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Optimisation du trafic aérien en tenant compte des conditions météorologiques
National audienceDans le cadre des systĂšmes de gestion du trafic aĂ©rien du futur, nous nous intĂ©ressons ici au concept "Free Flight" dans lequel les avions ne sont plus astreints Ă suivre des trajectoires dĂ©finies par des routes aĂ©riennes et pourraient ainsi rechercher des trajectoires optimisĂ©es relativement Ă un critĂšre de coĂ»t. Dans les travaux prĂ©sentĂ©s ici, le choix s'est portĂ© sur la minimisation du temps de vol en exploitant les conditions mĂ©tĂ©orologiques, tout en minimisant la congestion engendrĂ©e par l'ensemble des vols.La mĂ©thodologie mise en Ćuvre se dĂ©roule en deux Ă©tapes. La premiĂšre consiste Ă calculer la trajectoire optimale en temps de vol de maniĂšre indĂ©pendante pour chaque avion. Cette planification est effectuĂ©e Ă l'aide d'un algorithme basĂ© sur la mĂ©thode Ordered Upwind. A partir de ces trajectoires, nous calculons une mĂ©trique de congestion simple pour nous permettre d'Ă©valuer la complexitĂ© du trafic. La mĂ©trique choisie ici correspond au nombre d'avions prĂ©sents dans un voisinage dĂ©fini Ă un temps donnĂ©.La deuxiĂšme Ă©tape a pour but de modifier les trajectoires initiales afin de minimiser la congestion globale du trafic. Pour cela, un algorithme de Recuit SimulĂ© est appliquĂ© de la façon suivante. A chaque itĂ©ration, une trajectoire est tirĂ©e alĂ©atoirement. Elle est recalculĂ©e, Ă l'aide de l'algorithme de la premiĂšre Ă©tape, en pĂ©nalisant les zones congestionnĂ©es pour obtenir la trajectoire optimisĂ©e pour le critĂšre pĂ©nalisĂ©. Nous rĂ©Ă©valuons ensuite la complexitĂ© du trafic avec cette nouvelle trajectoire.L'adaptation de l'algorithme Ordered Upwind sur la sphĂšre, nous a permis de travailler avec des donnĂ©es rĂ©elles de vent et de trafic sur un espace aĂ©rien Ă l'Ă©chelle europĂ©enne
Wind-Optimal Path Planning: Application to Aircraft Trajectories
International audienceIn this paper, an algorithm to plan a continuous wind-optimal path is proposed, and simulations are made for aircraft trajectories. We consider a mobile which can move in a two dimensional space. The mobile is controlled only by the heading direction, the speed of the mobile is assumed to be constant. The objective is to plan the optimal path avoiding obstacles and taking into account wind currents. The algorithm is based on Ordered Upwind Method which gives an optimality proof for the solution. The algorithm is then extended to spherical coordinates in order to be able to handle long paths
SystÚme multi-agents pour la structuration du trafic aérien
National audienceLe trafic aérien est actuellement régulé par les contrÎleurs, qui en assurent la fluidité. Dans le contexte actuel de croissance constante du trafic aérien, il est prévu que ces capacités de régulation arrivent à saturation. Certains travaux de recherche actuels dans ce domaine visent à réduire la charge de travail des contrÎleurs aériens en automatisant certaines tùches de décisions.La plupart des méthodes développées pour automatiser la gestion du trafic sont centralisées, et cherchent à optimiser le trafic dans son ensemble. Or, celles-ci s'adaptent difficilement à des évÚnements imprévus. L'approche décentralisée offre plusieurs avantages, dont une meilleure résilience aux perturbations, ainsi que la répartition des calculs et des décisions entre les entités composant le systÚme. Nous avons utilisé cette derniÚre approche et nous avons développé un systÚme multi-agents pour réguler le trafic aérien.La premiÚre phase des travaux a porté sur le maintien des normes de séparation entre aéronefs par l'application de faibles changements de vitesse par les avions. La deuxiÚme phase a été consacrée à l'élaboration d'une méthode permettant d'adapter le réseau de routes aériennes en fonction de la complexité du trafic
Planification coopĂ©rative de trajectoires dâavions
National audienceLe trafic aĂ©rien est actuellement rĂ©gulĂ© par les contrĂŽleurs, qui en assurent la fluiditĂ©. Dans le contexte actuel de croissance constante du trafic aĂ©rien, il est prĂ©vu que ces capacitĂ©s de rĂ©gulation arrivent Ă saturation. Certains travaux de recherche actuels dans ce domaine visent Ă rĂ©duire la charge de travail des contrĂŽleurs aĂ©riens en automatisant certaines tĂąches de dĂ©cisions. GrĂące Ă lâADS 1, les avions peuvent communiquer la trajectoire quâils prĂ©voient dâemprunter (et ses Ă©ventuelles modifications) durant toute la durĂ©e du vol. En recevant ces informations, Ă©mises par leurs voisins, ils connaissent lâĂ©tat local du trafic. LâADS ouvre donc la porte au dĂ©veloppement de mĂ©thodes permettant aux avions dâadapter leurs trajectoires pour respecter les distances de sĂ©curitĂ©, tĂąche jusque-lĂ dĂ©volue aux seuls contrĂŽleurs aĂ©riens.La plupart des mĂ©thodes dĂ©veloppĂ©es pour automatiser la gestion du trafic sont centralisĂ©es, et cherchent Ă optimiser le trafic dans son ensemble. Or, celles-ci sâadaptent difficilement Ă des Ă©vĂšnements imprĂ©vus (rĂ©silience aux perturbations). Lâapproche dĂ©centralisĂ©e offre plusieurs avantages, notamment la rĂ©partition des calculs et des dĂ©cisions entre les entitĂ©s composant le systĂšme, et une meilleure rĂ©silience. Nous avons utilisĂ© cette derniĂšre approche en dĂ©veloppant un systĂšme multi-agents pour rĂ©guler le trafic aĂ©rien
Multiâagent Systems for Air Traffic Conflicts Resolution by Local Speed Regulation
Best Paper Award for Automation trackInternational audienceAir Traffic Flow Management (ATFM) aims at structuring traffic in order to reduce congestion in airspace. Congestion being linked to aircraft located at the same position at the same time, ATFM organizes traffic in the spatial dimension (e.g. route network) and/or in the time dimension (sequencing and merging in TMA, Miles-in-Trail for en-route airspace).The objective of this paper is to develop a methodology that allows the traffic to self-organize in the time dimension when demand is high. This structure disappears when the demand diminishes.In order to reach this goal, a multi-agent system has been developed. This algorithm regulates aircraft speed in order to reduce the number of conflicts, thus decreases overall traffic complexity, which becomes easier to manage by air traffic controllers. This algorithm was applied on realistic examples
Automatic Conflict Solving using Biharmonic Navigation Functions
International audience; Automatic conflict solving is an old standing problem within the field of ATM. Proposed algorithms fall into two categories : - Deterministic ones that have a provable property of collision avoidance. For all known algorithms, trajectories produced are generally not flyable because no bounds on speed and curvature can be imposed. - Stochastic methods that select an optimal sequence of manoeuvres. By design, trajectories are flyable, but no guarantee can be given on the fact that a collision-free planning can be found in finite time. It is highly desirable for a wide social acceptance of automated trajectory planning, even at a strategical level, that the algorithms in use have by-design the collision avoidance property and, at the same time, a mean of keeping the speed within a given interval. Navigation functions are common in the field of robotics but do not have the last property. We present a new approach based on biharmonic functions yielding a navigation field with constant speed. Such functions have been considered previously, but proof of collision avoidance is lacking: we address this problem in this work as summarized below. Navigation functions produce a speed field by taking the gradient of a potential function: if the obstacles to be avoided are at a higher potential than inner points of the domain (including destination), collision avoidance is guaranteed. If the potential has the Morse property (no critical point is degenerated) then there exists a descent direction at every point of the admissible domain, making the destination reachable. In the framework of biharmonic functions, a tensor field is produced instead of a vector one ; the Morse property is no longer relevant. We show here that all benefits of navigation functions can be recovered through the use of the bienergy density, with the ability to get constant speed fields.
Document type: Conference objec
Generating optimal aircraft trajectories with respect to weather conditions
International audienceTwo major projects have been initiated to improve air traffic management by enabling 4D trajectory planning, whereby the aircraft plan their trajectory both in position and in time. In this paper, we are interested in a Free Flight variant of the concept, whereby airspace users are allowed maximum freedom when selecting routes: aircraft are no longer restricted to fly along airways; rather, they are allowed to fly along optimal routes, from origin to destination, following optimal altitudes, using favourable winds and avoiding hazards. Such optimal routes are good for the environment, for the airlines, and for passengers. The goal of our research is to generate trajectories which minimize congestion and travel time of each aircraft in a way that is fair and efficient. We first optimize the route of a single aircraft relying on an algorithm called Ordered Upwind. And then, with a multi-agent system, we modify trajectories in order to minimize the congestion and to stay as close as possible to the optimal trajectories
Génération automatique de trajectoires aériennes sans conflit à l'aide de fonctions biharmoniques
National audienceLe projet SESAR a Ă©tĂ© mis en place afin de renouveler et d''uniformiser les systĂšmes de contrĂŽle aĂ©rien sur toute l'Europe. Le systĂšme actuel de sectorisation de l'espace aĂ©rien ayant atteint ses limites, de nouvelles techniques de planification de trajectoires et d'aide Ă la dĂ©cision doivent ĂȘtre mises en place afin d'aider les contrĂŽleurs dans leur travail. Une des pistes envisagĂ©es consiste Ă contraindre un avion en position et en temps, ce qui permettrait de garantir l'Ă©vitement de conflit ainsi que l'heure d'arrivĂ©e de l'avion, rĂ©duisant ainsi de maniĂšre significative le nombre d'interventions nĂ©cessaires de la part des contrĂŽleurs et permettant l'augmentation du trafic
Etude de la réflexivité et extension réflexive du langage d'acteur PLASMA II : PLASMA II/R
Proposition dâune dĂ©finition prĂ©cise de la rĂ©flexivitĂ©, Ă©tat de lâart des architectures rĂ©flexives existantes. Introduction de la rĂ©flexivitĂ© dans Plasma II et application de celle-ci dans un problĂšme dâauto-surveillance dâune communautĂ© dâacteurs et dâoptimisation dynamique de ces derniers
Formalisation des raisonnements des contrÎleurs aériens dans la résolution de conflits
International audienceLe contrĂŽle du trafic aĂ©rien dâun pays gĂšre tous les avions qui volent dans son espace aĂ©rien. Il dĂ©cide de la gĂ©omĂ©trie des secteurs de contrĂŽle, gĂšre les flux entre les aĂ©roports et les balises, assure la sĂ©curitĂ©ÂŽ en maintenant la sĂ©paration entre les avions, du dĂ©collage jusquâa` lâatterrissage. Il intervient donc a` plusieurs niveaux diffĂ©rents. La continuelle augmentation du trafic aĂ©rien constatĂ©e et prĂ©vue rend indispensable lâĂ©tude dâamĂ©lioration, de modernisation et de redĂ©finition du systĂšme de contrĂŽle actuel. Dans le cadre de lâautomatisation partielle, ou` lâon prĂ©voit de maintenir lâopĂ©rateur humain, nous proposons un systĂšme de maintien de sĂ©paration construit sur les connaissances des contrĂŽleurs aĂ©riens. Il permettra de construire des aides au traitement de lâinformation, suffisamment proches de ses comportements pour ĂȘtre acceptĂ©s par le contrĂŽleur, acceptabilitĂ© ÂŽ indispensable dans un tel systĂšme de connaissances coupleÂŽ avec lâopĂ©rateur humai