دانلود مقاله ترافیک هوایی وکنترل آن

بخشی از مقاله

ترافیک هوایی وکنترل آن

مقدمه:
1-1نقطه آغازین پروژه : تجارت بدست آمده در پروژه پیشین
طرح کوتاه مدت MATبرای رفع اتفاقات تعدادی برای گروه تحقیقاتی SPITRAS بوده که اولین پروژه، متخص مشکل ترافیک هوایی وکنترل آن در محدوده فضای فرودگاه درمواقع مساکن اوژانسی در زمان هواپیماربایی درزمان عملیات هایی درداخل محدوده فضای فرودگاه است .در مواقعی که تهدید جدی متوجه هواپیما های عادی است .نتایج حاصل ازاین تحقیق درTAok 1-Addendum – 1993 آورده شده است . پروژه اولیه براساس نتایج تئوریک ، طراحی وتکنولوژیکی بوده که در حین تحقیق به آنها رسیده است. پروژه شماره PP 1993 # که از سال 2000به انجام آن پرداخته شده است .

-نتایج بدست آمده در تحقیق مربوط به MAT بصورت زیر است:
-ساختار نمونه ای یک فضای فرودگاه که بعنوان یک مطالعه موردی برای بررسی وتوضیح طرح کلی وراه حل هی ساختاری بکاررفته بود. ساختار آن براساس چارچوب اطلاعات مربوط به پروژه که دارای ساختار فرمال است شکل گرفته است. مهمترین خصوصیات شامل حل ورفع خودکار محدودیتهایی است که توسط فضای فرودگاه اعمال می شود وناشی از استفاده وساده سازی قوانین و خصوصیات فرمال مرتبط باآن بعنوان بستری برای آزمایش در تحقیق بکار گرفته شدند.
-فرضیات منطقی وساده سازی های مشکلات مربوط به رفع تصادفات هوایی ومشکلات مربوط طرح وابزار شده اند ومشکلات اعلام شده مطالعه یکی وبررسی خصوصیات مشکل را وخصوصیات مربوط به الگوریتمهای رفع مشکل را ساده تر می کند.

- طرح کلی رفع تصادفات هوایی برمبنایscenario knowledge Base ومدل فرمال مربوط به حرکات هاب محدود هواپیمایی که تحت محدودیتهای تعیین شده گسترش می یابد .این مدلها بعنوان پایه ای برگسترش وانجام کار آمد الگوریتم های تصادم بکار می روند.
-الگوریتم رفع تصادم های هوایی بطور خاص برای عملکرد هایM-A طرح ریزی شده اند.این الگوریتم را می توان بعنوان اولین نمونه برای مطالعه رفع تصادمات که بعنوان پایه ای برای ساخت یک الگوریتم واقعی برای رفع تصادمات بکار برد.

-تعیین رسمی وفرمال مدل metaاز سیستم MAنقشهای مختلف را درسیستم تویف می کرد وپروتکل های مربوط به تصادمات آنها وپیغامها .همچنین تعیین رسمی سرویسهای که توسط گروههای agentدر طراحی پروژه از ارائه می شود ومربوط به رفع تصادم در این سیستم می شود هر دراین مدلهای نرمال شامل طراحی سیستم MA دررفع تصادمات هراین است که به زبان ساده بررسی شده است.
2-1 مقایسه پروژه های 2006 ومورد گزارش شده:

این مقایسه بصورت خلاصه در جدول 1 ارائه شده است
آنالیز جدول نشان می دهد که اکثر موارد ساده سازی وفرضیات بطور عمده حذف ویا تعضیف شده اند .هم اکنون مدل مفهومی مربوط به حرکت هواپیما به حالت واقعی آورده می شودحرکتهای هواپیما را باتوجه به تواناییهای تکنیکی آنها که شاملoff-path jogging maneuverمی شود و..... را درنظر می گیرد نتیجتاً leg در زمانهای مختلف میتوانند ابعاد جدیدی را در زمینه کنترل هواپیما وفضای فرودگاه ارائه دهد.
پروژه های 2006 و 2007 پروژه 2005

حذف خدمات هواپیما ممکن است با سرعت های متنوع پروازکنند براساس توانایی های تکنیکی خودشان و علاوه بر این سرعت یک هواپیما بستگی به ارتفاعش دارد . همه هواپیماها که شامل هواپیماهای ربوده شده نیز می باشند. دارای سرعت ثابت مشابه و توانایی اوج گیری مشابه هستند .
حذف شده – بخاطر ساده سازی قبلی این مورد حذف شده است هر leg در ناحیه نگه دارنده و حلقه فرود در فرودگاه دارای یک زمان میانی هستند که هواپیماآنرا صرف طی مسیر از نقطه ورود به خروج می نماید

حفظ شده است – اما تنوع هواپیماهای ربوده شده و رفتار های آنهابطور خاصی افزایش یافته است هواپیمای ربوده شده می تواند در هر مسیری حرکت کند و درهر ارتفاعی و هماهنگی با مسئول تعیین مسیر ندارد امادر رفع تصادفات فرض شده است که در آینده در نظر گرفته شده است که هواپیمای ربوده شده با فرم حرکتی ثابتی حرکت می کند

تضعیف شده – یک هواپیما می تواند هر موقعیتی را در یک legو یا دایره نگهداری داشته باشد هر leg و هر orbit ا زطریق ارتباطات نقاط ورودی مربوط به خطوط اصلی تعیین شده اند

تضعیف شده – استانداردهای جداسازی بصورتی انعطاف پذیر تعیین می شوند و با امنیت و سیاستهای مرتبط با آن که وابسته به عوامل مختلفی است و براسا سقوانین در مواقع خاصاست تعیین می شوند فقط منع شده در اطراف هواپیمای ربوده شده که سایر هواپیماهای عادی هرچه سریعتر باید ازآنها خارج شود بدین صورت مشخص شده است فضای مثبثی داخل با طول و عرضهای داده شده (100 مایل 500 متر) و در مقابل هواپیمای ربوده شده تا طول ثابت( مثلاً طول 10 مایل )

حذف شده – انتقالهای مجاز و غیرمجاز برای هواپیماهای عمومی از موقعیتهای کنونی(slate) از طریق سیاستهای امنیتی تعیین می شود مفاهیم فضای فرودگاه ساختار و «گره node » در اینجا بکار گرفته نمی شود انتقال هواپیما از موقعیت کنونی اش ( حالت , گره؟) به حالتی دیگر ممنوع است : - هم اکنون توسط هواپیمای دیگری اشغال شده باشد- را یک منطقه ممنوع دارای نقاط مشترک باشد – بخاط توپولوژی فرودگاه ممنوع شده است

حذف شده – تنها موقعیتی که مرتبط با هواپیمای ربوده شده و ناپدید شدن آن است قابل قبول ومجاز است درحالیکه تغییر سیاستهای امنیتی و حفاظتی براساس قوانین در موقعیت لازم انجام می شود طرح ریزی برنامه ریزی اجرای طرح و ... بصورتی خارجی و بر مبنای موقعیت هستند
نگه داشته شده – قبول بودن این شاده شازی را باید با شبیه سازی بررسی کرد وقتی یک برنامه نرم افزاری اولیه در مورد MA توسعه داده شود . فاصله های زمانی مورد نیاز برای agent ها تا فضایی مورد نیاز را برایخلبان فراهم کنند و از تصادم جلوگیری کنند بسیار کوتاه است . قانونی بودن یک ساده سازی چک نشده است

حذف ششده – هیچ داستان و قضیه ای وجود مدراد که در آن این اطلاعات توسط ربایندگان مورد استفاده قرار گرفته باشد هواپیما ی ربوده شده از موقعیت و حرکت سایر هواپیماها در داخل فضای فرودگاه اطلاعی ندارد
حذف- برای هواپیمایی که به فرودگاه می رسد زمان ورود و نقطعه ورود پیش بینی می شود حرکتهای هواپیما در فضاهای خارجی در نظرگرفته نمی شود
حفض شده ورود هواپیما از فضای خارجی – فضای فرودگاه از طریق نقاط ورودی (بخشهای sector ) ثابت و جهات ثابت )
حذف- این موقعیت ها از طریق سیاستهای امنیتی مدیریت می سوند تنها یک هواپیما د رچکleg خاص می تواند قرار گرفته باشد در یک ناحیه نگهداری ، حلقه فرود و یا مسیر حرکت (run way)

حذف- هواپیما میتواند runway دهای متعددی داشته باشد هواپیمای دارای دو runway است
حذف شده میزان سوخت هر هواپیما که شامل هواپیمای ربوده شده نیز هست بر مبنای زمانی که قادر به حرکت بصورت safe است در نظر گرفته شده است
نگه داشته شده هواپیمای ربوده شده (HA) می تواند از هر trajectory حرکت کند

اگر چه که پروژه قبلی هیچ گونه محدودیتی برروی رفتار هواپیمای ربوده شده اعمال نشده بود وتنها مورد مربوط به حرکت متحد شکل با سرعت وconrse ثابت بوده این موارد شبیه سازی شدند. اگر تنوع رفتاری هواپیمای ربوده شده در نظر گرفته شود این فقیه –دنیای واقعیت نزدیکتر خواهد شد.
پروژه 2005 حرکتهای هواپیمارادر راستای خط مرکزی مربوط leg یاصفحه (دایره) درنظر گرفته است. این تحقیق این نکته لازم را تضعیف نموده در حالیکه به هواپیما اجازه میدهد که در راستای هر trajectory درمحدوده فضایی که بهlegویا چرخه انتظار تعلق دارد نگه داشته شود.

ویژگی همه تحقیق حاضر آن است که استاندارد های جداسازی براین مبنا درنظر گرفته شده اند که بر مبنای موفقعیتها وسیاستهای سخت گیرانه امنیتی هستند. درعوض درتحقیق قبلی استاندارد های جداسازی برمبنای عناصر ساختار فضای فرودگاه مستقل از طول (length) آنها در نظر گرفته شده بودند .
نتیجتا درحالیکه ازسیاست امنیتی این چنین استفاده می شود.

فضای فرودگاه به طور کارآمد مورد استفاده قرار نمی گیرد اما یکی سازی استاندارد های جداسازی کارساده تری می باشد نسبت به چیزی که دراین جا بدان اشاره شده است .خوشبختانه درمورد آخر فضای فرودگاه بصورت کارآمد تری قابل استفاده می باشد .
مدل طراحی شده درتحقیق گزارش شده غالبا از طریق حوادث داخلی که توسط agentهایی که خلبانان را یاری می دهنداتفاق افتاد.انجام شد طراحی شده است. علاوه براین محدودیت مربوط به run wayنیز صرف شده اگر چه که در مطالعه موردی انجام شده ، فرودگاه JFK بعنوان محلی که دارای دو run way است درنظر گرفته شده است عمدتانوآوری های دیگری نیز دراین تحقیق وجود دارد .ازمیان آنها این است که فرودگاه های واقعی بعنوان مطالعه های موردی بکار رفته اند واطلاعات واقعی برای ارائه بعضی جنبه های مشکل استفاده شده اند که در ادامه بطور کامل به آنها مشاوره خواهد شد. بعنوان نتیجه گیری می توان بیان کرد که بیان مشکل ورودیکرد های مرتبط ومدلهایی که بیان شده اند این تحقیق را متمایز از موارد ارائه شده در طرح 2005 نموده وکلا مشابه واقعی است.
-2-اطلاعات الهی وواقعی که نشانگر اجزا خاص مربوط به رفع تصادمات هوایی هستند واطلاعات ساختاری مرتبط

این بخش به ارائه مواردی که برای toak 1درنظر گرفته شده است برای work planمی پردازد به توضیح مفهومی درباره مفاهیم اساسی که برای تعیین محیط واقعی وساختار های مختلف مورد نیاز هستند می پردازد مفاهیم ذکر شده گونه وچگونگی بروز آنها در data baseحاصل از موارد زیر است:
1-اسناد دولتی اعلام شده ({ ICAO DOC -4444} { ARINC-424})

2-تخصیص domainدرحوضه کنترل هوایی که فارغ التحصیل دانشگاه سن پترزبورگ می باشند.
3-فایل هاوdataهای مربوط به برنامه مشابه سازی پرداز در مایکرو سافت.
4-انتشارات علمی اخیرtomlin 1998
5- مطالب موجود دراینترنت (فرودگاه JFK )
مطالبی که در زیر ارائه می شود برگرفته وحاضر شده از منابع ذکر شده در بالا است.
1-2 تکنولوژی فضای هوایی فرودگاه:
مفهوم پیشرفته توپولوژی فضای فرودگاه مربوط به تعیین عملکرد هواپیما در داخل محدوده فضای فرودگاه است.
مفاهیمی درراستای امنیت وسیاستهای امنیتی نیز دراین راستا بروز می یابند که بعنوان پارامتر های اساسی درکنترل هواپیما محسوب می شوند .توپولوژی فرودگاه به چگونگی ترافیک هوایی ارتباطی ندارد که موارد چون موقعیت کنونی ، سرعت ، توپولوژی فرودگاه سطح بالایی از مفاهیم اساسی است که محدودیت هایی بر مسیر های پرواز اعمال می دارد
1-1-2 مفاهیم اولیه اساسی وساختارهای آنها وجدولها

صفحه 9=شکلهای 1-2، 2-2، توپولوژی فضای فرودگاه را نشان می دهد.
(بصورتهای افقی وعمودی ) در محدوده شده نیویورک که دارای 3 فرودگاه است . وشکل 3-2 نیز ناحیه نزدیک شدن(approsch zone)را در محدوده فرودگاه JFKنشان می دهد بطور کلی توپولوژی فضای فرودگاه به 2 ناحیه کلی تقسیم می شود :(i)ناحیه رسیدن (II)ناحیه نزدیک شدن ناحیه رسیدن به طرح رسیدن(Arrival xcheme)که بعنوان مثال در شکل 1-2 نه مورد از arrival schemeها نشان داده شده تقسیم می شود هر ASدر نقاط درودی در فرودگاه شروع می شود. وبصورت یک سری از legها نشان داده می شود که

به holding area (ناحیه انتظار) ختم می شود.ناحیه approachشاملapproach schemes می باشد. این طرحها درشکل 1-2 نشان داده نشده اند چرا که مقیاس آن کوچک است.هر app.xcheme بایک نا حیه ورودی (به ناحیه درودی) شروع می شود خود شامل legهایی است و run wayفرودگاه را تکمیل می کند.
scheme(طرحها) حرکت درداخل approach zone را می توان به 2 گروه تقسیم بندی کرد (i) طرحهای appoachاستاندارد (II)که مربوط به بروز دوگونه اتفاق غیر عادی است( مشکل تکنیکی ، موفعیت غیر پیش بینی شده در مورد کنترل ترافیک هوایی ، هواپیما ربایی و....)

بعنوان یک قانون در موارد گمشده استفاده از فضاهای نگه دارنده (holding orbite)ضروری است . مسیرهای عبور باعث تغییر نقاط رسیدن ونقاط درود در طرحهای نزدیک شدن approach schemeمی شوند . بعنوان یک قانون هر طرح رسیدن توسط تعدادی طرحهای نزدیک شدن محدود(bound)می شود .بصورت کلی طرحهای عبور برای تغییردادن طرحهای رسیدن بکار می روند .شکل2-2 طرحهای حرکت وجابجایی را (رسیدن ونمویمت کردن ) را نشان می دهد که در صفحه عمودی نشان داده شده اند . در سمت چپ در راستای محور عمودی مقیاس echelon(از5تا 000/30feet با quantizationکه معادل 1000 feetاست.)

ارائه شده است .در این شکل طرح افقی یک طرح رسیدن ومسیر نزدیک شدن که از طریق shank وFRILL می گذرد نشان داده شده که نقاط نیز بارنگ قرمز مشخص شده اند. خصوصیات توپولوژی فضای فرودگاه echelonهای مجاز را معین می نواید که همان ار تفاع مجاز برای legهای خروجی برای گونه های TF,CF,IFاست بعنوان مثال در حالیکه در حال عبور از نقطه SHANKاست هواپیماها مجاز استفاده از echelon بین 000/24تا000/30 feetمی باشند .اگرlegاز نوعCFویا TFباشد نقطه خروج آن ممکن در شرایطholding area محدود شود. بطور خاص تماس legهای مربوط به طرهای رسیدن که در شکل2-2 نشان داده شده بصورت CCC تعیین شده اند توسط ناحیه انتظار (holding area)محدوده شده اند.

خصوصیات توپولوژی فضای فرودگاه شامل طرحهای خروجی (departure)نیز هست .آنها با یک run way شروع به یک نقطه خروجی در فضای فرودگاه ختم می شوند. از آنجاییکه براساس خصوصیات عملکرد هواپیما، سرعت اوج گیری بیشتراز سرعت پایی آمدن است نقاط خروجی هواپیما (exit) در طرح خروجی در صفحه افقی بین نواحی رسیدن ونواحی نز دیک شدن (approach)تعیین شده اند.

2-2 گروهبندی هواپیماها:
گروهبندی هواپیما ها بخاطر خصوصیات متنوعی که دارند مشکل است .هواپیما ها دارای سرعتهای برخاستن ونشستن متنوعی هستند ، تجهیزات هدایتی متنوع ، وزنهای متنوع ،... هستند که این همه در کنترل ترافیک هوایی اهمیت دارند .دراین تحقیق از گروهبندی ارائه شده در جدول 1-2 استفاده شده است سایر خصوصیات هواپیماها نیز دارای اهمیت است .بعنوان مثال بعضی خصوصیات مانند طول زمان take offوفاصله مربوط به landing، وزن maximal acceleration، نیز پر اهمیت هستند که همگی بر برنامه ریزای ها برای پروازها تاثیر گذار هستند .اما درتحقیق حاضر از بعضی از معیارهای ذکر شده در بالا چشم پیش شده تا مراحل کار ساده تر شود:

1-هدف اصلی این پروژه الگوریتم multi-agentتکنولوژی برای رفع تصادمات هوایی است و این طور بنظر می رسد صرف نظراز بعضی معیارها برای ساده سازی تاثیری بر الگوریتم اصلی نخواهد داشت
2-اینگونه ساده سازی ها مدسازی هواپیماوحرکتهای آن را بسیار ساده تر می نماید
3- ساده سازی ها رامی توان رفع کرد در صورت نیاز .

4- گسترش مدلی واقع گرایانه از فضای ایمن که سرعتهای مختلف را نیز در نظر گرفته است با در نظر گرفتن minفاصله مجاز بین هواپیماها ضروری می نماید.

3-2مدل موقعیت مربوط به ترافیک
1-3-2 برنامه ورود-خروج هواپیما :
درموقعیت مربوط به رفع تصادم هوایی اینگونه در نظر گرفته شده است که پیش از لحظه ای که هواپیما ی ربوده شده در فضای فرودگاه ظاهر شود مرکز کنترل هوایی در حالت عادی در حال فعالیت است یعنی که ورودها وخروج ها بصورت نرمال در حال انجام هستند. اطلاعات مربوط ورود وخروج هواپیما بهمراه اطلاعات مربوط به نوع هواپیما اطلاعات ورودی (input)مربوط به مدل مربوط به موفقعیت –ترافیک را فرم می دهند .اطلاعاتی که مر بوط رسیدن هر هواپیما است شامل داده های زیر است:

-کلاس هواپیما
-نقطه ورودهوایپما به فضای فرودگاه
- ارتفاع نقطه ورود
-زمان ورود
-run way مربوط به مقصد (destination)
اطلاعات مربوطه به هواپیمای که در پی خروج است بصورت زیر است:

-کلاس هواپیما
- run wayمربوط به take off
- زمان take off
- نقطه خروج از فضای فرودگاه
2-3-2 موقعیت جوی:

موقعیت جوی بعضی محدودیتهای دیگری بر پرواز ها تحمیل می کنند .اگر شدت باد از حدی فراتر دود بعضی از run way ها را نمی توان استفاده نمود که نتیجتا بعضی عوامل مر بوط به شححقخشزا برای هواپیما نیز بسته خواهد شد. هوای شدیده نیز باعث بعضی محدودیت ها می شود.
4-2 نکات مربوط به فصل :این فصل به ارائه اطلاعاتی مربوط به task برای project work plznپرداخت
3- مدل مفهومی وافع گرایانه بدای فضای ایمن هوایی

1-3 استاندارد های جداسازی
1-1-3 الگوهای رفتار دوجانبه برای هواپیما های نرمال وخصمصیات تعیین کننده :ایمنی استاندارد های جداسازی برای هواپیما های مختلف برمبنای امنیت وایمنی وقتی به تعیین سیاستهای امنیتی مختلف برمبنای موفقعیتهای مختلف می پردازیم متنوع مختلف است. اول استاندارد های جداسازی را درنظر می گیریم وسپس به شکل هی سیاستهای امنیتی قانون مدار خواهیم پرداخت.
حرکتهای افقی هواپیماها باechelonهای مختلف :علامتی که میزان کمینه قابل قبول برای فاصله عمودی بین دو هواپیما ی نرمال را که در حال پرواز افقی هستند باDA نشان می دهیم (شکل4-3)

پس گیری حرکتهای هواپیما در echelonارتفاعی مشابه: علامتی که استانداردهای جداسازی را دراین زمینه تعیین می کند بدین صورت است : min-DBفاصله طولی است در راستای خط محوری legها شکل(5-3) وmin-DCفاصله بین trajectoryمربوط به هواپیماست که در جهت های orthogonal در راستای محور طولی اندازه گیری شده است.

حرکتهایTrasverseبرای هواپیما هایی با ارتفاع echelonمشابه:اینگونه تخته می شود که هواپیما در حال حرکت در راستای cross cut trajectory است اگر اندازه زاویه بین trajectory در صفحه افقی بیشتر از 70 وکمتر ا110درجه باشد(شکل3.6).DD این میزان فاصله را نشان می دهد که این فاصله بین هواپیما تاtrajectoryنفطه قطع شده است وقتی یکی از هواپیما ها به نقطه عبور (تقاطع)(crossing point) رسیده باشد.

حرکت هواپیما که یکی از انها در حال تغییر ارتفاع echelonاست اینگونه گفته می شود که حرکت های سر (head motions) اگر یکی از هواپیماها بصورت افقی در حال حرکت با دارد در حالیکه دیگری در حال اوج گیری ویا کاهش ارتفاع است با سرعت افقی VA زاویه بین هواپیمایی که در حال افقی در حال حرکت است وprojectory مربوط به هواپیمای دیگری به سمت افقی بیشتر از 110 در جه است .فاصله DEمربوط به فاصله افقی بین هواپیماهاست وقتی یکی از آنها به نقطه عبور(تقاطع )trojectoryرسیده باشد2 نکته باید در این مشخص شود:

1-هواپیمایی که زودتر به نقطه تقاطع می رسد آن هواپیما یی است که درحال تغییر echelonاست
2-هواپیمایی که زودتر به نقطه تقاطع می رسد آن هواپیمایی است که بصورت افقی در حال پرواز است تفاوت بین این دو مورد DEاست که مورد اول باید بزرگتر از مورد دوم باشد. مقادیرDE2, DE1,DE رادر نظر می گیریم درشکل 7-3و8-3 ، باید توجه شود که مقادیر قابل قبول برایDE2, DE1, DE بصورت کلی بستگی به مشخصات مربوط موقعیتهای مختلف کنترل ترافیک هوایی دارد. درسیستم ضد تصادم هوایی multi-agentنرم افزاری که درحال ترسیم است از ارزشهای قابل قبول برای فواصل ذکر شده پیروی می کند.

DA= 300 km
Km 10 در ناحیه رسید و در ناحیه approach =DB
10 km در ناحیه رسیدن و 5 km در ناحیه approach = DC
20 km در ناحیه رسیدن و 10km در ناحیه approach DD=
30 km در ناحیه رسیدن اگر VA<10m/per و 60 اگر VA = DE1
15 km اگر VA<10 و 30 اگر VA = DE2

2-1-3خصوصیات مرتبط به ایمنی در موارد مربوط به هواپیماربایی:
خصوصیات مشابهی برمعین کردن استانداردهای جداسازی بین هواپیماهای معمولی وربوده شده تامین می کند .ازاین موارد امنیت تحت عنوان سیاست امنیتی یاد می کنیم تابین امنیت بین یک موقعیت نرمال برای یک هواپیمای نرمال وامنیت برای یک هواپیمای نرمال درزمانی که مورد از هواپیماربایی نیز وجوددارد تفاوت قایل شده باشیم .تفاوت اصلی بین ایمنی وسیاستهای ایمنی آن است که ارزشهای ومقادیر قابل قبول برای موارد ذکر شده در مورد مربوط به سیاست امنیتی در این تحقیق تا2 برابر افزایش می یابد.

2-3 تحلیل ترافیک هوایی در حالت نرمال
1-2-3 ساختار ترافیک هوایی نرمال : اصول کنترلی هوایی تاحدودی آزادی عمل برای حرکتهای مجاز برای هواپیماها قایل می شوند در نواحیapproach وarrival هستند باارائه بعضی امکانات مانند مانوردادن اما میزان این آزادی در نواحی مختلف متفاوت است. نکاتی که در زیر ارائه می شود پایه اصلی برای گسترش سیستم ضد تصادم چند عامله را در مرحله تحلیل تشکیل می دهند . قبل از تحلیل اصول ساختارترافیک به معرفی مفهوم legکه منابع 19supplementبرایARNC Specification ارائه شده است می پردازیم یک legنمایانگر یک legاز نوع داده شده است.اطلاعات ارائه شده نشان می دهد که 23گونه از legهای استانداردراارئه می دهد در این مرحله از تحقیق فقط IF legوCF legوHF legبرای تعیین توپولوژی فرودگاه بکار رفته اند.
ناحیه رسیدنArrival Zone( شکل 10-3)

-هرleg،echelonشده است بدین معناکه شامل زیر legهایی می باشد (sub-leg) که ارتفاعهای مختلفی را دارهستند.
- trajectoryیک هواپیما که در حال حرکت در راستای یکlegاست ممکن است درحدود خط محوری باشد اگر حفظ استاندارد هاس جداسازی ملزومی باشد بخاطر سیاستهای امنیتی.
- دربعضی موقعیتها به دلیل امنیتی یه هواپیما از طرحهی حرکتی استانداردپیروی نمی کند .اینگونه حرکتهای را vwctoryمی نامند که مربوط خروج ازleg بادیا بدون برگشت به آن است.

Holding zone ( نوع HF=leg)
-نواحی نگه داشتن در داخل نواحی arrivalقرادارند گرفتن یک ناحیه انتظار برای کنترل خصوصیات گذرا برای هواپیما های درحال رسیدن وبطور کلی برای کنترل بصورت کلی است. بطور کلی نواحی نگه داشتن (holding) درموارد مربوط به وقتی که تمامی echelonهای مربوط legهای بعدی توسط سایر هواپیماها اشغال شده باشد بکار می رود.

Approach zone(شکل 10-3)
Leg ها –بعنوان یک قانون legهای مربوط رسیدن echelon شده اند .leg هایی که به run way مرتبط ند بطور یگانه ای باقرار دادن ارتفاع ها بربالای هر نقطه مربوط به طرح approachتعیین می شوند .
-حرکت در داخل legهای pproach باید در راستای محورها انجام شوند در مواردی مثلاً وقتی هواپیما باید بصورت ملایم بچرخد (بگردد) باید از trajectoryخود منحرث شود از محور leg

-در بعضی موقعیتها تحت سیاستهای امنیتی یک هواپیما می تواند rectooingانجام دهد. اگر چه این تغییر باید بادقت انجام شود مخصوصا در زمانی که حجم بالایی از ترافیک در ناحیه approach وجود دارد.
Holding area( حلقه های holding)
-درداخل نا حیه aproach نواحی holdingتنها در طرحهای approachمشخص شده اند.
2-2-3 بعضی اصول ساختاری مربوط به مارد تصادم وبرخورد

توپولوژی فرودگاه برای تامین امنیت هواپیماهایی که ورود یا خارج می شوند بگونه ای طراحی شده که امنیت آنها را بصورت خودکار وبصورت پیش فرض در نظر گرفته وتامین می کند. بطور خاصاینگونه سایل را از طریق تحلیل وبررسی توپولوژی فرودگاه واستانداردهای جداسازی می توان بررسی نموداینگونه تحلیل ها برای فرودگاه های نیویورک بعنوان یک مطالعه موردی بکار رفته است.البته که هر فرودگاهی دارای خصوصیات خاص به خود می باشد .درادامه اصول ساختاری که ایمنی هواپیما را بصورت پیش برخی تامین می کند تحلیل خواهیم کرد .این مسئله از آنجایی که تحصیل بخشیدن کار کنترل پرواز والگوریتم جلوگیری از تصادم اهمیت داردشایان توجه است.

Arrival zone: برای یک جفت هواپیما که(a) دارای هدف نشستن هستند و(b)براساس طرحهای پروازی (scheme)در حال حرکت هستند ایمنی پیش فرض شده (on default)بصورت زیر تامین می شوند:

1case:هواپیما از طرحهای غیر همپوشان (non-overlaping) در ناحیه arrivalاستفاده می کند که بعضی طرحها دارای legهای مشترک نیستند.
2case: هواپیما از طرهای مشترک ویا همچون استفاده می کنند اماlegهای آنها مجاور هم قرار ندارند وlegهای نقاط مشترک وبرخوردندارد.
3case :هواپیماها از طرحهای مشترک ویا همپوشان استفاده می کنند واز legهای مجاور یا مشترک عبور می کنند اما درechelonهای مختلفی قرار دارند.
دراین حالت احتمال تصادم وجودارد:

4case: هواپیما (a)درپیlandingاست و(b) براساس (scheme)ها درحال سرعت است واز طرحهای مشترک وهمپوشان استفاده می کند ودر حال حرکت درlegهای مجاور ویا مشترک هستند وechelon مشابه نیز دارند. وآخرین حالت این است که هواپیماهاechelon مشابه دارند اما فرض کرده اند که هر دو آنها سرعت عمودی صفر دارند ویا یکی از آنها با سرعت غیر صفر عمودی در حال حرکت است در حالیکه در حال عبور از echelon هواپیما دیگراست در حالیکه آن هواپیما در حال حرکت افقی است.

5case: هواپیما (a)درحال landingاست و(b) یکی ویا هر دو آنها خارج از طرح (scheme)در حال پرواز است که این باعث vectoryیکی ویا هردوی آنها می شود.
Arrival zone: دراین ناحیه ترافیک تراکم پروازها بیشتر است پس برای کنترل آن روشهای دقیق تری مورد نیاز است .خصوصیت اصلی این ناحیه این است که دارای holding areaنیست البته بجزحالت missed approachکه تنها در مواقعی که بدلیلی هواپیما به ناحیهspproach رسیده ولی نمی تواند landingکند انجام می شود بدین صورت کنترل زمان درداخل ناحیه approachغیر ممکن است بدین معناکه وقتی یک هواپیما به ناحیه approachمی شود زمان پرواز آن تا نشستن تنها از طریق طرحapproach انتخاب شده قابل تعیین بوده وقابل تغییر با استفاده از نواحیbuffer نمی باشد .

اینکه به بررسی مدل نرمال حرکت هواپیما وفعالیت مربوط به جلوگیری از تصادم هوایی می پردازیم . اگر{s={s1, …. , sN مجموعه ای از طرحهای حرکتی باشد که ناحیه approachباشد وt(Sx)نشان دهنده زمان ورود یک هواپیما به طرح approachباشد یعنیSA Sx اگر SB,SAجفتی از طرحهای approachباشد که متعلق به مجموعه هستند این جفت را مستقل می نامند اگر برای میزان t(sA)وt(SB) برای ورود هر هواپیما که از طرح SB,SA approachاستفاده می کند ومتخلف از استاندارد های جداسازی برای آنها غیر ممکن است درغیر اینصورت آنها غیر مستقل خواهند بود.

وقوق اتفاعی که نشان دهنده تجاوز ویا سر پیچی از استاندارد های جدا سازی باشد توسط هواپیماهایی که از طرحهای غیر مستقل SAوSB استفاده می کنند بصورت شدیدی وابسته به تفاوت مقادیرمربوط به زمانهای ورود t(SA) وt(SB)است بعنوان مثال سر پیچی اتفاق می افتد اگر تفاوت زمانی بین t(SB),t(SA) کمتر از 1 min باشد و اتفاق نمی افتد اگر بیشتر از 1 min باشد . بنابراین برای هر جفت از طراح های approach غیر مستقل تابع ممنوعیت t(SA,SB)(Forbid)نشان دهنده مقادیر تفاوتهای زمانی ورودی (B,A)={t(SA)-t(SB)}اگر t(SA)>t(SB)باشد اگر Aبعداز Bطرح وارد شود.و(A,B)={t(SB)-t(SA)اگر t(SB)>t(SA)اگر Bبعد از واردشود

رامی توان بکار برد تشخیص تماس جفتهای وابسته برای طرحهایSy,Sx approach برایتوپولوژی خاص فرودگاه بهرده محاسبه تابع ممنوعیت Forbid(t(Sx)/Sy)(که می تواند بصورت ماتریکس هم نشان داده شدند)می تواند بصورتهای مختلفی انجام شود با استفاده از شیوه شبیه سازی تابع Forbid (t(Sx)/Sy) و Sx,Sy مدلی موقتی برای استفاده همزمان از طرحهای وابسته (غیر مستقل)برای ناحیه approachراارائه می دهد.

مدل معرفی شده در بالا را می توان بعنوان جزیی از ساختار مربوط به کنترل ترافیک هوایی بکار برد:موقعیت ترافیکی کنونی (configuration)، درلحظه زمانی t0 توسط هواپیمایی Set In Apperکه در حین عملکرد درناحیه approachاست وtrejectoryهای مربوط به دوراز تصادم می باشد باتوجه به سیاستهای امنیتی .برای هر هواپیما یی Set InApprطرحهای approachوزمانهای ورودی (در ناحیه approach)شناخته شده اند.تابع Forbid(t(Sx/Sy)) محاسبه زودترین زمان برای هر طرح راتعیین می کند که می تواند توسط هواپیماها استفاده شود بدون تصادم با هواپیمایی از طریق Set InApprتنظیم شده است.
3-2-3 الگوهای رفتاری برای هواپیمای نرمال در شرایط نرمال:

توصیف مفهومی مدل نمونه ای از حرکت هواپیمایی نرمال که در پی landingاست شامل الگوهای رفتاری خاص است وهمچنین بعضی عملکرد هاوارتباطات با مسئولان کنترل ترافیک هوایی ، که در زیر طرحها اشاره شده :
ورود به فضای هوایی فرودگاه :

خلبان جدول کنترل ترافیک رااز رسیدن خودبه ناحیه arrivalآگاه می سازد وهمچنین در مورد ارتفاع ونقطه ورود نیز اطلاعات می دهد براساس موقعیت خلبان طرح رسیدن را ممکن است در یافت نماید ویا دریافت ننماید.
الگوی رفتاری در داخل محدوده arrival:
در داخل ناحیه رسیدن (arrival) هواپیمادر حال حرکت در راستای محور legها می باشد در طی حرکت هواپیما در حال عبور از ناحیه arrivalمی باشد که نقاط پایانی legقبلی نیز مشخص می باشد
--- گذر از یک نقطه در طرح:

هر نقطه arrivalدر طرح دارای ارتفاع وechelon مجازی ست وهواپیما می تواند از نقطه تنها با بکار گیری یکی از echelonها عبور کند که توسط اپراتور به او اختصاص داده شده است.
دربعضی نقاط نواحی انتظار (نگه دارنده holding) نیز وجود دارد. درحالی که به چنین نقاطی نزدیک می شوند هواپیما مجوز ورود عبور بهlegبعدی را یادریافت نخواهد کرد واز اوخواسته می شود تا به نتحیه نگه دارنده بعدی برود انتظار دریافت اجازه برای ادامه حرکت دراستای leg بعدی را درطرح پردازی دریافت کند.
حرکت درداخل leg:

درراستای legها به هواپیما ارتفاع echelonمشخص اختصاص داده شده است در حالیکه آنها را درحین پایین آمدن تغییر دهد.
اگر هواپیما باید دیگری را outrunکند هر دو باید از محور leg، متحرف شوند در فواصل تعیین شده در جهات مختلف ،وقتی outrunکامل شد هواپیما به محورleg بر نگشته وبه حرکت درراستای آن ادامه بدهد نکته مهم آن است که هردو هواپیما باید به محورleg برگرداند قبل از خروج ازleg
هواپیما بطور همزمان مجاز به outrun evolutionوتغییرechelonاست.

حرکت درداخل ناحیه holding:
هر ناحیه holdingداری پارامتری است که زمان چرخش درآن تعیین می کند .براساس موقعیت هواپیما ممکن است مجبور چرخش های متنوعی درداخل این ناحیه شود .درداخل ناحیه holdingهواپیما باید با ارتفاعی یگانه حرکت کند.

Vectoring: یک الگو رفتاری است که برای خروج از حاشیه های legاست .تکمیل Vectoringمربوط به برگشتن به legمشابه یا متفاوت در طرح پروازی است .هر Vectoring،ساختن یکtrajectory جدید رادر نظر می گیرد مثالی از vectoringاستاندارد که به دلایل جوی یا مشکلات فنی ،تهدید که درسیستمی انجام می شود شامل چرخنده 30 درجه از محور leg درصفحه افقی است تاkm20 را طی کرده ودوباره به موفقعیت قبلی برگشته واحتمالا از echelonمتقارتی استفاده نماید.

حرکت در داخل ناحیه approach: ورود به ناحیه approachبه موقعیت کنونی ترافیک بستگی دارد. تا زمان اعطای اجازه از سوی اپراتورمرکز گژی ،هواپیما باید در ناحیه holdingمنتظر بماند
حرکت درداخل ناحیه approachبراساس طرح approachانجام می شود اگر نباید (دلایلی هواپیما دارد ناحیه approachشود ونتواند landingکند به حرکت خود با بکار گیری طرح missedادامه می دهد.

حال به بررسی رفتار والگوهای مربوط به هواپیما در حال بلند شدن می پردازیم
Take off:به خلبان طرح حرکتی داده می شود واپراتور زمان مورد نظر را اطلاع می دهد وخلبان آن حال ومنتظر ماند که براساس موفقعیت ترافیکی ممکن است اجازه پرواز با کمی تاخیر صادر شود.

حرکت در داخل ناحیه approach: در داخل این ناحیه هواپیما براساس طرحهای از پیش توصیف شده departureحرکت می کند .
حرکت در داخل arrival: در داخل ناحیهarrival هواپیما براساس طرحهای departureتاقبل از رسیدن به نقطه exit پرواز می کند.
3.3 ساختار سازمانیکنترل ترافیک هوایی :

1-3-3 عملکرد های کنترل: قسمتهای قبلی قوانین کنترل ترافیک ومحدودیتهایی رادر آن زمینه بیان کرد قوانین رفتارهای مجاز برای حرکت های هواپیما را اعلام می دارند قسمت دوم قوانین در مورد عملکرد های مرتبط به کنترل ترافیک در نواحی مختلف فضای فرودگاه است. این قسمت با دستوراتی که از طرف اپراتور کنترل ترافیک که بخاطر جمعی اتفاقات صادر می شود کنترل دادارمی شود تقسیم بندی مسئولیتها بین اپراتور کنترل ترافیک سایر خدمه ساختارسازمانی کنترل ترافیک هوایی را تشکیل می دهددراینجا اول دستوراتی را که به آنها اشاره شد بیان می کنیم سپس به توصیف شرایط موجود وشرایطی که دراین تحقیق پیشنهاد شده است می پردازیم

موارد زیر توسط اپراتور کنترل ترافیک اعمال می شود:
A. اجازه برای یک هواپیما برای نزدیک شدن به فضای فرودگاه برای ورود به ناحیه بعدی
B. اجازه برای یک هوایپمات برای نزدیک شدن که در ناحیه arrival است برای عبور به legبعدی
C. ارسال دستر العمل برای یک هواپیما که در arrivalقرار دارد برای رفتن به ارتفاعی پایین تر
D. هماهنگ سازی اوج گیری (evolution) برای هواپیمایی که در arrivalاست در موقعیتهای outrun
E. اجازه برای هواپیما یی که در arrivalقراردارد برای حدبه approachبمنظور نشستن landing
F. تغییرسرعت هواپیما

G. اجرایvectoring برای هواپیما یی که در arrivalویا approachقرادارد
H. اجازه بلند شدن برای هواپیمایی که آماده take offاست.
اهداف کنترلا ترافیک هوایی بدین شرح است: نشستن وبرگشتن منظم ومنطبق بابرنامه هواپیماها
- تامین ایمنی وامنیت برای هواپیماها درداخل فضای فرودگاه با استفاده از استانداردهای جداسازی
- بهینه سازی پروازها وکاهش دادن تاخیر ها

اگر چه که تحلیل کنترل ترافیک هوایی که در زیر ارائه می شود مروبط به مارد نرمال است اما بسیاری از موارد غیر زمان نیز قابل کاربد است مثلا در مورد هوایپما ربایی در این موارد مدل کنترل نرمال هواپیماباقی می ماند ولی فقط موارد AتاH وتصمیمات مربوط به آنها باتوجه به شرایط انجام می شوند .بدین دلیل است اهمیت نقش استقلال در امنیت هواپیما افزایش یافته وکنترل از طریق برنامه های نرم افزاری که خلبان رایاری می کنند از طریق P2P بسیار پراهمیت است.
2-3-3 ساختار سازمانی موجود وساختار پیشنهادی برای کنترل ترافیک هوایی

ساختاری که هم اکنون بکار می رود در شکل 11-3 نشان داده شده است .اجزای اصلی آن بدین صورت است:
-خدمه پروازی (خلبان و...) -اپراتور کنترل ترافیک که متول بعضی عملکرد های کنترلی در sectorهای مختلف است براساس ساختارهای موجود تمامی تصمیم ها که در موارد AتاH به آنها اشاره شده توسط اپراتورهای کنترل ترافیک انجام می شند . براین اساس 2 نقش اصلی در این محدوده خلبان و اپراتور کنترل ترافیک هوایی است . این موارد مهم هستند چرا که در ساختار چند عامله ( MA) و روش نقش محور برای این نرم افزار دارای اهمیت هستند .
ساختار کنترل ترافیکی که دراین پروژه بکار رفته بصورت زیر است : ( در شکل 12-3 نشان داده شده است )
- خدمه پروازی( خلبانهای هواپیما)
- اپراتور ناحیه approach که مسئول تصمیم گیری درباره موارد ذکر شده در موارد H,G,F,E است بنابراین خدمه پروازی در ساختار ذکر شده مسئول تصمیم گیری و عملکرد مستقلانه در موارد G,F,D,C,B,A می باشند . دو مورد مهم ، پایه اصلی عملکردهای خدمه پروازی را تعیین می کند (1) ساختار تبادل اطلاعات (z) سیاستهای امنیتی که رفتار مستقلانه هواپیما را تعیین می کند .
4-3 ساختار تبادل اطلاعات

رفتار مستقلانه در موقعیت های خاص در فضای هوایی فرودگاه اینگونه فرض می کند که هر هواپیما اطلاعاتی درباره موقعیت محیطی در ارتباط با سایر هواپیماها را داراست . بدین دلیل است که هر هواپیما باید اطلاعاتی در زمینه موقعیت ، سرعت سایرهواپیما و حرکتهای آنها داشته باشد .؟؟؟ شیوه طراح ریزی ارتباط ومخابره اطلاعات است برای سایر هواپیما که هر هواپیما اطلاعات حرکتی و اقداماتی را که در پی انجام است اعلام میکند که متاسفانه این باعث حجم زیادی از مکالمات شده و تصمیم گیری را دچار تاخیر کند . از سوی دیگر اگر جفتی از هواپیماها از طرحهای پروازی غیرهمپوشان (non-overlap) استفاده کند نیازی نیز ندارند که از موارد ذکر شده درباره هم اطلاع یابند .

این نکته در جداسازی ناحیه arrival هواپیما به گروه های مستقل می تواند بکار رود بگونه ای که تنها هواپیمایی از گروه مشابه نیاز به تبادل اطلاعات برای جلوگیری از تصادم دارد در حالیکه هواپیمای متعلق به گروه دیگر نیازی به اینگونه تبادلات ندارد . اطلاعات گروهی و بنابراین جداسازی تنها براساس sector قابل انجام نیستند. Sector ها بعنوان اجزای توپولوژی فضا ی هوایی فرودگاه تعیین شده اند .
- تمامی ناحیه approh یک sector است

- ناحیه Arrival بدین صورت است که به sector هایی تقسیم بندی شده است :
تعداد کلی sector ها با شمارش کلی نقاط در داخل ناحیه arrival است بدین صورت که ناحیه های holding نی زتعیین می شوند . مناسب است که هر sector با نقطه مرتبط نامگذاری شود . علاوه بر نقاط holding هر sector شامل تعدادی leg می باشد که بصورت زیر تعیین می شوند : id نشاندهنده هر نقطه ورود به ناحیه holding است . پس sector id که شامل سری( یا سری هایی ) از leg هااست که متعلق به یکی یا تعدادی از طرحهای arrival با خصوصیات زیر است :
a) سری از legها در نقطه پایانی id تمام می شود .b) سری از legها در نقاط زیزarrival که ناحیه قبل holding قرار دارد آغاز می شود . بخاطر اینگونه جداسازی ها مجموعه ای از هواپیما که در ناحیه arrival هستند به گروه هایی که overlap نیز دارند تقسیم بندی می شوند و در sector یک گروه قرار می گیرد

،group(sector) که نشانگر مشابهی id نشان داده می شود . از آنجاییکه طرحarrival باشد هر هواپیما می تواند متعلق به گروه های متعددی باشد .یکی از اصول اساسی که برای تعیین عضویت هواپیما در یک گروه بکار می رود بدین صوتر است :
اصل 1- درهر زمان وقتی یک هواپیما در داخل ناحیه arrival قرار دارد متعلق به تمامی گروه هایی است که در set{id} قرار دارند در جاییکه {id} متعلق به مجموعه ای از تعیین کننده های sector ها است .