Planification de trajectoires avion optimales et sans conflits

Nour Elhouda Dougui (1) , Daniel Delahaye (1) , Stéphane Puechmorel (1) , Marcel Mongeau (2)

1 ENAC - Ecole Nationale de l'Aviation Civile
2 MAIA-OPTIM - ENAC Equipe MAIAA-OPTIM

L'analyse de la croissance du trafic aérien prévoit un doublement du nombre de vols dans les vingt prochaines années. Le système de gestion du trafic aérien (ATM) devra augmenter en conséquence la capacité de l'espace aérien tout en assurant un niveau de sécurité et d'interopérabilité au moins équivalent à ce qui existe actuellement. Le projet européen SESAR a été initié afin de proposer des solutions à ce problème. Il s'appuie sur un nouveau concept de contrôle du trafic, appelé trajectoire 4D, et qui consiste à exploiter les possibilités des systèmes de gestion du vol (FMS) afin de garantir les positions des avions à un temps donné. Pour chaque vol, une trajectoire de référence, appelée RBT, est demandée par la compagnie opératrice. Au cours du vol, il peut néanmoins apparaître des situations dites de conflit, dans lesquelles un rapprochement dangereux des aéronefs peut avoir lieu. Dans ce cas, il est nécessaire de modifier une ou plusieurs trajectoires afin de s'assurer que les normes de séparation minimales ( actuellement 5 Nm en horizontal et de 1000 ft en vertical) soient satisfaites. Il est souhaitable de plus que les nouvelles trajectoires proposées dévient le moins possible des RBT. Il existe actuellement deux classes de méthodes permettant cette opération : les algorithmes génétiques [1] et les fonctions de navigation [2]. Chacune n'apporte qu'une réponse partielle : les algorithmes génétiques permettent l'obtention de façon asymptotique de la solution optimale, mais ne garantissent pas l'obtention d'une solution admissible en un temps borné ; les fonctions de navigations quant à elles assurent l'absence de conflit mais éventuellement en tolérant de grandes déviations par rapport à la RBT. L'objectif de la méthode que nous proposons, basée sur une analogie avec l'optique, est de trouver pour chaque avion une trajectoire optimale 4D évitant les conflits et minimisant un critère basé sur une métrique locale.

Mots clés: branch and bound; planification de trajectoires; géodésiques

Domaines: Optimisation et contrôle [math.OC]

Nour Elhouda Dougui, Daniel Delahaye, Stéphane Puechmorel, Marcel Mongeau. Planification de trajectoires avion optimales et sans conflits. ROADEF 2010, 11ème congrès de la Société Française de Recherche Opérationnelle et d'Aide à la Décision, Feb 2010, Toulouse, France. ⟨hal-00934800⟩