master msiag option systèmes intelligents de transport module iii-4 : communication, navigation,...

Master MSIAG Option Systèmes Intelligents de

Transport Module III-4 :

Communication, Navigation, Surveillance -

Information au service du transport aérien

9 et 23 mai 2006

Dominique STAMMLER

Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006 2

Objectifs de l'exposé

Séance du 9 mai 2006 Fournir des notions de base sur la gestion du trafic aérien,

son rôle, son fonctionnement, les moyens techniques, les aspects financiers, …

Séance du 23 mai 2006 Présenter la problématique d’évolution de l’ATM Introduire le concept CNS/ATM et les autres concepts futurs

d’exploitation Décrire les perspectives de mise en œuvre en Europe

Master MSIAG Module CNS-ISTA 2006

La Gestion du trafic aérien ou ATM

Définitions OACI ATM : “la gestion intégrée et dynamique du trafic aérien et de l’espace –

de façon sûre, économique et efficace – grâce à la fourniture d’installations et de services homogènes en collaboration avec toutes les parties concernées”[OACI, Concept opérationnel d’ATM mondiale, Doc. 9854, Ed. 2005]

L’ATM comprend : “le système qui fournit les services de gestion du trafic aérien par l’intégration et la collaboration des personnels, des informations, des technologies, des installations et des services appuyés par des moyens de communication, navigation et surveillance, embarqués, au sol ou spatiaux ”.

"L'objectif général de l'ATM est de permettre aux exploitants d'aéronefs de respecter leurs heures prévues de départ et d'arrivée et de suivre les profils de vols qu'ils préfèrent avec un minimum de contrainte, sans compromettre les niveaux de sécurité.


Les usagersCompagnies aériennes

internationales

régionales

Aviation générale d'affaire

de loisir

travail aérien

Militaire défense aérienne

entraînement


Les phases de vol

aéroport départ aéroport arrivée

segment AIRsegment SOL segment SOL

En route

Arrivée

Décollage

Départ

Pré-vol Atterrissage

Au cours d’un vol, le pilote est en contact avec des organismes ATM spécialisés qui dépendent de la phase de vol


Pré-vol

Un plan de vol a été déposé Le pilote prend connaissance de

l’information météorologique la plus récente (ATIS)

Il doit respecter un créneau (slot) si le vol est soumis à des mesures de régulation

Mise en route, repoussage, roulage

FPL RPL


Décollage

Le pilote reçoit l’autorisation de décoller du contrôle local (TWR)

Il peut alors décoller


Départ

Après décollage, le pilote reçoit uneinstruction de changement de fréquence pour contacter l’approche (APP)

Il doit suivre un itinéraire prédéterminé (SID) pour quitter l’aéroport de départ

Le contrôleur surveille la piste sur l’écran radar, quand l’avion atteint la limite de l’espace confié à l’approche il est transféré électroniquement au centre en route (ACC).

http://www.faq.fra.aeronautique.dyndns.org/controle/images/approcheradar.jpg


En route

Le pilote reçoit du contrôleur du centre en-route (ACC) une clairance, instruction lui indiquant l’altitude et la route à suivre

Il reçoit des instructions sur les fréquences radio à sélectionner, en cas de passage d’un ACC à un autre ACC

A l’approche de la destination, le pilote commence la descente,


Arrivée

Le pilote a reçu une clairance du contrôleur d’approche Celui-ci met en séquence les vols à destination d’un même

aéroport Le pilote doit suivre une route prédéterminée (STAR) en

fonction de la piste Le pilot reçoit une instruction de changement de fréquence

radio pour contacter la Tour du terrain de destination. Le vol est transféré électroniquement de l’approche à la

tour.


Atterrissage

Le pilote reçoit une clairance pour l’atterrissage du contrôleur Local de la tour de contrôle

Sur la piste le vol est transféré au controleur Sol qui le guide sur les taxiways jusqu’à son point de stationnement


Le déroulement d’un vol

Approche

Instructions, Informations, Compte-rendus

Coord

inatio

ns

Coordinations

Centre en route

Tour

http://www.faq.fra.aeronautique.dyndns.org/controle/images/approcheradar.jpg


Les routes aériennes

Un réseau défini à l’échelle européenne, suite de tronçons reliant des points désignés

Publié dans les AIPUtilisées par les pilotes pour la

préparation de vol, les systèmes sol et bord pour le suivi du vol


Les espaces aériens

Sont divisés en Régions d’information de vol ou FIR (5)…

Puis en secteurs (90)…

Chacun gérés par une position de contrôle (2 contrôleurs)


Architecture fonctionnelle des systèmes

Services de communication et de distribution

Gestion du volGestion

Configuration

Gestion Info

Aeronautique

Descriptionaéronefs

Surveillance Sol

Surveillance Aéroport

Multi-Latération

Surveillance Air

Radars P &SMode S

ADS Contrôleur Tour

ATC En-route et APP

ATC Aérodrome

Gestion Aéroportuaire

Service Info Aéro

Gestion flux / capa

Opérationsaéronefs

Contrôleur En route

Opérateur Aéroport

Fournisseur AIS Fournisseur

Météo

Opérateur FMP Gestion

Espace Aérien

Opérateur Aéronef Pilote

Fonctions transversales

CNSATM

Surveillance Embarquée

ADS-B

Navigation Aéronefs

PiloteAides Navigation

Senseurs autonomes embarqués


Les Systèmes techniques

CNS Communications

• Radio• Téléphone

Navigation• Radiobalises• Aides à l’atterrissage

Surveillance• Radars

Automatisation (ATM) Traitement des plans de

vol (FDPS) Traitement des données

radar (RDPS) Filets de sauvegarde Visualisation (ODS) Supervision Simulateur …


Rôle de l'automatisationAssister et non pas remplacer les opérateurs

Fournir

la bonne information

au bon moment

au bon opérateur

Détecter les risques et émettre des alarmes

Système centré sur l'homme


La position de contrôle

Chaine Télé

Chaine radio

Téléphone

Contrôleur organique

Contrôleur radariste

Ecran Radar 28 pouces

Ecran tactileTableau de

strips


Les outils du contrôleur Le strip

Informations généralesIndicatif

Type d’appareil

Vitese

Provenance

Destination

Equipements embarqués

Code Transpondeur

Route•Balise

•Heure Estimée

Coordinations Attitude Vol Instructions de contrôle


Les outils du contrôleur L’écran ODS

Pistes

Etiquettes

Alarmes

Cartographie


Les équipements de bord

Récepteurs radios VHF, HFCentrales à inerties (INS/IRS)Récepteurs radionavigation

(VOR/DME/ILS/GPS, MMR multimode...) Systèmes multisenseurs (FMS, Calculateurs

de navigation)Transpondeurs radar


Performances de l’ATM La sécurité est à la fois la moteur et la condition de

l’amélioration des autres performances de l’ATMIl est nécessaire de mesurer les performances avec

les métriques appropriées lors du changement :« ce qui ne se mesure pas ne s’améliore pas » Retard, prédictibilité, flexibilité, efficacité, accès, coût du

service et sécurité

Améliorer simultanément la sécurité et la capacité est la clé du futur de l’ATM


La sécurité l'objectif

point de vue collectif : quantitatif 1,55x10-8 par heure de vol ou 0,6 accident par an en zone CEAC où l’ATM contribue(ESARR4 )

point de vue individuel : qualitatif son évaluation a priori

Collision Risk Model fiabilité, maintenabilité des systèmes

les redondances sol bord

le suivi statistique retour d'expérience


Indicateurs de sécurité en FranceNombre de FDS HN50 par CRNA

0

5

10

15

20

25

CRNA/NORD CRNA/SUD-EST

CRNA/EST CRNA/SUD-OUEST

CRNA/OUEST

2000 2001 2002

AIRPROX MIXTES

0

2

4

6

8

10

jan

fév

mar

avr

mai

jun

jui

aoû

sep

oct

nov

déc

20012002

AIRPROX CAG

0

5

10

15

20

25

30

jan

fév

mar

avr

mai

jun

jui

aoû

sep

oct

nov

déc

20012002

TCAS

0

10

20

30

40

50

60

jan

fév

mar

avr

mai

jun

jui

aoû

sep

oct

nov

déc

20012002

FDS HN70

0

5

10

15

20

25

jan

fév

mar

avr

mai

jun

jui

aoû

sep

oct

nov

déc

20012002

Nombre d'événements annuels pour 100 000 vols

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

Airprox déposés avec au moins un vol IFR

Airprox CAG IFR/IFR et IFR/VFR

Airprox mixtes IFR/CAM

FDS HN50

2000 2001 2002


Trafic en Europe

En 2004, 8.9 million vols d’aviation générale (CAG) contrôlés en Europe. Augmentation annuelle de 4,8%, Record journalier le 10/09/04 avec 29 495 vols dans la zone CFMU Après une décroissance en 2001-2002, la croissance du trafic reprend à

une allure soutenue


Densité de trafic

En 2002

En 2020


Les retards Les retards du transport aérien

sont mesurés par rapport aux horaires de départ et arrivée publiés

La Ponctualité (= à l’heure par rapport aux horaires publiés) est mesurée par la proportion de vols retardés de plus de 15 minutes

Pouvoir prédire avec exactitude les horaires d’arrivée est très important pour la programmation des compagnies et des aéroports.


Évolution des retards en Europe


Causes des retards


Coût total en Europe (2003) : 6741 M€ Recouvrement des coûts

principe OACI répartition entre les usagers : nombre d’ Unités De Service *Taux Unitaire

• formule Eurocontrol pour la détermination des UDS• taux unitaires par état

Coûts de l’ATM

50)(

100)( tMTOWkmD


Evolutions du système ATMPourquoi changer ?

La capacité

Efficacité des vols

Coûts ATS trop élevés

Nouvelles technologies

Construction de nouvelles pistes difficile

Obstacles au changement La sécurité Avions, équipements, systèmes

existants Multiplicité et diversité des

acteurs Coût pour l'ATS Coût pour les Compagnies

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