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Marco Fundamental para Planificar Trayectorias de Descenso Robusto en 4D para Incertidumbres en la Predicción del Tiempo

Autores: Kamo, Shumpei; Rosenow, Judith; Fricke, Hartmut; Soler, Manuel

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Marco Fundamental para Planificar Trayectorias de Descenso Robusto en 4D para Incertidumbres en la Predicción del Tiempo


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Planificación de trayectorias de aeronaves
Incertidumbres
Predicción del tiempo
Trayectorias de descenso óptimas
Estrategia de planificación robusta
Restricciones operativas

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 17

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La planificación de trayectorias de aeronaves se ve afectada por diversas incertidumbres. Entre ellas, las relacionadas con la predicción del clima tienen un gran impacto en la dinámica de la aeronave. La planificación de trayectorias que asume un escenario climático determinista puede causar una degradación significativa del rendimiento y violaciones de restricciones si las condiciones climáticas reales son significativamente diferentes de las asumidas. El presente estudio propone un marco fundamental para planificar trayectorias de descenso óptimas en cuatro dimensiones que sean robustas frente a las incertidumbres en los datos de predicción meteorológica. Para modelar la naturaleza de las incertidumbres, utilizamos el Sistema Global de Pronóstico por Conjuntos, que proporciona un conjunto de escenarios climáticos, también conocidos como miembros. Se construye un problema de planificación de trayectorias robustas basado en la teoría del control óptimo robusto, que considera simultáneamente un conjunto de trayectorias para cada uno de los escenarios climáticos mientras minimiza el valor esperado de los costos operativos generales. Validamos el algoritmo de planificación propuesto con una simulación numérica, asumiendo una ruta de llegada al Aeropuerto de Leipzig/Halle en Alemania. La comparación entre las trayectorias robustas y las trayectorias controladas de manera inapropiada muestra que la estrategia de planificación robusta propuesta puede prevenir costos deteriorados y trayectorias inviables que violan las restricciones operativas. Los resultados de la simulación también confirman que la planificación puede manejar una amplia gama de configuraciones de índice de costos y tiempo requerido de llegada, lo que ayuda a los operadores a determinar los mejores valores para estos parámetros. El marco que proponemos está en una forma genérica y, por lo tanto, puede aplicarse a una amplia gama de configuraciones de escenarios.

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