Evitación de Colisiones

8/19/2019 Evitación de Colisiones

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COLLISION AVOIDANCE

1. INTRODUCCIÓN

El objetivo de este trabajo es estudiar los métodos de cálculo de distancia de máximo

acercamiento entre dos aeronaves y cómo estos cálculos se pueden utilizar para conseguir resolver

conflictos de manera automática.

Los recursos necesarios para esta tarea son:

1. Matlab.

2. La biblioteca ConflictPerformanceModels para Matlab que se proporciona como un adjunto

en esta tarea.

3. Anexo 2 de la OACI (Reglamento del Aire).

PASOS

La tarea consiste en los siguientes pasos:

1. Rellenar el contenido de la función de cálculo de PCA.

2. Utilizar la función desarrollada para estudiar un caso de encuentro propuesto por el alumno.

3. Estudiar un caso de encuentro a partir de trazas radar.

2. CÁLCULO DEL PCA.

Para completar la función he ido poniendo las ecuaciones del cálculo del PCA y después he

comprobado con Main1.m que me salía la misma gráfica que en el PDF adjunto. La función se

llama pca3d y se encuentra en la carpeta Scripts.

3. ESTUDIO DE UN CASO DE ENCUENTRO

3.1 CONVERGENCIA

En este caso, según la OACI: “Cuando una aeronave tenga a su derecha otra aeronave o

embarcación, cederá el paso para mantenerse a suficiente distancia.” Yo he elegido el siguiente

caso, obteniendo la gráfica:

Aeronave 1

HD: 340TAS: 300 kts

Aeronave 2

HD: 90

TAS: 230 kts

5

1,2 3,4



En cuanto a las preguntas:

1. La variación mínima de rumbo para conseguir una separación de 5NM es 31.35ᵒ a la derecha.

2. Esta variación habría que aplicarla 10 minutos antes del choque previsto.

3.

El último instante en el que es posible conseguir una separación de 5NM es 4 minutos antes de la

supuesta colisión.

4. La variación de rumbo sería de 80.73ᵒ a la derecha.

5.

Según el criterio de tiempo, si llegáramos a una fase RA la variación de rumbo tendría que ser de100ᵒ a la derecha, para lograr un PCA de 2.05 NM que, aproximadamente se corresponde con el

criterio de distancia.

6. Como no llega a producirse la fase RA no haría falta que la otra aeronave maniobrase. Sin embargo,

como está muy en el límite pruebo haciendo que gire la otra aeronave. Mejoraría el resultado ya

que el PCA sería de 2,97 NM para un giro de 100ᵒ a la derecha de la aeronave 1.

3.2 ALCANCE

En este caso, según la OACI: “Toda aeronave o embarcación que sea alcanzada por otratiene derecho de paso, y la que da alcance cambiará su rumbo para mantenerse a suficiente

distancia.” Yo he elegido el siguiente caso, obteniendo la gráfica (sólo he considerado giros a

la derecha):


1.

La variación mínima de rumbo para conseguir una separación de 5NM es 15.72ᵒ a la derecha.


3. El último instante en el que es posible conseguir una separación de 5NM es 5 minutos antes de la

supuesta colisión.

4. La variación mínima de rumbo ya que hay dos posibilidades, sería de 26.91ᵒ a la derecha.

5.

Según el criterio de tiempo, si llegáramos a una fase RA la variación de rumbo tendría que ser de

30ᵒ a la derecha, para lograr un PCA de 1.56 NM que no sería suficiente según el criterio de

distancia (2.1 NM).

6.

Según la carta OACI debe girar la aeronave que alcanza a la otra pero si hacemos girar a la otra

aeronave el resultado sería muy similar ya que el PCA sería de 1,54 NM para un giro de 40ᵒ a la

izquierda de la aeronave 1.

Aeronave 1

HD: 60

TAS: 380 kts

Aeronave 2

HD: 30

TAS: 450 kts

5

1,23,4



3.3 APROXIMACIÓN DE FRENTE

En este caso, según la OACI: “Cuando una aeronave se aproxime de frente o casi de frente a

otra, o a una embarcación, variará su rumbo hacia la derecha para mantenerse a suficiente

distancia.” Como no sabemos qué aeronave es la que tiene que girar, he hecho dos scripts: uno en

el que hay que introducir un ángulo de giro de la aeronave 2 y en función de ese te saca el rango degiros de la aeronave 1; y otro que te saca directamente 11 gráficas en las que muestra para cada giro

de la aeronave 2 (de 0ᵒ a 100ᵒ de 10 en 10). Como según OACI tienen que variar el rumbo a la

derecha sólo he escogido éstos ángulos. Las gráficas obtenidas están en la siguiente página:


1. La variación mínima de rumbo para conseguir una separación de 5NM es 13.53ᵒ la aeronave 1 y 10ᵒ

la aeronave 2, ambas a la derecha (Figura 2).


3. El último instante en el que es posible conseguir una separación de 5NM es 3 minutos antes de la

supuesta colisión para todos los rumbos escogidos.

4. La relación de rumbos óptima sería 46.53ᵒ la aeronave 1 y 50ᵒ la aeronave 2, ambas a la derecha

(Figura 2).

5. y 6. Según el criterio de tiempo, si llegáramos a una fase RA la variación de rumbo tendría que ser de

100ᵒ a la derecha la aeronave 1 y 50ᵒ a la derecha la aeronave 2, para lograr un PCA de 3.11 NM

que sería más que suficiente según el criterio de distancia (2.1 NM). Para mejorar lo anterior, ya

que un giro de 100ᵒ es mucho, podríamos salvarnos de la RA si la aeronave 1 efectuase un giro de

54ᵒ y la otra siguiera con su rumbo, consiguiendo así un PCA de 2.1 NM, suficiente para que no

se produzca RA según el criterio de distancia.

Aeronave 2

HD: 310

TAS: 100 kts

Aeronave 1

HD: 120

TAS: 350 kts



Los scripts de este apartado son: Convergencia.m, Alcance.m, AproximacionDeFrente.m (Hay

que indicar el giro de la aeronave 2), AproximaciónDeFrente2.m. Además he modificado la

función Avoidance.m para el caso de aproximación de frente y así poder tener en cuenta ambos

giros. El archivo es Avoidance2.m.



4. ESTUDIO DE UN CASO DE ENCUENTRO A PARTIR DE INFORMACIÓN RADAR

Para este apartado he grabado una serie de vuelos a través de SACTA. De ese fichero obtenido he

extraído dos vuelos que se cruzan, a través de la función TRACK_extract.m. Para ello he tenido

que hacer una serie de modificaciones, como el cambio de TRACE_read por TRACK_read, así como

los directorios. Este paso me ha llevado muchos problemas hasta que me familiaricé con estas

funciones. Para poder completar el archivo, he utilizado los datos proporcionados del profesor,

teniendo que utilizar en este caso el TRACE_read y obteniendo el script que he llamado como

Main2prof.m. Una vez conseguí obtener las gráficas lo modifiqué para obtener las de mis

grabaciones, cambiando el número de END y el TRACE_read por TRACK_read. Además me salían

algunos huecos lo que solucioné aumentando N. El script obtenido es Main2.m.

Las gráficas del profesor son:

DISTANCIA AL PCA

TIEMPO AL PCA

HEADING



Las gráficas obtenidas con mis vuelos son:

En cuanto a las gráficas del profesor, la obtenida para la distancia al PCA no me parece lógica con respecto

a las otras, ya que va en sentido ascendente, lo que significaría que ya lo ha pasado.

Las obtenidas con mis vuelos son más coherentes. La distancia al PCA llega a 0 en valores muy parecidos a

cuando llega el tiempo al PCA a 0 y al poco es cuando cambia de rumbo la aeronave 1, lo que podríasignificar que lo hace para evitar la colisión. Esto son sólo hipótesis basadas en los resultados, ya hemos

considerado que ambos van a la misma altura por lo que lo del cambio de rumbo es solamente una

coincidencia.

DISTANCIA AL PCA

TIEMPO AL PCA

HEADING



5. CONCLUSIONES

Con este trabajo hemos podido comprobar lo complejo que puede resultar el sistema de evitación de

colisiones. No sólo hay que tener en cuenta tus giros, sino también los de la otra aeronave, algo que cambia

en gran medida los resultados, como hemos podido ver en el apartado 3. Además influye también la

situación que se dé, si la aproximación es de frente, alcance o convergencia.

Por otro lado hemos podido observar cómo se aplican estas reglas en los vuelos reales, aunque hayamos

tenido que suponer ciertos parámetros. Con todo esto hemos podido consolidar los conceptos estudiados

de forma teórica en la asignatura.

Aunque al principio me surgieron bastantes problemas, sobre todo en la extracción de los vuelos, el

balance de este trabajo ha sido bueno, ya que una vez que me familiaricé con las funciones, no ha sido tan

difícil desarrollarlo.

MªDolores López Blesa,

3º Grado en Ingeniería Aeroespacial,

Grupo 835.

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