Aircraft trajectory optimization in North Atlantic oceanic airspace - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2015

Aircraft trajectory optimization in North Atlantic oceanic airspace

Optimisation des trajectoires avion dans l'Atlantique Nord

Abstract

This thesis investigates the ways to improve the air traffic system in the highly congested North Atlantic oceanic airspace (NAT). First, we consider the current system, where aircraft follow predefined NAT tracks. We favor the re-routings between tracks, decreasing congestion in pre-oceanic airspace, and apply stochastic methods of optimization to finda conflict-free flight configuration with reduced separation between aircraft. Second, we simulate trajectory prediction by Wind Networking (WN). While the main source of time prediction errors is the uncertainty in wind forecast, WN permits aircraft to exchange measured winds and adjust their predictions using this recent and accurate information. Third, we study the impact of introducing the free ight concept in NAT. We apply a stochastic method of optimization on data provided by NASA consisting of NAT flights with wind optimal trajectories. The aim is to reduce the number of conflicts on the strategic level, while keeping the trajectories close to the optimal routes. Our computational experiments show that the air traffic situation in NAT can be improved in several different ways, considering new technologies and new trajectory planning concepts.
Cette thèse explore des pistes d’amélioration du système de trafic aérien dans l'espace océanique de l'Atlantique Nord (NAT). D'abord, on considère le système actuel, ou les avions suivent les rails prédéfinis. On favorise les re-routages entre rails, diminuant la congestion dans l'espace continental. On applique des méthodes stochastiques d'optimisation pour trouver une configuration de vols sans conflits avec la séparation réduite entre aéronefs. Ensuite, on simule la planification des trajectoires avec le Wind Networking La source principale des erreurs dans la prédiction de trajectoires étant l'incertitude dans la prévision du vent, le WN permet aux avions d’échanger leurs vents mesures afin d'ajuster leurs prédictions. Enfin, on introduit le concept de free-flight dans NAT. Étant donne des trajectoires vent-optimales, on applique une méthode stochastique d'optimisation pour réduire le nombre de conflits au niveau stratégique, tout en conservant les trajectoires proches de leur optimum. Nos résultats numériques mettent en évidence plusieurs pistes pour améliorer le système de traffic aérien dans NAT, en considérant de nouvelles technologies et de nouveaux concepts.
Fichier principal
Vignette du fichier
Thesis-Rodionova.pdf (8.17 Mo) Télécharger le fichier

Dates and versions

tel-01214990 , version 1 (13-10-2015)
tel-01214990 , version 2 (19-10-2016)

Licence

Attribution - NonCommercial - NoDerivatives

Identifiers

  • HAL Id : tel-01214990 , version 1

Cite

Olga Rodionova. Aircraft trajectory optimization in North Atlantic oceanic airspace. Optimization and Control [math.OC]. Université de Toulouse, Paul Sabatier, 2015. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01214990v1⟩
430 View
803 Download

Share

Gmail Facebook X LinkedIn More