Optimisation du trafic aérien en tenant compte des conditions météorologiques

National audienceDans le cadre des systèmes de gestion du trafic aérien du futur, nous nous intéressons ici au concept "Free Flight" dans lequel les avions ne sont plus astreints à suivre des trajectoires définies par des routes aériennes et pourraient ainsi rechercher des trajectoires optimisées relativement à un critère de coût. Dans les travaux présentés ici, le choix s'est porté sur la minimisation du temps de vol en exploitant les conditions météorologiques, tout en minimisant la congestion engendrée par l'ensemble des vols.La méthodologie mise en œuvre se déroule en deux étapes. La première consiste à calculer la trajectoire optimale en temps de vol de manière indépendante pour chaque avion. Cette planification est effectuée à l'aide d'un algorithme basé sur la méthode Ordered Upwind. A partir de ces trajectoires, nous calculons une métrique de congestion simple pour nous permettre d'évaluer la complexité du trafic. La métrique choisie ici correspond au nombre d'avions présents dans un voisinage défini à un temps donné.La deuxième étape a pour but de modifier les trajectoires initiales afin de minimiser la congestion globale du trafic. Pour cela, un algorithme de Recuit Simulé est appliqué de la façon suivante. A chaque itération, une trajectoire est tirée aléatoirement. Elle est recalculée, à l'aide de l'algorithme de la première étape, en pénalisant les zones congestionnées pour obtenir la trajectoire optimisée pour le critère pénalisé. Nous réévaluons ensuite la complexité du trafic avec cette nouvelle trajectoire.L'adaptation de l'algorithme Ordered Upwind sur la sphère, nous a permis de travailler avec des données réelles de vent et de trafic sur un espace aérien à l'échelle européenne

Planification coopérative de trajectoires d’avions

National audienceLe trafic aérien est actuellement régulé par les contrôleurs, 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 contrôleurs aériens en automatisant certaines tâches de décisions. Grâce à l’ADS 1, les avions peuvent communiquer la trajectoire qu’ils prévoient d’emprunter (et ses éventuelles modifications) durant toute la durée du vol. En recevant ces informations, émises par leurs voisins, ils connaissent l’état local du trafic. L’ADS ouvre donc la porte au développement de méthodes permettant aux avions d’adapter leurs trajectoires pour respecter les distances de sécurité, tâche jusque-là dévolue aux seuls contrôleurs aériens.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 évènements imprévus (résilience aux perturbations). L’approche décentralisée offre plusieurs avantages, notamment la répartition des calculs et des décisions entre les entités composant le système, et une meilleure résilience. Nous avons utilisé cette dernière approche en développant un système multi-agents pour réguler le trafic aérien

Système multi-agents pour la structuration du trafic aérien

National audienceLe trafic aérien est actuellement régulé par les contrôleurs, 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 contrôleurs aériens en automatisant certaines tâches 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 évènements 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 système. Nous avons utilisé cette dernière approche et nous avons développé un système multi-agents pour réguler le trafic aérien.La première 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 deuxième 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

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

Multi‐agent 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

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

Adaptive time stepping approach for Phase-Field modeling of phase separation and precipitates coarsening in additive manufacturing alloys

In the present work, the capacity of phase field method to highlight microstructural changes during the spinodal decomposition of a given binary alloy basing on the Cahn-Hilliard equation is presented. Then, growth and coarsening of precipitates are studied using the KKS (Kim-Kim-Suzuki) model, which includes Cahn-Hilliard and Allen-Cahn equations. The implementation of time stepping algorithms to resolve Phase-Field equations is illustrated. Within Fourier space, using semi-implicit spectral method, it has been demonstrated that it allows faster computing than schemes based on finite difference method. First, spinodal decomposition of a given binary alloy under isothermal loading is implemented and three time stepping approaches are applied: constant time stepping, non- iterative and an iterative method. While the non-iterative method is faster than the constant time stepping scheme, the iterative one, although relatively more CPU consuming, can guarantee the convergence of the computing. These methods are combined in an innovative approach tested on 1D, 2D and 3D grids. The effectiveness of the adopted adaptive time-stepping algorithm allows resolving equations in reasonable CPU time. It predicts different physical phenomena, such as phase separation and growth and coarsening of precipitates induced by important interfacial energies

Prise en charge des reliquats post-chirurgicaux de schwannomes vestibulaires

Le schwannome vestibulaire (SV) est la tumeur bénigne la plus fréquente des nerfs crâniens. Bien que sa prise en charge initiale soit bien codifiée, la prise en charge des reliquats post-chirurgicaux est mal définie et sujette à discussion, entre la surveillance simple et le traitement systématique par radiochirurgie. Nous avons réalisé une étude rétrospective sur 256 patients opérés dans le service de Neurochirurgie pour un VS. 65 d'entre eux ont eu un reliquat décrit en per-opératoire. La population de patients porteurs d'une neurofibromatose de type 2 présente un haut taux de progression du reliquat en post chirurgical. L'analyse multivariée selon lemodèle de Cox retrouve un risque statistiquement significatif de progression du reliquat tumoral si sa taille initiale est >=1,5cm3 ou si la fonction faciale post-opératoire est altérée.En conclusion, la meilleur prise en charge des reliquats post-chirurgicaux de SV est une simple surveillance clinico-radiologique tandis que pour les patients présentant un facteur de risque un traitement systématique par radiochirurgie doit être privilégié.Object: The vestibular schwannoma (VS) is a benign tumor of the nerve's myelin sheath, usually revealed by a unilateral perception hearing loss. The actual trend in VS's surgery is to preserve at all cost the facial function, even if it means leaving a small tumoral remnant (TR) after the surgery. However, there is no defined therapeutic attitude towards this TR.The aim of this study was to study the evolution of the TR to define whether a simple follow-up or systematic radio-surgery could be the best attitude in post-surgical management of VS's remnant and what are the prognostic factors of progression. Methods: We realized a retrospective study of the 256 patients treated surgically for VS in the Department of Neurosurgery of the University Hospital of Angers. For all surgical patients, the datas collected were age at diagnosis, the Koos classification, the surgical access, the existence of a type 2 neurofibromatosis (NF2), the TR's location and size on control MR-scans. Results: Considering the non-NF2 population, its seems more appropriate to adopt a wait-and-see attitude instead of a systematical radiosurgical treatment of VS surgical remnant, benefit/risk balance being clearly in favour of a simple follow-up. The post-operative facial function impairment and an initial remnant >=1,5cm3 are found to be significant risk factors of VS remnant progression in non-NF2 population, being potential predictors of remnant progression. Conclusion: In our opinion, the best therapeutic management of VS post-surgical remnant in non-NF2 patients with no risk factor of progression is a clinico-radiological follow-up otherwise complementary radiosurgery should be privilegied.ANGERS-BU Médecine-Pharmacie (490072105) / SudocSudocFranceF

Microstructure prediction in additive manufacturing(TA6V, AlSi10Mg, AISI M4 materials)

Bilan des travaux depuis 3 ans sur 3 matériaux en additive manufacturin