Autofly-aid: Flight deck automation support with dynamic 4d trajectory management for responsive and adaptive airborne collision avoidance

AUTOFLY-Aid olarak adlandırılan bu tez çalışması, dinamik 4-Boyutlu rota yönetimi ile çarpışmadan kaçınma ve verimli uçuş rotaları planlamaya yarayan yeni nesil uçuş karar destek algoritma ve cihazlarının geliştirilmesi ve kavramsal tasarımının gerçekleştirilmesini amaçlamıştır. Geliştirilen karar destek sistemleri halihazırda var olan kokpit içi çarpışmadan kaçınma sistemlerinin (bknz. TCAS) eksikliklerini gidermeyi vizyonlamanın ötesinde, uçuşta veri değişimi, sanal gerçeklik tabanlı karar destek, hızla değişen durumlar için otonom uçuş kontrolü sağlama gibi fonksiyonlara olanak sağlayan ek kavramsal aviyonikler ve prosedürler geliştirilmesi de amaçlanmıştır. AUTOFLY-Aid'in ana konseptleri; a) SESAR ve NextGen modernizasyonlarının 2020+ vizyonları ve ötesindeki havasahasının kokpit içerisinden algısının matematiksel olarak modellenmesi, b) anlık ve orta-mesafede kompozit bir hava sahasında hızla değişen durumlara karşı alternatifleriyle beraber uçulabilir rotalar ve manevralar üreten 4-boyutlu rota planlama algoritmalarının geliştirilmesi, c) değişen durumlarda pilota görsel anlama ve durumsal farkındalık kazandıracak sanal gerçeklik karar destek sistemleri, otonom uçuş kontrolü sağlama ve bunun gibi yenilikçi prosedürler içeren bu uçuş otomasyonu sistemlerinin Boeing 737-800 Uçuş Simülatörü içerisine entegrasyonu ve testlerinin yapılmasıdır. Tamamen merkezi olarak taktiksel seviyede uçuşa müdahale modelinden, daha etkin stratejik seviyede planlama yapma ve daha fazla otomasyon destekli ve daha aktif arayüzler içeren merkezcil olmaktan uzak taktik operasyonlar hem SESAR hem de NextGen gelecek paradigma değişimlerinde ana mesele olarak durmaktadır. Bu yeni nesil Hava Trafik Yönetimi (ATM) konseptleri "en iyi karar noktası", "en iyi karar zamanı" ve "en iyi karar vericiyi" değerlendirilmesiyle insanın ATM sistemi içerisindeki rolünü ciddi şekilde değiştirecektir. Bu amaçlar doğrultusunda, AUTOFLY-Aid yerdeki hava trafik kontrolörünün bir takım iş yükü ve sorumluluklarını etkin bir şekilde kokpit içerisine taşımayı amaçlamıştır. Geliştirilmiş olan otomasyon sistemi sürekli olarak dinamik çevresel ve operasyonel değişkenleri izleyerek ya da yer sistemlerinden veri linkleri aracılığıyla toplayarak uçuş güvenliğini ve verimliliğini gözlemler ve dinamik uçuş rotası planlaması yapar. Bu sistem gerekli otomasyon seviyesini gerekli aksiyon sürelerini değerlendirerek "en iyi karar vericiyi", "nerede insan iyi, nerede makina iyi" sorgusu yaparak belirler. Orta seviye güvenlik modunda, pilot görsel karar destek sistemlerini kullanarak (örneğin sanal tünel içerisinde uçuş) en üst seviye durumsal farkındalık ile güvenli ve verimli uçuşunu gerçekleştirebilmektedir. Bu görsel karar destek sunumları kokpitin kendi duyargaları ve yer-hava arası veri paylaşımları ile edindiği bilgilerin bileşkesinden elde edilmektedir. Eğer gerekli reaksiyon süresi izin verir ise, pilot bu göstergeler üzerinden alternatif rota planları üretebilir, sonuçları değerlendirebilir, tekrar planlama talep edebilir. Anlık bir tehdit algısı oluştuğunda (anlık reaksiyon gerekli olduğu ya da geç kalınan reaksiyon tespiti olduğunda) otomasyon sistemi potansiyel kritik problemi (havada çarpışma, yere çarpma vb.) çözmek amacıyla uçuş kontrolünü ele geçirebilmektedir. Bu hibrid yaklaşım gerekli aksiyon zamanları değerlendirmesi yaparak bu şekilde bir otonomi seviyesi geçişlerini kontrol edebilmektedir.