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

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

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.

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 di standardizzazione del Controllo del Traffico Aereo.

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).

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

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

Sistemi di supporto al controllo del traffico aereo ARCHITETTURE

Architettura del sistema ATM di AMS CWP 1 RPBS NODES FDPS NODES XCD XSD SPV FTF Other CSCIs CWP 2

Architettura del sistema ATM di AMS CWP 1 RPBS NODES FDPS NODES XCD XSD SPV FTF Other CSCIs XCD Data Exchange (Common Database) XSD Data Exchange (Diagnostics and Control) CWP 2

Architettura del sistema ATM di AMS CWP 2 CWP 1 FDPS NODES XCD XSD SPV FTF Other CSCIs XCD Data Exchange (Common Database) XSD Data Exchange (Diagnostics and Control) RPBS NODES CWP 2 CWP 1 FDPS NODES XCD XSD SPV FTF Other CSCIs XCD Data Exchange (Common Database) XSD Data Exchange (Diagnostics and Control) RPBS NODES RPBS NODES XCD XSD SPV FTF Other CSCIs

Architettura del sistema ATM di AMS CWP 2 CWP 1 FDPS NODES XCD XSD SPV FTF Other CSCIs XCD Data Exchange (Common Database) XSD Data Exchange (Diagnostics and Control) RPBS NODES CWP 2 CWP 1 FDPS NODES XCD XSD SPV FTF Other CSCIs XCD Data Exchange (Common Database) XSD Data Exchange (Diagnostics and Control) RPBS NODES CWP 2 SPV XCD XSD Other CSCIs

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 configura- zioni, i ruoli e mantiene allineate tutte le informazioni relative al controllo dei voli

Sistemi di supporto al controllo del traffico aereo FUNZIONALITÀ

Sistemi di supporto al controllo del traffico aereo Simulator Communication systems Surveillance Data Processing Flight Data Processing Control and Monitoring System Safety Nets Recording and Playback Controller Working Position

Sistemi per la Comunicazione Voce Air – Ground Ground – Ground Air-Ground: radio telefoni (comunicazione pilota-controllore) Ground-Ground: LAN (scambio dati tra nodi), rete OLDI (messaggi di coordinamento), rete AFTN, rete RADAR e telefoni. VHF Dati

Sistemi di Sorveglianza 1/2 Radar Front-End Multi-Radar Tracking ARTAS Controller Working Position (local/remote) Plots Direct Access Radar Data System Tracks legacy or CAT 62,63 System Tracks CAT 30 Fallback logic ADS Primary /Secondary/Mode-S plots Primary /Secondary/Mode-S plots & tracks Plots Tracks

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.

Flight Data Processing 1/2 CFMU - IFPS CFMU - TACT Meteo/AIS Units ATS Messages FSA Messages ATFM Messages ATS Units MET/AIS Messages ATS Messages Free Text Messages AFTN RDPS Radar Tracks MET/AIS Meesages ATS Messages FSA Message ATFM Messages Free Text Messages Controller Working Position Sectorisation Data PLN / EXE Orders FDP Technical Supervisor Environment Data Warnings FDPS SSR Codes Data Configuration Data Co-ordination Data SFPL Data Supervisor Orders SFPL Data Co-ordination Data Environment Data OLDI Messages Diagnostics Warnings X.25 Network Assistant Working Position CMS OLDI Messages Adjacent ATS Units

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

CWP (Controller Working Position) 1/7 Radar and Central Processors Status Radar Data Flight Lists Controller Working Position Electronic Strips Diagnostics Paper Strips CPDLC Downlink/Uplink Sector Configuration Flight Data Composite Radar/Flight Picture

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

CWP (Controller Working Position) 3/7 Radar Labels General Radar Picture Static Map display Opaque Flight Lists Alerts and Warning Lists Iconised Flight Lists Local Display Command Bar Order Menu Transparent Flight Lists Electronic Strip Bay

CWP Radar Label 4/7 controlled track A label SPEED VECTOR HISTORY DOTS POSITION SYMBOL OVERSYMBOL CONTROL SECTOR LEADER LINE mode C altitude QNH correction indicator emergency alarm label callsign/SSR code/track nr. climbing or descending arrow speed Exit point flight Exit level cleared level deviation HDG RVSM Next sector TCA Turbiolance category A controlled track

CWP Radar Label 5/7 Controlled Track Pending Track Plot 1 2 3 4 5 6 7   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 C A L S I G N T F/C M H  F X P D O U E Pending Track Plot   1 2 3 4 PLOT_SSR_CODE CMH * EMG 1 C F/C S E 2 O P M 3 D G 4 H   5  T 6 7 A

CWP Radar Label 6/7

CWP (Controller Working Position) 7/7 Control Field Area Aerodromes SSR code Callsign Route Entry level Exit level Last Sector The electronic strip is composed of three main areas control field area progress flight data area filed basic flight plan data area the controller acts on this area to select and to shift the strip 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 SDPS Upload/Download TCA maps Mono/multi radar track messages Track termination messages Start scan messages North messages RPB System status messages SAFETY NETS Alert messages Call sign CFL APW regions activation FDPS CWP Flight information Trajectory points

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.

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.

Sistemi per la diagnostica 1/2 External Diagnostics Messages Internal Status Messages External MIBS (SNMP) CMS server Orders towards the system External Equipment Status LOGGING 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.

Simulatore (SIM) Pilots (graphical) Scenario Configuration Exercises Management RPB Simulator ATC Controller Working Position Relevant Composite Pictures GROUND Controller Working Position alerts TCA

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 reale consentendo procedure di validazione. Creazione di scenari simulati per testare nuove settorizzazioni e/o nuove procedure operative.

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.

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

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.

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