11 Air Traffic Management & Airport Systems I sistemi di controllo del traffico aereo Sistemi ATC:...

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Air Traffic Management & Airport Systems

I sistemi di controllo del traffico aereo

Sistemi ATC:Esigenze operative e Safety nella

definizione delle Architetture e delle funzionalità associate

10 Maggio 2005

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INDICE

ATC Mission

Organizzazioni di riferimento

Organizzazione dello Spazio Aereo

I Requisiti

I Ruoli operativi

Sistemi di supporto al controllo del traffico aereo

Architetture

Funzionalità

Necessità ed Evoluzioni

3

La “Mission” dell’ATC

Scopo primario del controllo del traffico aereo è

consentire un ordinato e spedito flusso del

traffico aereo garantendo un elevato livello di

sicurezza.

4

Le organizzazioni di riferimento

Reference (Standards Organization)

I.C.A.O. (International Civil Aviation Organization):

Organizzazione civile internazionale avente lo scopo di

stabilire delle raccomandazioni relative a tutte le

problematiche inerenti l’aviazione: spazi aerei, aerodromi,

aeroplani, controllo del traffico, coordinamento civile militare

etc

Eurocontrol (European Organisation for the Safety of Air

Navigation): Ente europeo di standardizzazione del Controllo

del Traffico Aereo.

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Organizzazione dello Spazio Aereo Lo spazio aereo è suddiviso in volumi di responsabilità

denominati FIR (Flight Information Region) all’interno delle quali vengono definiti ulteriori volumi di responsabilità limitati denominati settori.

All’interno dei settori un insieme di rotte predefinite, di livelli di volo disponibili e di frequenze assegnate consentono ai controllori di soddisfare la domanda di traffico in sicurezza secondo le proprie procedure operative.

Da FL 140 a FL 420 il controllo viene demandato ai centri di rotta che ricevono il traffico coordinandone i livelli e trasferendosi i voli in frequenza.

In prossimità di uno o più aerodromi e sotto i FL140 il controllo viene demandato ai centri di avvicinamento denominati APP (Approach Centre);

Nella fase terminale il controllo viene demandato alla Torre di Controllo (TWR) che controlla il volo fino al limite della zona di Apron (parcheggi).

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I Requisiti del servizio

Disponibilità del servizio h24 per 365gg l’anno (diversi livelli di funzionalità con diversi livelli di degrado)

Affidabilità dei Tools/Sistemi a supporto delle operazioni di controllo (ad es. Ridondanza)

Supporto alle procedure operative di coordinamento, trasferimento e controllo dei voli

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I Ruoli operativi

Assistant: colui che pianifica a lungo termine (uno o

due gg.) i voli

Planner: colui che si occupa della pianificazione a

medio termine dei voli e della gestione dei piani di volo

Executive: colui che assolve al coordinamento diretto

con il pilota tramite apposito canale vocale gestendo

lo stato attuale del traffico

8


ARCHITETTURE

9

Architettura del sistema ATM di AMS

CWP 1

RPBS NODESFDPS NODES

XCD XSD

SPV FTF

Other CSCIs

XCD XSD

FTF SPV

Other CSCIs

XCD XSD

SPV FTF

Other CSCIs

XCD XSD

FTF SPV

Other CSCIs

SPV

XCD XSD

Other CSCIs

CWP 2

SPV

XCD XSD

Other CSCIs

10

CWP 1

RPBS NODESFDPS NODES

XCD XSD

SPV FTF

Other CSCIs

XCD XSD

FTF SPV

Other CSCIs

XCD XSD

SPV FTF

Other CSCIs

XCD XSD

FTF SPV

Other CSCIs

XCD Data Exchange(Common Database)

XSD Data Exchange(Diagnostics and Control)

SPV

XCD XSD

Other CSCIs

CWP 2

SPV

XCD XSD

Other CSCIs


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CWP 2CWP 1

FDPS NODES

XCD XSD

SPV FTF

Other CSCIs

XCD XSD

FTF SPV

Other CSCIs



RPBS NODES

XCD XSD

SPV FTF

Other CSCIs

XCD XSD

FTF SPV

Other CSCIs

SPV

XCD XSD

Other CSCIs

SPV

XCD XSD

Other CSCIs

RPBS NODES

XCD XSD

SPV FTF

Other CSCIs

XCD XSD

FTF SPV

Other CSCIs


CWP 2CWP 1

FDPS NODES

XCD XSD

SPV FTF

Other CSCIs

XCD XSD

FTF SPV

Other CSCIs



RPBS NODES

XCD XSD

SPV FTF

Other CSCIs

XCD XSD

FTF SPV

Other CSCIs

SPV

XCD XSD

Other CSCIs

SPV

XCD XSD

Other CSCIs

RPBS NODES

XCD XSD

SPV FTF

Other CSCIs

XCD XSD

FTF SPV

Other CSCIs

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CWP 2CWP 1

FDPS NODES

XCD XSD

SPV FTF

Other CSCIs

XCD XSD

FTF SPV

Other CSCIs



RPBS NODES

XCD XSD

SPV FTF

Other CSCIs

XCD XSD

FTF SPV

Other CSCIs

SPV

XCD XSD

Other CSCIs

SPV

XCD XSD

Other CSCIsCWP 2

SPV

XCD XSD

Other CSCIs


CWP 2CWP 1

FDPS NODES

XCD XSD

SPV FTF

Other CSCIs

XCD XSD

FTF SPV

Other CSCIs



RPBS NODES

XCD XSD

SPV FTF

Other CSCIs

XCD XSD

FTF SPV

Other CSCIs

SPV

XCD XSD

Other CSCIs

SPV

XCD XSD

Other CSCIsCWP 2

SPV

XCD XSD

Other CSCIs

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Commonly Deployed Components SPV - Node Supervisor: inizializza il nodo e rende

disponibili tutte le periferiche alle varie componenti;

FTF – Node Fault Tolerance: gestisce la ridondanza (Master-Stand By);

Distributed Components XSD - System Message Dispatcher: distribuisce i

comandi e i messaggi di diagnostica verso tutti i sottosistemi componenti ;

XCD - Common Data Processor: gestisce le configura- zioni, i ruoli e mantiene allineate tutte le informazioni relative al controllo dei voli


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FUNZIONALITÀ

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Surveillance Data

Processing

Controller Working Position

Safety Nets

Control and Monitoring

System

Recording and Playback

SimulatorCommunication

systems

Flight Data Processing

OUTBOUND

12:00370

11:50350

11:4035011:30

330

11:00180

11:00SID-X

10:55LIRF

DEPARTURE


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Sistemi per la Comunicazione

Air – GroundAir – Ground

Ground – GroundGround – Ground

Air-Ground: radio telefoni (comunicazione pilota-controllore)

Ground-Ground: LAN (scambio dati tra nodi), rete OLDI (messaggi di coordinamento), rete AFTN, rete RADAR e telefoni.

Voce VHF

Dati

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Sistemi di Sorveglianza 1/2

Radar Front-EndRadar

Front-EndRadar Front-End

Multi-Radar Tracking

ARTAS


(local/remote)

Plots

Direct Access Radar Data

System Tracks legacy or CAT 62,63

System Tracks CAT 30

Fallback logic

ADSADS

Primary /Secondary/Mode-S plots

Primary /Secondary/Mode-S plots

ADS

Primary /Secondary/Mode-S plots & tracks

Plots Tracks

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Ogni sensore a livello remoto detetta i bersagli cooperanti e non e inizializza per ciascuno di esso le relative tracce che invia su linea dedicata verso il centro di controllo competente

Ogni Radar Front End riceve i dati dai sensori (Primario, Secondario, Modo–S, ADS) li roto-trasla e li rende disponibile su LAN locale verso:

sottosistemi MRT (Multi Radar Tracking) legacy e ARTAS.

plots e tracce alle CWP (Controller Working Position) quando il sistema è in DARD (Direct Access Radar Data).

Tutti i contributi radar di un singolo aeroplano sono selezionati, estrapolati, pesati ed infine fusi in un’unica traccia di sistema da entrambi i nodi MRT (formato legacy e/o CAT 62,63) ed ARTAS (formato CAT 30).

I contributi delle tracce locali sono conservati e trasmessi alle CWP per consentire la logica di “bypass”.

La logica di “fallback” è garantita con la ridondanza del sistema MRT.

Sistemi di Sorveglianza 2/2

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Flight Data Processing 1/2

AFTN

X.25 Network

Meteo/AIS Units

CFMU - IFPS

ATS Units

CFMU - TACT

RDPS


FDPS

Assistant Working Position

Adjacent ATS Units

CMS

FDP

Technical Supervisor

OLDI Messages

OLDI Messages

Radar Tracks

Environment Data

Warnings

Co-ordination DataSFPL Data

PLN / EXE Orders

SFPL Data Co-ordination Data Environment Data Warnings

Supervisor Orders

Diagnostics

Sectorisation Data

SSR Codes Data

Configuration Data

ATFM Messages

ATFMMessages

FSA Messages

FSAMessage

ATS MessagesFree Text Messages

Free TextMessages

ATS Messages

ATSMessages

MET/AIS Messages

MET/AISMeesages

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L’ FDP svolge le seguenti funzioni:

Elaborazione dati di Environment

ATS messages handling

SFPLs automatic handling

Trajectory Prediction

Correlazione traccia radar - Piano di volo

Automazione del coordinamento tra settori Intercentre (OLDI) e

Intracentre

Flight Progress Monitoring

Control sectors calculation & data distribution OUTBOUND

12:00370

11:50350

11:4035011:30

330

11:00180

11:00SID-X

10:55LIRF

DEPARTURE

Flight Data Processing 2/2

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CWP (Controller Working Position) 1/7


Radar Data Flight Lists

Electronic Strips

Paper Strips

Sector Configuration

Diagnostics

CPDLC Downlink/Upli

nk

Radar and Central

Processors Status

Flight Data Composite Radar/Flight

Picture

22

Presentazione 2K x 2K e 1K x 1K COTS (includendo i dati radar

grezzi su richiesta)

Presentazione integrata dei dati radar e di volo

Gestione delle strip elettroniche e cartacee

Finestre AIS e metereologiche

Finestra per gli allarmi generati dalle Safety Net

Mappe geografiche trasparenti e non

Mappe metereologiche

Gestione della fusione/separazione dei settori

Gestione dei diversi ruoli operativi in modo coordinato (assistant,

planner ed executive)

Interface Editor System per una semplice “customizzazione”

dell’HMI


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Radar Labels

General Radar Picture

Static Map display

Opaque Flight Lists

Alerts and Warning Lists Iconised Flight Lists

Local Display Command Bar

Order Menu

Transparent Flight Lists

Electronic Strip Bay

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SPEED VECTOR

HISTORY DOTS

POSITION SYMBOL

OVERSYMBOL

CONTROL SECTOR

LEADER LINE

mode C altitude

QNH correction indicator

emergency alarm

label

callsign/SSR code/track nr.

climbing or descending

arrow

speed

Exit point

flight Exit level

cleared level

deviation

HDGRVSM

Next sectorTCA

Turbiolance category

A

controlled trackcontrolled track

CWP Radar Label 4/7

25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

1 C A L L S I G N T

2 F/C C M H C F L X F L

3 S P D O U T F X N E X

E M G T C A H D G X4

Controlled TrackControlled Track

Pending TrackPending Track PlotPlot

1

C

F/C

S

E

2

O

C

P

M

3

D

M

D

G

4

E

H

5

T

6

C

7

A

1

2

3

4

0 1 2 3 4

1 PLOT_SSR_CODE

2 CMH *

3

4 EMG

CWP Radar Label 5/7

26

CWP Radar Label 6/7

27

The electronic strip is

composed of three main areas

control field area

progress flight data area

filed basic flight plan data area

the controller acts on this area to select and to shift the strip

the original flight plan data are presented in this area

data related to the flight evolution are presented in this area

Control Field Control Field AreaArea

AerodromesAerodromes

SSR codeSSR code

CallsignCallsignRouteRoute

Entry levelEntry level

Exit levelExit levelLast SectorLast Sector


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Sistemi per la generazione di allarmi 1/3

SAFETY NETS

SDPS

Track termination messagesMono/multi radar track messages

Start scan messagesNorth messages

FDPS

Call sign

Flight information

CFL

Trajectory points CWP

RPB

APW regions activation

Alert messages

CMS Upload/Download TCA mapsOrders to modify TCA parameters

System status messages

29

STCA (Short Term Conflict Alert) per il rilevamento

di violazioni della minima separazione tra aerei.

MSAW (Minimum Safe Altitude Warning) per il

rilevamento di violazioni di quota oltre i limiti

consentiti.

APW (Area Proximity Warning) per il rilevamento di

incursioni in aree protette.


30

ATC Tools:

MTCD (Medium Term Conflict Detection) che facendo

logica sui dati ricevuti da FDP (4 D predictions), è in grado

di generare allarmi per violazioni a medio termine della

distanza di sicurezza tra aeromobili.

Deviation Alert produce allarmi quando la traccia,

associata ad un aeromobile, si allontana dalla traiettoria

autorizzata per più alcuni valori prefissati di tolleranza.


31

Sistemi per la diagnostica 1/2

CMS server

Internal Status Messages

External Diagnostics Messages

External MIBS (SNMP)

External Equipment

Status

LOGGING

Orders towards the

system

CMS Client

32

Sistemi per la diagnostica 2/2

Presentazione integrata dei dispositivi, delle connessioni

esterne, delle funzioni software e della configurazione

logica con un’interfaccia user friendly basata su quadri

sinottici

Architettura multi-utente

Capacità di interfacciarsi con i diversi standard industriali.

Capacità di registrare dati.

Gestione degli accessi al sistema, dei profili utente e dei

relativi privilegi.

33

Simulatore (SIM)

Simulator

Scenario Configuration

Exercises Management

ATC


GROUND


Relevant Composite

Pictures

TCA

alerts

RPB

Pilots (graphical)

34

Simulatore (SIM) 2/2

Multi-exercise Training Environment con le stesse

HMI dell’ambiente reale per l’addestramento del

personale operativo.

Ambiente di simulazione che riproduce la stessa

configurazione dell’ambiente reale consentendo

procedure di validazione.

Creazione di scenari simulati per testare nuove

settorizzazioni e/o nuove procedure operative.

35

Necessità ed Evoluzioni 1/3

L’esigenza della rete ATM Europea è:

Assicurare, per tutte le fasi di volo, un flusso di traffico

sicuro, economico, rapido e ordinato attraverso la

fornitura dei servizi ATM, i quali si adattano a tutte le

esigenze e richieste degli utenti e delle diverse aree

dello Spazio Aereo Europeo riorganizzato allo scopo di

evitare e/o eliminare i possibili colli di bottiglia.

36

Le evoluzioni interessano i seguenti processi:

Organizzazione e Gestione dello spazio aereo, per definire la struttura, la divisione e la categorizzazione dello spazio aereo e le regole in esso applicate. Le attività puntano a semplificare l’organizzazione dello spazio aereo; migliorare la gestione e il coordinamento Civile – Militare; ottimizzare la rete di Rotte; permettere l’uso di traiettorie preferite dai piloti

Gestione del Flusso di traffico e della Capacità, per garantire l’equilibrio dinamico tra Capacità e Domanda

Controllo del traffico aereo in rotta e nelle aree terminali, per monitorare i voli e garantire la separazione e il sequenziamento degli aeroplani. Le attività prevedono l’uso di strumenti automatizzati per facilitare il controllore nella pianificazione e nelle comunicazioni tattiche, in tutte le fasi di volo; la ridistribuzione dei compiti di controllo tra i vari settori, o tra i controllori all’ interno di uno stesso Centro di Controllo


37

Controllo del traffico aereo in aeroporto, per la gestione del traffico nell’ air – side, separazione e sequenziamento degli aerei sia a terra che nelle fasi di avvicinamento e decollo. I miglioramenti previsti nell’area air – side devono consentire di mantenere la capacità in tutte le condizioni meteorologiche


Tutto ciò sarà possibile grazie anche ai miglioramenti previsti nei sistemi di Elaborazione dei Dati di Volo ( FDPS) e nei sistemi CNS.

38

Via Tiburtina Km 12,40000 131 Roma, ItaliaT+39 06 41501F+39 06 4131133

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