CASSOS

Computer-assisted Sector Opening Schedules

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1999 : recherche prospective (Laboratoire d'Optimisation Globale ENAC/CENA), partitionnement optimal en fonction des capacités secteurs déclarées 2002-2007 : en suspens 2007 : recherche prospective (DSNA/DTI/R&D/POM), utilisation d'indicateurs de complexité du trafic (résultats de S2D2) 2008-2010 : conception participative (avec experts ATC et IHM) d'une maquette d'interface homme-machine 2009-2011 : développement maquette d'IHM, valorisation dans les projets européens SESAR: SESAR 4.7.1 Complexity management in en-route SESAR 10.8.1 Complexity assessment and resolution et plus marginalement SESAR 7.5.4 Dynamic airspace configuration Fin 2011 : interruption du développement des logiciels CASSOS à la DSNA/DTI, pour cause de départ des participants suite à la réorganisation simultanée du domaine R&D de la DSNA/DTI, et de la recherche à la DGAC (Direction Générale de l'Aviation Civile)

Cette page présente le projet CASSOS de façon synthétique. Si vous êtes un amoureux des détails, vous pouvez aussi consulter l'ancienne page du projet.

Description du problème

L'espace aérien français est découpé en secteurs élémentaires d'espace qui peuvent être regroupés pour former des secteurs de contrôle affectés aux positions de travail des contrôleurs. La façon de combiner les secteurs dépend des flux de trafic et de la charge de travail des contrôleurs.

En opérationnel, il est actuellement très difficile d'anticiper avec précision les surcharges de travail sur les secteurs de contrôle, pour les prochaines heure ou la prochaine journée, même en ayant une bonne prévision du trafic. Il y a au moins deux raisons à cela. Premièrement, estimer la charge de travail des opérateurs humains sur un secteur donné, avec un trafic donné, n'est pas chose facile. Deuxièmement, on ne connait pas a priori le partitionement de l'espace en secteurs de contrôle, puisque ce partitionnement est fait en temps réel en fonction de la charge de travail.

Objectif

L'objectif général est de construire une prévision réaliste de la configuration des secteurs aériens. Dans le problème que nous étudions ici, le trafic n'est pas considéré comme une variable d'ajustement, mais comme une donnée d'entrée. On ne régule donc pas la demande de trafic, mais on joue simplement sur la manière de regrouper les secteurs élémentaires pour construire une partition équilibrée (le mieux possible) de l'espace aérien, en tenant compte de contraintes opérationnelles diverses (nombre de positions de travail ouvrables, etc).

Démarche R&D

L'essentiel de la démarche adoptée est présentée dans ce support de cours pour le mastère spécialisé en exploitation aéronautique et gestion du trafic aérien (MS EAGTA 2010, ENAC).

Recherche sur les algorithmes (David Gianazza) Sur le plan scientifique, il s'agit d'un problème de partitionnement optimal, sous contraintes. La fonction de coût qu'on cherche à minimiser dépend de la charge de travail sur chacun des secteurs de contrôle de la partition de l'espace aérien. Une des difficultés consiste à estimer correctement cette charge de travail. La phase "recherche" a donc porté sur deux aspects: la prévision de la charge de travail des contrôleurs, notamment au moyen d'indicateurs pertinents de complexité du trafic (voir S2D2, en collaboration avec Kévin Guittet) et d'un réseau de neurones, le partitionnement optimal de l'espace aérien en secteurs de contrôle.
Conception participative (Christophe Hurter) La conception d'une interface homme-machine (IHM) pour la prévision des configurations de secteurs a débuté par une phase de conception participative impliquant des contrôleurs aériens et des concepteurs d'IHM. Participants: Concepteurs IHM: Christophe Hurter, Benjamin Tissoires, Gilles Tabard, Nicolas Saporito Experts ATC (Air Traffic Control): Claude Chamayou, Géraldine Beboux, Florence Cressent Chercheur (algorithmes): David Gianazza
Conception détaillée et développement de l'IHM (Nicolas Saporito) Une maquette d'IHM (écrite en Flex) a été réalisée selon un processus itératif alternant des phases de développement et des sessions de conception participative. La version actuelle de la maquette d'IHM permet de tester des interactions, mais uniquement sur des données statiques, pour l'instant.

Valorisation (Nicolas Saporito, David Szymanski)

Le travail réalisé a fait partie de la proposition de la DSNA (Direction des Services de la Navigation Aérienne) au programme de R&D européen SESAR.

Il a par ailleurs fait l'objet d'un début de collaboration avec l'industriel Thalès ATM, en vue du développement d'un prototype pré-industriel (DECOMPLEX).

Questions à traiter

La version courante des algorithmes re-partitionne l'espace dès que c'est nécéssaire, sans tenir compte de la partition précédente. Pour être plus réaliste, il est nécessaire de tenir compte des contraintes opérationnelles qui s'appliquent à la transition d'une configuration de secteurs à une autre.

Par ailleurs, pour pouvoir tester les logiciels dans un contexte opérationnel, il faudrait alimenter les algorithmes avec de vraies prévisions de trajectoires.

Logiciel

Les algorithmes de CASSOS sont écrits en Ocaml, et la maquette d'IHM en Flex. Le code n'est pas dans le domaine public.

Une librairie de réseaux de neurones en Ocaml a été développée dans le cadre de ce projet. Elle pourrait être prochainement disponible sous license L-GPL (voir la rubrique Logiciels).

Principales publications

Recherche d'un optimum dans la configuration des regroupements de secteurs d'une salle de contrôle. Premiers résultats. David Gianazza . Note STNA 99.0177 (1999/03/19)

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