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
1
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
2
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.
3
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
Controllo del Traffico Aereo.
4
di
standardizzazione
del
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).
5
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
6
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
7
Sistemi di supporto al controllo del
traffico aereo
ARCHITETTURE
8
Architettura del sistema ATM di AMS
SPV
FTF
FTF
Other CSCIs
XCD
XSD
SPV
SPV
Other CSCIs
XCD
FTF
FTF
Other CSCIs
XSD
XCD
Other CSCIs
XSD
FDPS NODES
XCD
RPBS NODES
XCD
XSD
Other CSCIs
XCD
XSD
Other CSCIs
SPV
CWP 1
9
SPV
SPV
CWP 2
XSD
Architettura del sistema ATM di AMS
SPV
FTF
FTF
Other CSCIs
XCD
SPV
SPV
Other CSCIs
XSD
XCD
FTF
FTF
Other CSCIs
XSD
XCD
Other CSCIs
XSD
FDPS NODES
XCD
RPBS NODES
XCD Data Exchange
(Common Database)
XCD
XSD Data Exchange
(Diagnostics and Control)
XSD
Other CSCIs
XCD
XSD
Other CSCIs
SPV
CWP 1
10
SPV
SPV
CWP 2
XSD
Architettura del sistema ATM di AMS
SPV
FTF
FTF
Other CSCIs
XCD
SPV
SPV
Other CSCIs
SPV
XSD
XCD
FTF
FTF
Other CSCIs
XSD
XCD
FTF
SPV
XCD
RPBS NODES
Other CSCIs
Other CSCIs
XCD Data Exchange
(Common Database)
XSD
XSD Data Exchange
(Diagnostics and Control)
XSD
XCD
RPBS NODES
XCD
XSD
Other CSCIs
XCD
XSD
Other CSCIs
SPV
CWP 1
11
SPV
Other CSCIs
XSD
FDPS NODES
XCD
FTF
SPV
CWP 2
XSD
Architettura del sistema ATM di AMS
SPV
FTF
FTF
Other CSCIs
XCD
SPV
SPV
Other CSCIs
XSD
XCD
FTF
Other CSCIs
XSD
XCD
XCD
FDPS NODES
FTF
XCD Data Exchange
(Common Database)
Other CSCIs
XSD
XSD
XCD
RPBS NODES
XSD Data Exchange
(Diagnostics and Control)
Other CSCIs
SPV
XCD
XSD
XCD
CWP 2
Other CSCIs
XSD
Other CSCIs
SPV
CWP 1
12
SPV
SPV
CWP 2
XSD
Architettura del sistema ATM di AMS
 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 configurazioni, i ruoli e mantiene allineate tutte le informazioni
relative al controllo dei voli
13
Sistemi di supporto al controllo del
traffico aereo
FUNZIONALITÀ
14
Sistemi di supporto al controllo del traffico aereo
Communication
systems
Simulator
Surveillance
Data
Processing
OUTBOUND
11:30
330
Control and
Monitoring
System
11:50
350
12:00
370
11:00
180
DEPARTURE
10:55
LIRF
11:40
350
11:00
SID-X
Flight Data
Processing
Safety Nets
Controller Working
Position
15
Recording and
Playback
Sistemi per la Comunicazione
Air – Ground
Ground – Ground
16
Voce
VHF
Dati

Air-Ground: radio telefoni (comunicazione pilotacontrollore)

Ground-Ground: LAN (scambio dati tra nodi), rete
OLDI (messaggi di coordinamento), rete AFTN,
rete RADAR e telefoni.
Sistemi di Sorveglianza 1/2
Primary /Secondary/Mode-S
Primary /Secondary/Mode-S
Primary /Secondary/Mode-S
plots
plots
plots & tracks
Radar
Radar
Front-End
Radar
Front-End
Front-End
ADS
ADS
ADS
Plots
Tracks
Multi-Radar
Tracking
System Tracks legacy
or CAT 62,63
Plots
ARTAS
Fallback logic
System Tracks
CAT 30
Controller Working
Position
(local/remote)
17
Direct Access
Radar Data
Sistemi di Sorveglianza 2/2
 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.
18
Flight Data Processing 1/2
CFMU - IFPS
Meteo/AIS
Units
MET/AIS
Messages
ATFM
Messages
FSA
Messages
ATS
Messages
ATS Units
ATS Messages
Free Text Messages
AFTN
RDPS
Controller
Working
Position
CFMU - TACT
Radar
Tracks
MET/AIS
Meesages
ATS
Messages
FSA
Message
ATFM
Messages
Free Text
Messages
Sectorisation Data
PLN / EXE Orders
FDP
Warnings
Environment Data
SSR Codes Data
FDPS
Configuration Data
SFPL Data
Co-ordination Data
SFPL Data
Co-ordination Data
Environment Data
Assistant
Working Position
OLDI
Messages
Warnings
Diagnostics
X.25 Network
CMS
OLDI
Messages
Adjacent ATS Units
19
Supervisor
Orders
Technical
Supervisor
Flight Data Processing 2/2
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
11:30
330
11:00
180
DEPARTURE
20
10:55
LIRF
11:00
SID-X
11:40
350
11:50
350
12:00
370
CWP (Controller Working Position) 1/7
Radar Data
Diagnostics
Radar and
Central
Processors
Status
Controller
Working
Position
21
Electronic
Strips
Paper Strips
CPDLC
Downlink/Upli
nk
Flight Data
Flight Lists
Composite
Radar/Flight
Picture
Sector
Configuration
CWP (Controller Working Position) 2/7

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
22
CWP (Controller Working Position) 3/7
Electronic Strip Bay
General Radar Picture
Static Map display
Radar Labels
Opaque Flight Lists
Transparent Flight Lists
Order Menu
Local Display Command Bar
Alerts and Warning Lists
23
Iconised Flight Lists
CWP Radar Label 4/7
climbing or
descending
QNH correction indicator
arrow
mode C altitude
callsign/SSR code/track nr.
Turbiolance category
deviation
LEADER LINE
flight Exit level
A
cleared level
CONTROL SECTOR
Exit point
OVERSYMBOL
Next sector
speed
TCA
HDG
emergency
alarm
POSITION SYMBOL
SPEED VECTOR
HISTORY DOTS
controlled track
24
RVSM
label
CWP Radar Label 5/7

Controlled Track
2
1

3
4
5
6
8
G
N
C
F
F
1
C
A
L
L
S
2
F/C
C
M
H

3
S
P
D
O
U
T
4
E
M
G
T
C
A

Pending Track
1
2
3
4
1
C
O
D
E
2
F/C
C
M
H
3
S
P
D
4
E
M
G
I
7
5
6
T
C
A
11
12
13
L
X
F
L
X
N
E
X
T
D
G
Plot
0
1
2
3
1
PLOT_SSR_CODE
2
CMH *
3
4
25
10
H
7

9
EMG
4
X
CWP Radar Label 6/7
26
CWP (Controller Working Position) 7/7
SSR code
Callsign
Aerodromes
Control Field
Area
Route
Entry level
Last Sector
control field area
The electronic
strip is
composed of
three main areas
27
the controller acts on this area
to select and to shift the strip
filed basic flight plan
data area
progress flight data area
Exit level
the original flight plan data
are presented in this area
data related to the flight
evolution are presented in
this area
Sistemi per la generazione di allarmi 1/3
CMS
Orders to modify TCA parameters
Upload/Download TCA maps
SDPS
Mono/multi radar track messages
Track termination messages
Start scan messages
North messages
System status messages
RPB
SAFETY NETS
Alert messages
Call sign
CFL
FDPS
28
Flight information
Trajectory points
APW regions
activation
CWP
Sistemi per la generazione di allarmi 2/3
 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.
29
Sistemi per la generazione di allarmi 3/3
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.
30
Sistemi per la diagnostica 1/2
Internal Status
Messages
External MIBS
(SNMP)
CMS
server
Orders
towards the
system
External
Equipment
Status
LOGGING
31
External Diagnostics
Messages
CMS
Client
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.
32
Simulatore (SIM)
Scenario
Configuration
Pilots
(graphical)
Exercises
Management
Simulator
RPB
ATC
Controller
Working
Position
Relevant
Composite
Pictures
alerts
TCA
33
GROUND
Controller
Working
Position
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
procedure di validazione.
reale
consentendo
 Creazione di scenari simulati per testare nuove
settorizzazioni e/o nuove procedure operative.
34
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.
35
Necessità ed Evoluzioni 2/3
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
36
Necessità ed Evoluzioni 3/3
 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.
37
Eastwood House, Glebe Road
Chelmsford, Essex CM1 1QW
England, United Kingdom
T+44 (0) 1245 702702
F+44 (0) 1245 702700
Via Tiburtina Km 12,400
00 131 Roma, Italia
T+39 06 41501
F+39 06 4131133
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