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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 HuchetPrésenté par
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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...
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LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL
• 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
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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
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LA PRÉVISION DE TRAJECTOIRE-SOL
Génération d'intentions Calcul de trajectoireEntrée
IntentionsAvion
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
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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
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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
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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
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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...
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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
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MERCI DE VOTRE ATTENTION !
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TD
L
W
VTAS
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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 :
ddt
m∗V TAS=T−D−m∗g∗sin
Puissancetotale=T−DVTAS=mgdhdt
mVTAS
dVTAS
dt
L=mg∗cos
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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 ROCD ,V TASet T
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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
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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
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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
