12/03/2012 - Développent un modèle de navigation et d'anticollision aérienne automatique

Menéame

Des enquêteurs du Département de renseignements artificiels de la Faculté d’informatique de l’UPM ont mis au point un modèle de navigation et d’anticollision aérienne automatique, grâce à un système d’apprentissage automatique. Jusqu'à présent, le modèle n’a été utilisé que dans le simulateur avec un succès remarquable, mais ses créateurs ont l’intention de l’implémenter physiquement dans la navigation aérienne réelle, en tant que mesure supplémentaire de sécurité face aux impondérables humains.

Fondé principalement sur le système d’apprentissage des êtres vivants en mouvement, le modèle construit un logiciel à travers un processus d’apprentissage sur un simulateur. Le logiciel qui en résulte, inclus dans l’avionique de l’aéronef, lui permet d’harmoniser sa trajectoire avec celle d’autres aéronefs environnants dans un espace aérien dense tel que celui d’un aéroport ou d’autres, en évitant les collisions. Si vous vous dirigez vers un bâtiment, l’aéronef vous évite automatiquement. De même, dans le cas où plusieurs avions doivent atterrir sur une même piste, il permet de donner la priorité aux manœuvres sans aucune intervention humaine.

Toutes les principales combinaisons d’incidences en vol ont été expérimentées par le modèle sur le simulateur, apprenant à résoudre les situations les plus simples aux plus complexes de manière satisfaisante grâce à l’algorithme bio-inspiré avec lequel il a été construit.

Multiples aéronefs, obstacles, zones dangereuses ou ciels interdits

Le modèle, adaptable à chaque aéronef en fonction de ses différentes caractéristiques de vol, est le résultat d’un projet de recherche du plan national R & D+I, dirigé par la faculté d’informatique d’UPM, avec la collaboration de l’École supérieure des ingénieurs aéronautiques (UPM), EADS et AENA. Cette recherche a été développée par Santiago Alvarez de Toledo et José María Barreiro Sorrivas.

Le logiciel créé par le modèle en simulation est capable de faire naviguer un aéronef automatiquement, en le dirigeant vers une cible ou des cibles consécutives. Dans sa navigation, l’aéronef est capable d’éviter automatiquement la collision, en résumé avec tout élément physique sur son chemin: d’autres aéronefs, terre, accidents géographiques et bâtiments. Il lui permet également d’éviter et de contourner des zones météorologiques défavorables, des zones militaires, des cieux nationaux déterminés, etc.

En cas de collision éventuelle avec d’autres aéronefs, le modèle s’est avéré totalement capable de l’éviter, même s’il pouvait correspondre non seulement à deux, mais aussi à plusieurs aéronefs aux mêmes coordonnées spatiales.Pour ce faire, les manœuvres ne sont pas seulement verticales (ascension/descension), comme celles qui sont actuellement effectuées lorsqu'une collision est possible. En outre, ils ne sont pas automatiques aujourd'hui, mais doivent être réalisés par le pilote.

Les manœuvres du modèle sont entièrement automatiques et tridimensionnelles, faisant toutes sortes de tours avec promotion et descente. Tout cela a été réalisé dès le début à travers le modèle, sans aucune intervention du pilote ni de contrôle de la circulation aérienne, ni aucune télédirection.

Jusqu'à présent, le modèle n’a été utilisé que dans le simulateur avec un succès remarquable, mais ses créateurs ont l’intention de le déployer physiquement dans la navigation aérienne réelle, comme une mesure supplémentaire de sécurité face aux impondérables humains.

Le problème le plus ardu pour la réalisation de ce modèle a été de traduire automatiquement toute l’expérience du pilote et du contrôleur en évitant une collision, non seulement avec un autre avion, montagne, terre ou bâtiment, mais aussi lorsque l’environnement est dense, avec plusieurs avions, à l’avant, sur les côtés, au-dessus et au-dessous, peut-être en plus avec le sol voisin vers le bas, etc., comme c’est le cas dans les environs des aéroports avec les avions civils. Une complexité qui tend à augmenter au même rythme que le trafic aérien et à laquelle ce modèle vise à donner une réponse automatique.

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Références

Articles

Álvarez de Toledo, S.; Barreiro, J. M.; Fuertes, J. L.; González, Á. L.; Lara, J. A. Automatic Collision Avoidance and Navigation. Innovations and Advanced Techniques in Systems, Computing Sciences and Software Engineering, Springer, ISBN: (9781402087349) págs. 272-276, 2008.

Álvarez de Toledo, S y Barreiro, J. M. Bioinspired Framework for General-Purpose Learning. Lecture Notes in Computer Science. Springer, vol. 1606, pp. 507:516. Berlin (Germany), 1999.

Congrès

Álvarez de Toledo, S., Barreiro, J. M., Fuertes J. L., González A. L. and Lara J. A. Automatic Collision Avoidance and Navigation.  International Joint Conferences CISSE 07. Congress ONLINE, University of Bridgeport. December 3-12, 2007.

Álvarez de Toledo, S., Barreiro, J. M., Fuertes J. L., González A. L. and Lara J. A. An Approach to Fully Automatic Aircraft CollisionAvoidance and Navigation. APPLIED COMPUTER SCIENCE (ACS'07), Venice (Italy), November 21-23, 2007.

Alvarez de Toledo, S. et Barreiro, J. M. Cadre bio-inspiré pour l’apprentissage général-bénéfice. 5e Conférence internationale sur les réseaux neuraux artificiels et naturels (IWANN'99). Alicante (Espagne). Du 2 au 4 juin 1999.

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