Trabajo Fin de Grado
Desarrollo de una herramienta de planificación de trayectorias de evitación de regiones de riesgo meteorológico
Autor/es | Íñiguez Sigüenza, Andrés |
Director | Franco Espín, Antonio |
Departamento | Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos |
Fecha de publicación | 2020 |
Fecha de depósito | 2021-02-18 |
Titulación | Universidad de Sevilla. Grado en Ingeniería Aeroespacial |
Resumen | Una causa frecuente de accidentes en la aviación es la inmersión en una región de riesgo meteorológico, como pueden ser las afectadas por una tormenta. Se propone, en este trabajo, una
herramienta que permite obtener la ... Una causa frecuente de accidentes en la aviación es la inmersión en una región de riesgo meteorológico, como pueden ser las afectadas por una tormenta. Se propone, en este trabajo, una herramienta que permite obtener la trayectoria de mínimo tiempo que asegure que el seguimiento de la misma no va a producir la entrada de una aeronave en una de estas regiones peligrosas. Se creará, para cumplir tal objetivo, un algoritmo en el lenguaje de programación Matlab que devuelve dicha trayectoria segura y de mínimo coste temporal. Este algoritmo se divide en diferentes bloques, en los cuales se desarrollarán las diferentes tareas necesarias para cumplir el objetivo anterior: • Predicción de la posición de las tormentas: Nowcasts basados en el radar meteorológico. En esta sección se introducirán cualitativamente los datos que deben ser recibidos del radar meteorológico, datos que van a ser la base de todo el trabajo. • Determinación de los obstáculos estáticos equivalentes. A lo largo de esta sección, se mostrará el algoritmo realizado para, a partir de unos datos meteorológicos aportados por el radar, que dependerán del tiempo y del espacio, crear unos polígonos equivalentes únicamente dependientes del espacio, de forma que estos obstáculos sean aquéllos a evitar por la aeronave. El objetivo será, por tanto, colapsar el tiempo y en el espacio, de forma que se obtengan unas regiones de riesgo sólo función de la posición de las mismas. • Construcción del grafo de visibilidad y determinación del camino de evitación de tormentas. En este apartado, una vez conocidos los elementos a evitar, se trazarán todos los segmentos posibles que la aeronave va a poder seguir sin adentrarse en estas regiones peligrosa, eligiendo, de entre todos los posibles, aquellos que minimicen el tiempo entre el origen y el destino del vuelo. • Algoritmo de horizonte deslizante y maniobra de evasión. Las tormentas no son constantes, estas varían con el tiempo, información que va a ser captada en tiempo real por el radar. Debido a esto y a que se trabajará con predicciones meteorológicas para tiempos futuros, se ejecutarán diferentes iteraciones del programa, actualizando la trayectoria segura que debería seguir la aeronave, con una nueva información meteorológica que el radar capta. El conjunto de estas iteraciones recibe el nombre de algoritmo de horizonte deslizante Es posible que, debido a la nueva información meteorológica adquirida, la aeronave se haya visto inmersa en una región de riesgo. Se trazará la trayectoria permita salir de ellas de la forma más segura posible, maniobra que se conoce con el nombre de maniobra de evasión. III La aplicación de estos aspectos y la programación de los mismos va a poder generar la trayectoria segura de mínimo tiempo que la aeronave debería seguir para evitar las regiones tormentosas que se detecten durante su vuelo. Accidents in aviation are frequently produced by the entrance into weather risk regions, like ones affected by storms. To solve this, it is proposed a tool that can search the path that minimizes the flight time and that ... Accidents in aviation are frequently produced by the entrance into weather risk regions, like ones affected by storms. To solve this, it is proposed a tool that can search the path that minimizes the flight time and that assures that the fact to follow it doesn’t cause the entrance into these dangerous regions. It will be created, to achieve this goal, an algorithm in Matlab that returns that safe path with minimum time cost. This algorithm is divided into different blocks, in which necessary tasks are made to achieve the purpose of this work: • Prediction of storms’position: Nowcasts based on the meteorological radar. In this section, the meteorological information received from the radar will be developed, information that will be used in the rest of the program. • Determination of equivalent static obstacles. A new algorithm will be developed, which can create new equivalent polygons that only depends on space, given some meteorological information that depends on time and space. These polygons will be the obstacles to avoid by the aircraft. In other words, the target of this section is to collapse time and space, to get meteorological risk regions only function of their position. • Generation of the visibility graph and determination of the storms evading path. In this section, already known the regions to avoid, every path that the aircraft can follow without entering into these dangerous regions will be calculated, choosing between them, the path that minimizes the flight time between the origin and the destiny. • Sliding horizon algorithm and escape manoeuvre. Storms aren’t constant in the time, they suffer some variation through it, information captured by the meteorological radar. Due to this variation and to the use of meteorological predictions for the future, new information about dangerous regions will be introduced each some minutes, running different iterations with the purpose of updating the path that the aircraft has to follow. These tasks receive the name of sliding horizon algorithm. It is possible, due to new regions that aircrafts have to avoid with the new meteorological information, that it is detected that the aircraft is immersed in one of these risk regions. To solve this, the program will trace the path that allows the aircraft to exit the regions in the most secure way (Escape manoeuvre). The application of these aspects allows to generate the fastest safe path that the aircraft should follow to avoid the storming regions detected during the flight. |
Cita | Íñiguez Sigüenza, A. (2020). Desarrollo de una herramienta de planificación de trayectorias de evitación de regiones de riesgo meteorológico. (Trabajo Fin de Grado Inédito). Universidad de Sevilla, Sevilla. |
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