Optimisation des procédures de départ et d'arrivée dans une zone terminale

Optimal design of SIDs/STARs in terminal maneuvering area

• Auteur / Autrice : Jun Zhou
• Direction : Sonia Cafieri, Mohammed Sbihi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques appliquées
• Date : Soutenance le 28/04/2017
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, informatique et télécommunications (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ENAC - Laboratoire de Mathématiques Appliquées Informatique et Automatique pour l'Aérien (Toulouse)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Planification

Transports aériens

Circulation aérienne -- Contrôle

Mots clés libres

Gestion du trafic aérien

Planification des routes

Modélisation

Optimisation (globale)

Branch and bound

Métaheuristiques

Air traffic management

Route planning

Modeling

(global) optimization

Branch and bound

Metaheuristics

Résumé

Cette thèse s'intéresse au problème de conception optimale des routes de départ et d'arrivée dans une zone terminale autour d'un aéroport. Cette conception prend en compte la configuration et l'environnement autour des aéroports, et les différentes contraintes sous-jacentes, notamment l'évitement des obstacles et la séparation des routes. Nous proposons une formulation mathématique conduisant à un problème d'optimisation combinatoire, ainsi que des méthodes de résolution ad hoc efficaces pour le problème. Pour la résolution du problème, nous procédons en deux étapes. Nous considérons d'abord la conception d'une route de longueur minimale évitant les obstacles, en utilisant la méthode de Branch and Bound (B&B). Ensuite, nous nous intéressons à la conception de plusieurs routes en assurant en plus la séparation des routes. Deux approches différentes sont appliquées : une méthode basée sur la méthode B&B pour construire les routes séquentiellement suivant un ordre fixé à l'avance, et une méthode de recuit simulé pour construire les routes simultanément. Les résultats sur un ensemble de problèmes tests (artificiels et réels) montrent l'efficacité de notre approche.

This thesis proposes a methodology for the optimization of departure and arrival routes in the Terminal Maneuvering Area (TMA). The design of these routes takes into account the configuration and environment around airports, and the related constraints, in particular the avoidance of obstacles and the separation between routes. We propose a mathematical formulation leading to a combinatorial optimization problem, as well as efficient ad hoc resolution methods for the problem. The problem is solved in two steps. First, we design an individual route avoiding obstacles with respect to minimum route length by using a Branch and Bound (B&B) method. Afterwards, the design of multiple routes is solved by two different approaches: a B&B-based approach (where routes are generated sequentially in a given order) and a Simulated Annealing approach (where routes are generated simultaneously). The simulation results of a set of (artificial and real) test problems show the efficiency of our approach.