer des situations complexes et dynamiques sont vulnérables à la CaC. Dans ce contexte, le CHEX semble exacerber la prévalence de la source attentionnelle de la CaC, provoque une augmentation de la charge de travail perçue, et nuit à l’efficacité de la défense du navire. Le CHEX n’est efficace que lorsque la détection des changements est effectuée seule. La thèse suggère que, pour être réellement efficace dans des contextes de travail multitâches dynamiques, une aide à la détection des changements doit être adaptée aux ressources attentionnelles disponibles de l’utilisateur. Elle démontre qu’il est important d’adopter une approche holistique d’évaluation des systèmes d’aide à la décision, car un outil conçu spécifiquement pour aider une fonction cognitive de l’utilisateur peut aussi avoir des conséquences inattendues sur d’autres facettes de son travail

Les conséquences de la discrimination tarifaire appliquée à l'usage par les aéronefs des services aéronautiques et de la navigation aérienne

La discrimination tarifaire pratiquée dans les services de contrôle aérien et dans l'usage des aéroports par les aéronefs a attiré l'attention de plusieurs économistes ainsi que les experts de l'OACI ces dernières années. Le rapport final de la Commission royale sur le transport des voyageurs au Canada (ministre des Approvisionnements et Services, 1992) s'avère le document d'inspiration dans la rédaction de ce mémoire, car il résume les points importants de la problématique à l'étude et sera enrichi d'articles scientifiques plus récents. Le présent texte a comme premier objectif d'évaluer l'implication de la discrimination tarifaire dans les méthodes officielles de calcul des redevances liées à l'usage des services des aéroports aux niveaux américain, canadien et européen ainsi qu'au contrôle de la sécurité, via NAVCANADA, EUROCONTROL et FAA. En deuxième lieu, nous cherchons à valider la théorie du prix Ramsey pour les services aéronautiques mais d'un point de vue pratique. La méthodologie proposée pour atteindre les deux objectifs visés par cette recherche est une approche microéconomique appliquée à l'aéroport John F. Kennedy IntI. La description statistique de JFK facilite la compréhension des termes propres à l'industrie aérienne. Les variables de coûts, de revenus et d'opérations sont ensuite exploitées dans la comparaison économique des gros (wide body jet), moyens (narrow body jet) et petits (regional jet) transporteurs commerciaux afin de répondre aux interrogations de l'étude en cours. On constate que la discrimination tarifaire n'est pas sans effet dans un ciel non congestionné mais que ce concept n'est pas applicable en situation de congestion pour les services de navigation aérienne. Ce raisonnement est inversé pour l'usage des aéroports par les aéronefs. Finalement, l'application du prix optimal Ramsey permet de générer des bénéfices qui dépassent largement ceux gagnés par la redevance d'atterrissage actuelle. De plus, un prix\ud Ramsey basé sur le coût total du terrain d'aviation semble plus réaliste qu'un prix Ramsey en lien avec le coût total de l'aéroport JFK. Cependant, on constate que dans le modèle, la\ud variable «coût par bloc d'heures» cause certaines distorsions dans les résultats prévus par les auteurs étudiés. Il faudrait revoir certaines considérations techniques et scientifiques avant d'affirmer que la théorie du prix Ramsey est parfaitement fonctionnelle dans la réalité. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Aviation, Aéronef, Tarification, Capacité, Investissement, Coûts et production

Informatisation des productions d'information et des activités de communication dans les relations pilotes-contrôleurs : contradictions et reconfigurations entre technologies en projet et mises en pratiques

Le domaine aérien a connu de nombreuses transformations socio-techniques qui se sont intensifiées dans le contexte contemporain de globalisation des économies. Au centre de ces transformations se trouvent notamment concernées les activités de production d'information et de communication des pilotes et des contrôleurs aériens, maillons indispensables de l'activité de la navigation aérienne. L'articulation technologie, organisation et systèmes d'activités est étudiée à travers la théorie de l'activité (Engeström, 1987) pour saisir l'imbrication de systèmes techniques de plus en plus normés et normalisant, établis par des instances internationales et nationales, et qui doivent être mises en œuvre localement. Avec la notion d'architexte (Jeanneret, 1999), cette recherche interroge le modèle de communication tel qu'inscrit et prescrit dans les systèmes techniques d'échanges pilotes-contrôleurs ; et identifie, à l'aune des pratiques observables, certaines questions-clés qui en résultent au plan des activités de pilotage et de contrôle aérien.The aviation industry has encountered numerous socio-technical transformations that have multiplied due to the contemporary climate of globalisation of economies. Pilots' and air-traffic controllers' information production and communication activities, which are essential to the air navigation activity, are particularly affected. In this paper, the theory of activity (Engeström, 1987) will be used to study the technology-organisation-system articulation. This should provide a deeper understanding of the interweaving of technical systems that are continuously more standardized and standardizing, established by international and national authorities, and that have to be implemented locally. Using the architext approach (Jeanneret, 1999), this research questions the communication model as it is registered and prescribed in the technical systems of pilots' and air-traffic controllers' exchanges. Moreover, it identifies, in light of observable practices, some resulting key questions at the level of piloting and air traffic control activities

Mécanismes cognitifs et rôle du collectif dans la persévération : gestion d’événements imprévus dans l’activité de pilotage militaire

This research deals about the cognitive mechanisms of perseveration during management of dynamic and risky systems. The thesis asserted is that perseveration in the application of an inadequate plan of actions results from a cognitive compromise oriented toward “automatic thinking” leading to incorrect representation of the situation and under-estimation of the resources needed to handle it. The activation of “controlled thinking”, essential to new situation adaptation, would be favoured by argued discussion about divergent opinions within the team. In order to test it, three studies have been conducted within military piloting. They were based on analyses of: accident reports, decision processes during static flight simulation and verbal interactions during dynamic simulation.They showed that perseveration is linked to the implication of automatic thinking which operates at three levels of the decision process: Information non-detection, incorrect interpretation of the situation and use of procedures. The limited resources available, induced by high workload, play an important role in the occurrence of perseveration whereas argumentation about its viewpoints improves flexibility. Hence, when the management of unexpected events requires a high cognitive cost, resources management is a key element of perseveration. Avenues of research concerning verbal communication are proposed in order to improve exploitation of the collective resources and thus improve perseveration behaviours recovery.Cette recherche porte sur les mécanismes cognitifs à l’origine de la persévération lors de la conduite de systèmes dynamiques à risques. La thèse défendue est que la persévération dans l’application d’un plan d’actions inadapté résulte d’un compromis cognitif orienté vers un « mode de pensée automatique », amenant à une représentation incorrecte de la situation et à une sous-estimation des ressources nécessaires à sa gestion. L’activation d’un « mode de pensée contrôlé », essentielle à l’adaptation à une nouvelle situation, serait favorisée par la discussion argumentée d’avis divergents au sein de l’équipe.Afin de le vérifier, trois études sont menées dans le cadre du pilotage militaire. Elles portent sur les analyses : de rapports d’accident, des processus de décision en simulation de vol statique et des interactions verbales en simulation dynamique.Elles montrent que la persévération est liée à l’implication d’un mode de pensée automatique intervenant à trois niveaux du processus de décision : le défaut de détection des informations, l’interprétation incorrecte de la situation et le recours aux procédures. Le faible niveau de ressources disponibles, induit par une charge de travail élevée, joue un rôle important dans la survenue de la persévération tandis que l’argumentation de ses points de vue favorise la flexibilité. Ainsi, lorsque la gestion d’événements imprévus requiert un coût cognitif élevé, la gestion des ressources est un élément clé de la persévération. Des pistes de recherche relatives aux communications verbales sont proposées afin d’améliorer l’exploitation des ressources du collectif et ainsi favoriser la récupération des comportements de persévération