Un modelo de espacio aéreo basado en el rendimiento para la gestión del tráfico de sistemas de aeronaves no tripuladas
Autores: Pongsakornsathien, Nichakorn; Bijjahalli, Suraj; Gardi, Alessandro; Symons, Angus; Xi, Yuting; Sabatini, Roberto; Kistan, Trevor
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Un modelo de espacio aéreo basado en el rendimiento para la gestión del tráfico de sistemas de aeronaves no tripuladas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Evoluciones
Sistemas de aeronaves no tripuladas
Gestión del tráfico
Estructuras del espacio aéreo
Movilidad aérea urbana
Operación basada en el rendimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Las recientes evoluciones del concepto de Gestión del Tráfico de Sistemas de Aeronaves No Tripuladas (UAS) están impulsando la introducción de nuevas estructuras y clasificaciones del espacio aéreo, que deben ser adecuadas para el espacio aéreo de baja altitud y proporcionar el nivel requerido de seguridad y flexibilidad, particularmente en áreas urbanas y suburbanas densas. Por lo tanto, las clasificaciones y estructuras del espacio aéreo necesitan evolucionar basándose en métricas de rendimiento apropiadas, mientras que se requieren nuevos modelos y herramientas para abordar los requisitos operativos de UTM, con un enfoque creciente en la coexistencia de vehículos de Movilidad Aérea Urbana (UAM) tripulados y no tripulados y la infraestructura asociada de Comunicación, Navegación y Vigilancia (CNS). Este documento presenta un nuevo modelo de espacio aéreo para UTM adoptando criterios de Operación Basada en el Rendimiento (PBO), y abordando específicamente los requisitos del espacio aéreo urbano. En particular, se introduce una novedosa metodología de discretización del espacio aéreo, que permite la gestión dinámica de los recursos del espacio aéreo basada en el rendimiento de navegación y vigilancia. Además, se desarrolla una metodología de sectorización del espacio aéreo que equilibra la compensación entre la sobrecarga de comunicación y la complejidad computacional de la planificación y replanificación de trayectorias. Se llevan a cabo dos estudios de caso de simulación: sobre el horizonte y por debajo del horizonte en el distrito central de negocios de Melbourne, utilizando Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) y Vigilancia Automática Dependiente de la Transmisión (ADS-B). Los resultados confirman que la metodología de sectorización del espacio aéreo propuesta promueve la seguridad y eficiencia operativa y mejora la conciencia situacional de los operadores de UTM en condiciones de tráfico denso, introduciendo un nuevo esquema de visualización del espacio aéreo 3D, que es adecuado tanto para la planificación de misiones como para las operaciones pre-tácticas de UTM. Además, la metodología basada en el rendimiento propuesta puede acomodar la diversidad de requisitos de infraestructura y rendimiento de vehículos que actualmente se prevén en el contexto de UTM. Esto facilita la adopción de esta metodología para la integración de UAS en el espacio aéreo de bajo nivel (que pueden diferir significativamente en términos de sus capacidades de CNS de aviónica) y sienta las bases para futuros trabajos sobre operaciones tácticas en línea de UTM.
Descripción
Las recientes evoluciones del concepto de Gestión del Tráfico de Sistemas de Aeronaves No Tripuladas (UAS) están impulsando la introducción de nuevas estructuras y clasificaciones del espacio aéreo, que deben ser adecuadas para el espacio aéreo de baja altitud y proporcionar el nivel requerido de seguridad y flexibilidad, particularmente en áreas urbanas y suburbanas densas. Por lo tanto, las clasificaciones y estructuras del espacio aéreo necesitan evolucionar basándose en métricas de rendimiento apropiadas, mientras que se requieren nuevos modelos y herramientas para abordar los requisitos operativos de UTM, con un enfoque creciente en la coexistencia de vehículos de Movilidad Aérea Urbana (UAM) tripulados y no tripulados y la infraestructura asociada de Comunicación, Navegación y Vigilancia (CNS). Este documento presenta un nuevo modelo de espacio aéreo para UTM adoptando criterios de Operación Basada en el Rendimiento (PBO), y abordando específicamente los requisitos del espacio aéreo urbano. En particular, se introduce una novedosa metodología de discretización del espacio aéreo, que permite la gestión dinámica de los recursos del espacio aéreo basada en el rendimiento de navegación y vigilancia. Además, se desarrolla una metodología de sectorización del espacio aéreo que equilibra la compensación entre la sobrecarga de comunicación y la complejidad computacional de la planificación y replanificación de trayectorias. Se llevan a cabo dos estudios de caso de simulación: sobre el horizonte y por debajo del horizonte en el distrito central de negocios de Melbourne, utilizando Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) y Vigilancia Automática Dependiente de la Transmisión (ADS-B). Los resultados confirman que la metodología de sectorización del espacio aéreo propuesta promueve la seguridad y eficiencia operativa y mejora la conciencia situacional de los operadores de UTM en condiciones de tráfico denso, introduciendo un nuevo esquema de visualización del espacio aéreo 3D, que es adecuado tanto para la planificación de misiones como para las operaciones pre-tácticas de UTM. Además, la metodología basada en el rendimiento propuesta puede acomodar la diversidad de requisitos de infraestructura y rendimiento de vehículos que actualmente se prevén en el contexto de UTM. Esto facilita la adopción de esta metodología para la integración de UAS en el espacio aéreo de bajo nivel (que pueden diferir significativamente en términos de sus capacidades de CNS de aviónica) y sienta las bases para futuros trabajos sobre operaciones tácticas en línea de UTM.