España lidera la investigación en automatización de la gestión del tráfico aéreo

El previsible incremento del número de viajeros y líneas comerciales en los próximos años ha hecho que la Unión Europea pusiera en marcha un proyecto internacional con el objetivo de ganar competitividad respecto a los Estados Unidos de América: el Cielo Único Europeo. Téngase en cuenta que el control de la navegación aérea europea presenta una gran complejidad con una cantidad de vuelos tal, en los días de gran afluencia, que supera el número de los 30.000.

El objetivo de esta propuesta consiste en reformar la “arquitectura” de la gestión del tráfico aéreo europeo para adaptarlo a las futuras necesidades de capacidad y seguridad europea. El proyecto, desarrollado en distintas fases, tiene dos frentes diferentes, uno reglamentario y otro tecnológico. Para implementar este último la Unión Europea ha auspiciado un gran proyecto empresarial denominado SESAR (Single European Sky ATM Research) cuyo objetivo fundamental es investigar, analizar y promover las tecnologías, soluciones y mecanismos idóneos para la puesta en marcha de este gran proyecto.

En el marco de SESAR se ha establecido la red-consorcio HALA! (Higher Automation Levels in ATM) para gestionar la investigación en automatización de la gestión del tráfico aéreo. HALA! presenta el objetivo fundamental de potenciar y coordinar la investigación en este tipo de automatización informática, y está coordinada, según se informa en la web de la Universidad Politécnica de Madrid, por el Grupo de Investigación de Navegación Aérea (GINA) de dicha Universidad.

Sistema de gestión del tráfico aéreo

Tal y como hemos repetido en diversas ocasiones en esta sección, debido al crecimiento sostenido del tráfico aéreo durante los últimos años, y al hecho de que su gestión está fundamentalmente basada en conceptos operacionales que fueron pensados para tecnologías ya superadas, todo parece indicar que el actual sistema de gestión de tráfico aéreo (ATM) está próximo a alcanzar el límite de su capacidad.

En base a esto, se han puesto en funcionamiento dos iniciativas cuya finalidad es evitar este posible colapso, una a nivel europeo (SESAR) y otra estadounidense (NextGen). Ambos proyectos buscan desarrollar artefactos que incrementen las capacidades de automatización y eficiencia de los sistemas ATM. Por esta razón, el área de conocimiento relativo a la mejora de estos sistemas se ha convertido en una de las puntas de lanza de ambos macroproyectos.

En este ámbito epistémico se abordan aspectos relativos al futuro sistema y al desarrollo de nuevos métodos, tecnologías y sistemas para la automatización de la navegación aérea y de la gestión del tráfico aéreo, incluyendo nuevos métodos para los sistemas de control de vuelo (FCS) y sistemas de gestión de vuelo (FMS). En base a esto la Asociación de Investigación y Cooperación Industrial de Andalucía (AICIA) considera que la mejora de los sistemas de modelado, cómputo de trayectorias y optimización de trayectorias son fundamentales al igual que la detección y resolución de conflictos.

• Modelado y cómputo de trayectorias
  
  El futuro sistema ATM necesita una transformación de los conceptos operacionales tradicionales. Para que esto se produzca, el nuevo sistema tendrá que apoyarse, en buena medida, en el cómputo eficiente de las trayectorias de los aviones. Para ello es necesario desarrollar artefactos que permitan modelar y computar las trayectorias de los aviones y servir de base a las futuras herramientas para la operación y análisis de las necesidades del tráfico aéreo.
  
  Para ello se usan tecnologías de tipo “sense and avoid” basados en sensores y en fusión sensorial, en el desarrollo de nuevas técnicas para la navegación aérea basada en cálculo de trayectorias y en técnicas para la estimación de incertidumbres en navegación aérea, aterrizaje automático, métodos para sistemas de control de vuelo (FCS), sistemas de gestión de vuelo (FMS) y tecnologías aviónicas para la gestión el tráfico aéreo. Una de las posibilidades en este ámbito es el uso de la lógica difusa para el desarrollo de algoritmos que permitan configura este tipo de tecnologías o algunas semejantes
  
  
  • Optimización de trayectorias
    
    Por otro lado, el futuro sistema ATM tendrá que estar basado en procedimientos de vuelo más eficientes (bien a nivel del consumo de carburante o bien a nivel de gestión del ruido). Para esta mejora, lo que se busca es optimizar el acercamiento de las aeronaves a la pista considerando los segmentos de vuelo que realizan las aeronaves (subida, crucero, descenso) y las trayectorias globales (de aeropuerto a aeropuerto) que éstas realizan.
  
  
  • Detección y resolución de riesgos o conflictos
    
    Por último, la necesidad de incrementar la automatización de los sistemas de gestión de tráfico aéreo obliga a desarrollar artefactos de última generación que permitan anticiparse a la posible aparición de riesgos o conflictos. Estos posibles problemas provienen de la reducción de la zona geográfica que abarcan los aviones con el fin de reducir impacto sonoro, mejora en los sistemas de aproximación a la pista, etc. No obstante, esto hace que sea posible perder los mínimos prudentes de separación entre las aeronaves. Por ello, se hace necesario desarrollar métodos de detección y resolución de conflictos tanto en el tráfico en ruta como en el caso más exigente del tráfico convergente en áreas terminales (TMA).

¡HALA!

La red ¡HALA! está compuesta por trece miembros europeos y liderada por el Grupo de Investigación de Navegación Aérea (GINA) de la Universidad Politécnica de Madrid. El propósito de esta red es potenciar la investigación en automatización en universidades, centros de investigación e industria en aquellas áreas que actualmente no están incluidas en SESAR o que vayan más allá de sus objetivos.

El equipo de HALA está formado por la Universidad Politécnica de Madrid (España), el Imperial College London (Reino Unido), el KTH Royal Institute of Technology (Suecia), el TU Braunschweig (Alemania), el TU Dresden (Alemania), la University of Toulouse y el Toulouse Institute of Computer Science Research (Francia), el ATM R&D+innovation Reference (CRIDA, España), el National Aerospace Laboratory (NLR, Holanda), Boeing R&TE (España), Deep Blue (Italia), Pildo Labs (España), GMV SKY (Portugal) y EADS Innovation Works.

Con el fin de obtener los beneficios esperados y garantizar que no haya retrasos en la aplicación de SESAR (Single European Sky ATM Research), los recursos de investigación deben ser aplicados a la exploración de áreas noveles, no convencionales y de alto riesgo con la participación de nuevas tecnologías, conceptos o ideas. Por esta razón, el enfoque de HALA! proporciona un ambiente flexible para que la innovación y las ideas sobre ATM fluyan con el enfoque común de eliminar la mayor parte de las limitaciones de la investigación llevada a cabo en SESAR (cuyos planteamientos son más convencionales).

Sobre el GINA

El Grupo de Investigación de Navegación Aérea de la Universidad Politécnica de Madrid está coordinado por el profesor Francisco Javier Saez Nieto y se creó oficialmente en 2005, aunque su actividad data de 1992. Lo conforman investigadores y profesores de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Aeronáuticos y de la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Aeronáutica de la UPM. Tiene tres áreas principales de trabajo: Sensores y algoritmos, Procedimientos e Implantación, y ATM.

Sus proyectos están relacionados con la seguridad, capacidad y eficiencia del transporte aéreo civil en el campo de la gestión del tráfico aéreo, incluyendo el desarrollo de estudios conducentes a la aplicación de nuevos procedimientos en la navegación y circulación aéreas. Cuentan con una patente: “Realización de una aplicación informática en entorno Windows ‘SOFTRACK 2.1’ para el cálculo de parámetros de rutas de navegación y transformación de coordenadas”.