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항공기 지상 이동 Fast-Time 시뮬레이터 개발
Development of Fast-Time Simulator for Aircraft Surface Operation 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.23 no.1 = no.94, 2019년, pp.1 - 7  

김태영 (인하대학교 항공우주공학과) ,  박배선 (인하대학교 항공우주공학과) ,  이현웅 (인하대학교 항공우주공학과) ,  이학태 (인하대학교 항공우주공학과)

초록
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본 연구에서는 항공기 지상 이동 fast-time 시뮬레이터를 개발하였다. 시뮬레이터는 FCFS (first-come first-served) 스케줄러로부터 생성된 스케줄을 사용하여 항공기를 지상 이동시키는데, 항공기의 움직임을 모사하기 위해 1차원 등속 이동 운동 모델을 적용하였다. 공항 내 항공기 충돌 위험이 발생하는 상황을 분석하여 총 6개의 상황으로 분류하였으며 충돌 감지 및 회피 알고리즘을 구현하여 분리 거리를 유지하고 교착 상태를 방지 하도록 하였다. 인천국제공항의 실제 운용상황을 모사한, 72대의 항공기가 포함된 시나리오에 대하여 테스트를 실시하였다. 충돌 감지 및 회피 기능을 사용하지 않은 경우, 다양한 위험 상황이 확인되었으며, 충돌감지 및 회피 알고리즘을 사용하면 위험 상황이 없어지는 대신 추가적인 지연이 발생함을 확인하였다. 또한 회피 알고리즘에서 3가지 통행 우선순위 부여 방식을 구현하여 각 방식에 따른 지연 대수와 평균 지연 시간을 비교하였다. 남은 거리 또는 남은 시간에 따라 우선 순위를 부여하는 방식이 각 상황별 최소 지연을 선택하는 방식에 비하여 전체 추가 지연이 작아짐을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Thisstudy presentsthe development of a fast-time airport surface simulator. The simulator usesthe output from a first-come first-served (FCFS) scheduler and has adopted one-dimensional dynamic model to simulate the movement of the aircraft on the surface. Higher collision risks situations in the air...

주제어

#Fast-time simulator   #Surface operation   #Separation algorithm   #Conflict detection and resolution  

표/그림 (17)

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 기존의 FCFS (first-come first-served) 스케줄러와 연동이 가능한 fast-time 시뮬레이터에 대해 설명한다. Fast-time 시뮬레이션은 실시간에 대비되는 개념으로 일반적으로 실시간보다 빨리 진행되며, 따라서 중간에 사람의 개입이 없다.
  • 본 연구에서는 공항에서의 항공기 지상 이동을 모사할 수 있는 fast-time 시뮬레이터의 개발에 대하여 기술하고, 사용된 분리 유지 알고리즘을 설명하였다. 개발된 시뮬레이터는 인천국제공항에서의 72대의 항공기의 출도착 스케줄을 이용하여 테스트 되었으며 우선순위 설정 방식에 따른 다른 결과가 나타남을 확인하였다.

가설 설정

  • 항공기는 2차원의 공항 지상에서 이동하지만 경로가 지정되어 있어 링크 상에서만 이동한다고 가정할 수 있으므로 1차원 상에서 이동하는 것과 같다. 또한 링크 내에서 등속도로 이동하며, 속도 변화는 노드에서 계단 함수 형태로 이루어진다고 가정하였다.
  • 항공기 충돌 방지를 위해 두 항공기간의 거리 계산이 필요하다. 서로 이웃하지 않은 링크에서 이동 중인 항공기간에는 충돌 위험이 없다고 가정하였으며, 이웃한 링크 상의 항공기간의 거리만 계산하였다. 또한 두 항공기간의 거리는 실제거리가 아닌, 링크를 1차원 상에 펼쳐놓았을 때의 거리로 정의하였으며, 그림 5에 설명되어 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
시뮬레이션 모듈의 역할은 무엇인가? 분리 간격은 항공기의 wake turbulencecategory에 따라 다르게 설정할 수 있다. 시뮬레이션 모듈에서는 항공기의 위치를 가시화 하고, 항공기 목록에서 진행상황을 보여준다. 충돌 위험이 있는 항공기들은 색이 변하도록 되어있고 각각의 위험 상황에 대한 통계를 계산한다.
Fast-time 시뮬레이션은 무엇인가? 본 논문에서는 기존의 FCFS (first-come first-served) 스케줄러와 연동이 가능한 fast-time 시뮬레이터에 대해 설명한다. Fast-time 시뮬레이션은 실시간에 대비되는 개념으로 일반적으로 실시간보다 빨리 진행되며, 따라서 중간에 사람의 개입이 없다. NASA에서 개발한 SOSS와 유사하지만 국내에서 처음으로 항공기 분리 유지 기능이 적용된 시뮬레이터이다.
국내에서 개발한 fast-time 시뮬레이터의 특징은? Fast-time 시뮬레이션은 실시간에 대비되는 개념으로 일반적으로 실시간보다 빨리 진행되며, 따라서 중간에 사람의 개입이 없다. NASA에서 개발한 SOSS와 유사하지만 국내에서 처음으로 항공기 분리 유지 기능이 적용된 시뮬레이터이다. 시뮬레이터는 주어진 스케줄을 최대한 준수하도록 지상에서 항공기를 이동 시키지만, 자체적으로 분리 유지 알고리즘을 가지고 있어서 필요한 경우 지연을 발생시킬 수 있다. 분리 유지 알고리즘은 같은 유도로 내에서의 전후 분리 간격 유지시키고 교차로에서의 통행 우선순위를 부여하는 기능을 포함하고 있다.
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참고문헌 (5)

  1. Y. Jung, W. Malik, L. Tobias, G. Gupta, T. Hoang, and M. Hayashi. "Performance evaluation of SARDA: An individual aircraft-based advisory concept for surface management," Air Traffic Control Quarterly, Vol. 22, No. 3, 2015, pp.195-221, April, 2015. 

  2. Y. J. Eun, D. K. Jeon, H. B. Lee, Y. C. Jung, Z. Zhu, M.S. Jeong, H. K. Kim, E. M. Oh, and S. K. Hong. "Optimization of airport surface traffic: A case-study of Incheon International Airport," in 17th AIAA Aviation Technology, Integration, and Operations Conference, AIAA AVIATION Forum, Denver: Colorado, p. 4258, June 5-9, 2017. 

  3. B. S. Park, H. W. Lee, and H. T. Lee, "Extended first-come first-served scheduler for airport surface operation," International Journal of Aeronautical and Space Sciences, Vol 19, Issue 2, pp. 509-517, June 2018. 

    상세보기 crossref

  4. Z. Wood, S. Rathinam, M. Kistler, and Y. Jung, "A simulator for modeling aircraft surface operations at airports," in AIAA Modeling and Simulation Technologies Conference, Chicago: IL, August 10-13, 2009. 

  5. D. Wu, Y. J. Zhao, and B. Capozzi, "Fundamental surface trajectory models for air traffic automation," in 10th AIAA Aviation Technology, Integration, and Operation (ATIO) Conference , Fort Worth: TX, September 13-15, 2010. 

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