Instrument approach procedures optimization methodology

[В. М. Андрић]

190 стр.

Саобраћајно инжењерство - Аеродроми и безбедност ваздушне пловидбе / Transport and Traffic Engineering - Airports and Air Traffic Safety

Последњих деценија, континуирано повећање обима ваздушног саобраћаја довело је до засићења расположивог ваздушног простора. Модерне LPV (localizer performance with vertical guidance) процедуре за инструментално прилажење и слетање, засноване на побољшаном сателитском сигналу, пружају већи ниво безбедности и флексибилности, потенцијално омогућавајући додатни капацитет на аеродромима и у ваздушном простору. У циљу подршке њиховој имплементацији, предложен је нови рачунарски модел, фокусиран на побољшани процес пројектовања процедура и оптимизовано генерисање решења. Модел обезбеђује потпуно аутоматизовано претраживање простора решења применом метахеуристичког алгоритма BCO (Bee Colony Optimization), док је метрика процене комплексности прилазних процедура, развијена по први пут за потребе овог рада, искоришћена у сврху квантификације квалитета произведених решења. Резултати модела представљени су као листа допустивих решења, која конвергирају најбољем, у складу са вредношћу њихове функције циља, која је балансирана између два главна критеријума - комплексности процедуре и добијене вредности оперативног минимума, односно OCH (obstacle clearance height). Могућности модела су потврђене у условима изазовног оперативног окружења на примеру Аеродрома Подгорица. Током тестирања, успешно је демонстрирана робусност модела, која се огледа у могућности ефикасног рада како приликом побољшања постојећих, тако и приликом генерисања нових процедура, на локацијама где то раније није био случај. Флексибилност и модуларност модела допуштају могућност даљег прилагођавања, чиме се његова примена може проширити и изван PBN (performancebased navigation) концепта, укључујући и за потребе хеликоптерских операција. Карактеристике модела чине га погодним за неколико примена, укључујући спровођење студија изводљивости, пројектовање и планирање аеродрома, као и могућност употребе при валидацији других алата или критеријума. Да би се осигурала будућа релевантност модела, предвиђен је даљи развој у домену перформанси и функционалности.

Over the past few decades, the consistent rise in air traffic has resulted in a saturation of available airspace. Modern LPV (localizer performance with vertical guidance) procedures for instrument approach and landing, based on augmented satellite signals, improve safety and flexibility, thereby potentially increasing the capacity of airports and airspace. To facilitate their implementation, a new computational model that enhances the flight procedure design process and generates optimal solutions is proposed. The model uses the metaheuristic algorithm BCO (Bee Colony Optimization) to conduct a comprehensive and automated search of the solution space. It evaluates the quality of the generated solutions by applying a novel metric that measures the complexity of the approach procedure. The model's results are displayed as a list of feasible options that gradually converge to the best solution based on their objective function value. The objective function is balanced between two main criteria: the complexity of the procedure and the obtained value of the operational minimum, specifically the obstacle clearance height (OCH). The model's capabilities were validated in the demanding operating environment of Podgorica Airport. The model's robustness was effectively proven, as seen by its ability to function efficiently in both refining current procedures and producing new ones in previously unsuitable locations. The model's flexibility and modular design allow for further adaptation, enabling its application to go beyond the PBN concept, such as for helicopter operations. The characteristics of the model make it suitable for several applications, including conducting feasibility studies, designing and developing airports, as well as the possibility for use in validating other tools or criteria. To ensure the model's future relevance, further development in the domain of performance and functionality is anticipated.

Пројектовање процедура за инструментално летење, процедуре инструменталног прилажења, операције летења, комплексност, аутоматизација, оптимизација, метахеуристике

Instrument flight procedure design, instrument approach procedures, flight operations, complexity, automation, optimization, metaheuristics

629.7.051.5(043.3)

Tekst