La prévision de trajectoires d'avions

Prévoir avec suffisamment de précision les trajectoires des avions est indispensable pour les systèmes de contrôle aérien, afin notamment d'éviter les conflits entre trajectoires et les collisions entre avions. Pour de nombreuses applications, il n'est pas possible de se contenter d'une trajectoire transmise par l'avion. C'est notamment le cas pour de nombreux algorithmes de résolution de conflits aériens, qui nécessitent de tester un grand nombre de trajectoires alternatives.

La plupart des prédicteurs utilisent un modèle masse-énergie (ou "à énergie totale") pour prévoir les positions et vitesses futures des avions. Chaque avion est assimilé à son centre de masse, auquel s'appliquent la poussée des moteurs, la trainée et la portance aérodynamiques, et la gravitation. La dynamique de l'avion s'exprime sous forme d'équations différentielles. La trajectoire future est calculée en intégrant ces équations sur un intervalle de temps, connaissant l'état initial de l'avion (masse, poussée, position, vitesse, etc), les conditions atmosphériques (vent, température), et les intentions de pilotage (profil de poussée, vitesses cible, route).

Malheureusement, la plupart de ces informations sont soit inconnues des systèmes au sol, soit entachées d'incertitude comme le vent et la température. La masse et le profil des vitesses en montée sont considérées comme des informations sensibles par certaines compagnies. La poussée réelle des moteurs, commandée par la position de la manette des gaz, n'est pas transmise au sol. Avec la mise en place de liaisons de données air-sol, toutes les informations nécéssaires seront sans doute un jour transmises aux systèmes au sol.

En attendant une amélioration de la qualité des données transmises, plusieurs pistes peuvent être explorées pour améliorer la prévision de trajectoires, parmi lesquelles :

Travaux en cours

Voici quelques-uns des travaux récents menés aux MAIAA sur la thématique "prévision de trajectoires" :