El impacto ambiental del transporte aéreo y las medidas para mitigarlo

La preocupaci��n medioambiental gu��a en la actualidad muchas de las estrategias globales y nacionales de aplicaci��n al sector del transporte. En transporte aéreo, el impacto ambiental es importante, pero los beneficios socioecon��micos tambi��n lo son. El crecimiento del transporte aéreo es el mayor de los desaf��os del sector. Por el momento, est�� limitado por el mantenimiento de la seguridad y por la disponibilidad de infraestructuras, pero el impacto ambiental puede convertirse en el principal factor limitador. El transporte aéreo presenta actualmente el mayor crecimiento de todos los modos de transporte. La aviaci��n comercial se enfrenta al reto de tomar un papel activo en la b��squeda e impulso de soluciones para alcanzar la sostenibilidad del sector, por lo tanto es necesario realizar un diagn��stico de situaci��n a trav��s de unos indicadores y modelos adecuados que midan el impacto ambiental del transporte aéreo. Los tipos de impacto ambiental del transporte aéreo se pueden clasificar como de efecto local (ruido, contaminaci��n de aire local, uso de espacio), o de efecto global (consumo de materiales no renovables, aportaci��n al cambio clim��tico). La gesti��n del impacto ambiental comprende, adem��s de medidas de reducci��n t��cnicas, diversas posibilidades econ��micas, que utilizan mecanismos de mercado (acuerdos voluntarios entre administraci��n, operadores y consumidores, o cualquier combinaci��n de ellos, impuestos y tasas, comercio de emisiones). En este trabajo se pasa revista a las diferentes medidas de gesti��n del impacto ambiental que se est��n implantando, tanto de car��cter t��cnico como de contenido econ��mico. Algunas de estas medidas est��n ya en vigor, otras en estudio. El an��lisis se centra fundamentalmente en el seno de la Uni��n Europea, que ha adoptado un papel de liderazgo mundial en la adopci��n de regulaciones ambientales, y el objetivo final es sacar conclusiones sobre la repercusi��n de estas medidas en general, y sobre el transporte aéreo en particular.

Estudio de normativa IOSA y aplicaci��n pr��ctica

El concepto de seguridad ha estado siempre ligado al de aeron��utica pues no existe pr��cticamente ning��n otro sector en el que ��sta posea mayor relevancia. El concepto de certificaci��n surge como extensi��n del anterior, culmina y garantiza la total seguridad de la aeronave.La certificaci��n comenz�� aplic��ndose a las aeronaves (certificado tipo de aeronave)hasta llegar a nuestro d��as en los que la certificaci��n como Operador se ha convertido en un requisito indispensable para la operaci��n o constituci��n de cualquier aerol��nea. Es aqu�� donde se enmarca el objetivo del presente estudio. IOSA es una normativa certificaci��n de aerol��neas creada por la IATA. IATA es un organismo regulador del transporte aéreo por un grupo de compa����as a��reas. IOSA supone un programa de auditor��a reconocido internacionalmente, que est�� abierto a todas las compa����as a��reas. Desde 2008, ha sido obligatoria para todos los miembros de la IATA. Su objetivo es mejorar la seguridad y reducir el n��memero de autitor��as que mejora la industria. Los estudios realizados por IATA en la ��ltima d��cada revelan que las compa����as a��reas certificadas con IOSA han superado a las que no han aplicado este certificado en materia de seguridad.

Una aplicaci��n espec��fica de las IDE: la informaci��n aeron��utica

El conjunto de actividades ligadas al transporte aéreo se ha convertido, a nivel global, en una importante fuente de recursos econ��micos, generaci��n de empleo e incremento de la calidad de vida de los ciudadanos. Sin embargo, la situaci��n cr��nica de saturaci��n del espacio aéreo y de los propios aeropuertos limita enormemente el potencial crecimiento econ��mico mundial basado en este sector estrat��gico del transporte. Como efecto colateral de esta saturaci��n, se producen graves da��os medioambientales debidos fundamentalmente, a la emisi��n directa a la atm��sfera de mucha mayor cantidad de gases de efecto invernadero de la estrictamente necesaria. La soluci��n al problema no es abordable exclusivamente a trav��s de la construcci��n de nuevas infraestructuras aeroportuarias o la ampliaci��n de las ya existentes. Los organismos mundiales relacionados con la aviaci��n civil han diagnosticado que la forma anacr��nica en la que actualmente se est�� gestionando la informaci��n aeron��utica (IA) impide que los proveedores de servicios de navegaci��n a��rea puedan tratar de forma eficiente y segura un mayor volumen de tr��nsito aéreo en el mismo espacio y lapso de tiempo. En definitiva, se advierte que la actual falta de eficiencia de la gesti��n de IA constri��e de forma notable el verdadero potencial del sistema aéreo mundial. Para solucionar este problema, se encuentra en marcha un ambicioso programa de trabajo que pretende mejorar la situaci��n actual, dando respuesta a la necesidad de una interoperabilidad mundial desde un punto de vista an��logo al que promueven las IDE en otros campos tem��ticos. Denominado gen��ricamente transici��n de AIS (Servicios de Informaci��n Aeron��utica) a AIM (Gesti��n de la Informaci��n Aeron��utica), este proceso est�� liderado por la Organizaci��n de Aviaci��n Civil Internacional (OACI), encargada de su tutela y coordinaci��n con los estados para evitar en lo posible evoluciones divergentes. Basada en la futura puesta en marcha de un modelo mundial de intercambio de datos aeron��uticos normalizados, el avance de esta iniciativa est�� obligando a los servicios AIS a replantearse la forma en la que, hasta el momento, publican y difunden el contenido de las denominadas Publicaciones de Informaci��n Aeron��utica (AIP). Todav��a hoy (mediados de 2011), las AIS publican su cartograf��a en formato papel y estos mapas son de uso obligatorio en todos los vuelos de transporte de pasajeros que realicen las compa����as a��reas. Aunque nada impide que los pilotos puedan llevar otra informaci��n adicional en instrumentos electr��nicos propios (ordenadores port��tiles, tel��fonos, tabletas tipo iPad, y otros), el uso de los mapas en papel sigue siendo obligatorio. Esto arrastra algunas consecuencias relacionadas con su manejo (la cabina del piloto es muy peque��a), con la lectura de los mapas (hay cada vez m��s informaci��n en los mapas), con su actualizaci��n (hay que versionar constantemente los mapas para incorporar novedades con el gasto de impresi��n y distribuci��n que supone) y con otros aspectos que pueden ser f��cilmente mejorables por medio de las tecnolog��as emergentes, como por ejemplo el acceso ubicuo a la informaci��n espacial m��s actual. Entre los cambios que impulsar�� la iniciativa del cambio de AIS a AIM, est�� el que los mapas usados por los pilotos y otros t��cnicos de IA, dejar��n de concebirse como productos terminales y cerrados para evolucionar hacia el conocido formato de datos distribuidos e interoperables que auspician las IDE, logrando con ello integrar la informaci��n, contenida en la definici��n de diferentes flujos de trabajo dentro del campo aeron��utico, de forma directa, transparente y eficiente.

Realizaci��n de la Evaluaci��n del Impacto Ambiental de un proyecto de infraestructura aeroportuaria

���Dentro del impacto para el medio ambiente que supone el transporte aéreo en general y las infraestructuras terrestres necesarias para su realizaci��n del mismo en particular, se trata la Evaluaci��n del Impacto Ambiental de un proyecto de infraestructura aeroportuaria. Una vez ya localizado el elemento de estudio dentro del problema global, la pretensi��n de este PFC es de servir de gu��a b��sica para su realizaci��n siguiendo la legislaci��n actual en Espa��a y el modus operandi de AENA. Para ello se incluye informaci��n sobre los procedimientos, documentos, contenidos, fuentes y metodolog��a empleada en un caso general. En la parte final se pasa a la aplicaci��n completamente pr��ctica presentando la Evaluaci��n de Impacto Ambiental del Aeropuerto de Burgos.

Localizaci��n y seguimiento de aeronaves mediante sistemas de multilateraci��n de ��rea extensa

El continuo crecimiento de la demanda del transporte aéreo, junto con los nuevos escenarios de intervenci��n militar, est��n obligando a una optimizaci��n en el uso del espacio aéreo. De este modo, la UE y los EEUU (a trav��s de SESAR y NextGen respectivamente) han asentado las bases para una nueva gesti��n del tr��fico aéreo (ATM). Con ello, se pretende aumentar la capacidad de aeropuertos y rutas a��reas, otorgando mayor flexibilidad al uso del espacio aéreo sin comprometer la seguridad de los usuarios. Desde un punto de vista puramente t��cnico, la clave de este cambio de modelo est�� en el conocimiento de la posici��n de cada aeronave en cada instante. En este sentido, la tendencia en ATM es el uso de ADS-B como fuente principal de posicionamiento. Sin embargo, debido a que este sistema est�� basado en la difusi��n de la posici��n obtenida a trav��s de GPS, es necesario un sistema de seguimiento independiente. Actualmente, la intenci��n es migrar del radar secundario de vigilancia (SSR) a la multilateraci��n de ��rea extensa (WAM), con el fin de mejorar la integridad de la posici��n para aplicaciones en ruta. Aprovechando el r��pido despliegue de ADS-B, se pretende reutilizar sus estaciones base para WAM. Cada estaci��n base que recibe el mensaje ADS-B de la aeronave env��a conjuntamente la medida del tiempo de llegada (TOA) de dicho mensaje al centro de tr��fico aéreo. La posici��n de la aeronave se obtiene mediante multilateraci��n, cuya t��cnica consiste en utilizar las medidas de TOA de un mismo mensaje ADS-B obtenidas en las distintas estaciones base. El objetivo es estimar la posici��n de cada aeronave con la mayor precisi��n posible. Para poder dise��ar el sistema que permite alcanzar este objetivo, son dos los aspectos b��sicos a estudiar. Por una parte, la identificaci��n y posterior caracterizaci��n de los errores (tanto sistem��ticos como aleatorios) que afectan a la medida de TOA. Por otra parte, es necesario el estudio de los sistemas de seguimiento, basados en versiones sofisticadas del filtro de Kalman (IMM, UKF). Una vez establecidos estos dos pilares, la presente tesis doctoral propone un sistema que permite efectuar el seguimiento de las aeronaves, corrigiendo los efectos de las principales distorsiones que afectan a la medida de TOA: la refracci��n troposf��rica y el error de sincronismo. La mejora en la precisi��n de la localizaci��n ha sido evaluada mediante simulaci��n de escenarios hipot��ticos. ABSTRACT The ever-growing demand in the air transportation and the new military intervention scenarios, are generating a need to optimize the use of the airspace. This way, the EU and the USA (through SESAR and NextGen respectively) have set the ground to overhaul the current air traffic management. The intention is to enhance the capacity of airports and air routes, providing greater flexibility in the use of airspace without jeopardizing the security of the end-users. From a technical perspective, the key for this change lies in the knowledge of the aircraft position. The trend in Air Traffic Management (ATM) is to rely on ADS-B as the main source for aircraft positioning. However, this system is based on the aircraft���s self-declaration of its own (often GPS-based) navigation solution. It is therefore necessary to have an independent surveillance system. Nowadays, the intention is to gradually migrate from Secondary Surveillance Radar (SSR) towards Wide Area Multilateration (WAM) in order to enhance surveillance integrity for en-route applications. Given the fast deployment of ADS-B, the aim is to use its base stations for WAM. Each station sends the Time of Arrival (TOA) of the received ADS-B messages to the air traffic center (ATC). The aircraft position is obtained through multilateration, using the TOA of the same message measured by each station. The aim is to accurately estimate the position of each aircraft. Knowledge from two key areas has to be gathered prior to designing such a system. It is necessary to identify and then characterize the errors (both systematic and random) affecting the TOA measurements. The second element is the study of tracking systems based on sophisticated versions of the Kalman filtering (e.g. IMM, UKF). Based on this knowledge, the main contribution of this Ph.D. is an aircraft tracking system that corrects the effects of the main errors involved in the TOA measurement: tropospheric refraction and synchronization issues. Performance gains in positioning accuracy have been assessed by simulating hypothetical WAM scenarios.

Effect of uncommon exit location in the emergency evacuation of transport airplanes

The objective of the present paper is to show the effect of uncommon exit arrangement in the evacuation process of narrow-body airliners, from the point of view of emergency evacuation certification, using the ETSIA model. Two main possibilities will be considered: large longitudinal shifting of the main embarking/disembarking doors; and suppression of some over-the-wing exits.

Desarrollo de un modelo de riesgo de colisi��n en espacios aéreos de ��rea terminal

El transporte aéreo es un sector estrat��gico para el crecimiento econ��mico de cualquier pa��s. La estabilidad y el desarrollo de este modo de transporte tienen un pilar fundamental en una operaci��n segura, especialmente cuando las previsiones indican escenarios de crecimiento continuo del tr��fico aéreo. La estimaci��n del riesgo y, por tanto, del nivel de seguridad de un entorno operativo se ha basado en m��todos indirectos como puede ser la cuantificaci��n y an��lisis de los reportes voluntarios de incidentes o el uso de modelos de riesgo de colisi��n enfocados a escenarios operativos parciales, como puede ser un espacio aéreo oce��nico. La operaci��n en un ��rea terminal de maniobra es compleja, con distintos flujos de tr��fico de arribada y salida a uno o varios aeropuertos, con cambios frecuentes en el rumbo y velocidad de las aeronaves y con instrucciones t��cticas del control de tr��fico aéreo para secuenciar y separar las aeronaves El objetivo de la presente Tesis es complementar los actuales m��todos de monitorizaci��n de la seguridad que presentan sus limitaciones, con el desarrollo de un modelo de riesgo de colisi��n para ��reas terminales de alta densidad que se base en datos objetivos como son las trazar radar de las aeronaves y que tenga en cuenta la complejidad de la operaci��n en un ��rea terminal. Para evaluar el modelo desarrollado se ha implementado una herramienta prototipo en MATLAB�� que permite procesar un n��mero masivo de trazar radar para un escenario de ��rea terminal y calcular un valor del riesgo de colisi��n para el escenario analizado. El prototipo ha sido utilizado para estimar la probabilidad de colisi��n para distintos escenarios del ��rea terminal de Madrid. El uso de trazas radar permite monitorizar el nivel de riesgo de escenarios reales de manera peri��dica estableciendo niveles de alerta temprana si se detecta que el valor de riesgo se desv��a en exceso, pero tambi��n permite evaluar el nivel de riesgo de dise��os de espacio aéreo o de nuevos modos de operaci��n a partir de las trazas radar obtenidas en las simulaciones en tiempo real o acelerado y actuar en fases tempranas de los proyectos. ABSTRACT The air transport is a strategic sector for the economic growth of any country. The stability and development of the transport mode have a fundamental pillar in a safe operation, especially when long-term forecasts show scenarios of continuous growth in air traffic. Risk estimation and therefore the level of safety in an operational airspace has been based on indirect methods such as the quantification and analysis of voluntary reports of safety incidents or use of collision risk models focused on partial or simple operational scenarios such as an oceanic airspace. The operation on a terminal maneuvering area is complex, with different traffic flows of arrival and departure at one or more airports, with frequent changes in direction and speed of aircraft and tactical instructions of air traffic control to sequence and separate aircraft. The objective of this Thesis is to complement existing methods of monitoring safety that have their limitations, with the development of a collision risk model for high-density terminal areas that is based on objective data such as aircraft radar tracks and taking into account the complexity of the operation in a terminal area. To evaluate the developed model a prototype tool was implemented with MATLAB�� that can process massive numbers of radar tracks for a terminal area scenario and computing a collision risk value for that scenario. The prototype has been used to estimate the probability of collision for different scenarios of the terminal area of Madrid. The use of radar tracks allows to monitor the level of risk of real scenarios periodically establishing levels of early warning when the risk value deviates too much, but also to assess the risk level of airspace designs or modes of operations from the radar tracks obtained in real or fast time simulations and act in the early stages of projects.

An��lisis de algoritmos para posicionamiento de aeronaves mediante respuestas SSR utilizando recepci��n omnidireccional

El transporte aéreo constituye un sector estrat��gico para el crecimiento econ��mico de cualquier pa��s. El sistema de gesti��n de tr��fico aéreo ATM tiene como objetivo el movimiento seguro y eficiente de las aeronaves dentro del espacio aéreo y de los aeropuertos, siendo la seguridad, en la fase t��ctica, gestionada por el servicio de control de la circulaci��n a��rea. Mediante los procesos de control el tr��fico aéreo es vigilado a trav��s de sensores, regulado y guiado de forma organizada y segura. Es precisamente sobre la vigilancia donde se enfoca el contenido de la tesis, en el desarrollo de nuevos conceptos que proporcionen informaci��n de vigilancia de ���bajo coste��� basados en las se��ales existentes proporcionadas por la infraestructura actual de radar secundario y por los sistemas de posicionamiento basados en sat��lite que utiliza la ADS-B. El conocimiento y acceso en tiempo real a las trayectorias de las aeronaves es un elemento de valor a��adido no s��lo para la provisi��n de los servicios de control de tr��nsito aéreo, sino para todos los actores del transporte aéreo o de la investigaci��n, siendo uno de los elementos clave en el concepto operacional de los dos grandes proyectos tecnol��gicos, SESAR en Europa y NextGen en EE.UU.. En las ��ltimas d��cadas el control de la circulaci��n a��rea en espacios aéreos de media y alta densidad de tr��fico se ha basado en tecnolog��as complejas que requieren importantes infraestructuras como son el radar primario de vigilancia (PSR) y el radar secundario de vigilancia (SSR). La filosof��a de los programas SESAR y NextGen siguiendo las directrices de la OACI es la de alejarse de las tecnolog��as basadas en tierra para evolucionar hacia nuevas tecnolog��as m��s din��micas basadas en sat��lite como la ADS-B. Pero hasta que la implementaci��n y operaci��n de la ADS-B sea completa, existir�� un per��odo de transici��n que implica la coexistencia de aeronaves equipadas o no con ADS-B. El objetivo de la presente Tesis es determinar las metodolog��as y algoritmos m��s adecuados para poder hibridar las dos tecnolog��as descritas anteriormente, utilizando para ello un receptor de bajo coste con antena est��tica omnidireccional, que analice todas las se��ales presentes en el canal que comparten el SSR y ADS-B. Mediante esta hibridaci��n se podr�� obtener la posici��n de cualquier aeronave que transmita respuestas a interrogaciones SSR, en cualquiera de sus modos de trabajo, o directamente mensajes de posici��n ADS-B. Para desarrollar los algoritmos propuestos, adem��s del hardware correspondiente, se han utilizado las aplicaciones LabVIEW para funciones de adquisici��n de datos reales, y el software MATLAB�� para el desarrollo de algoritmos y an��lisis de datos. La validaci��n de resultados se ha realizado mediante los propios mensajes de posici��n ADS-B y a trav��s de las trazas radar proporcionadas por la entidad p��blica empresarial ENAIRE. La t��cnica desarrollada es aut��noma, y no ha requerido de ninguna otra entrada que no sea la recepci��n omnidireccional de las se��ales. Sin embargo para la validaci��n de resultados se ha utilizado informaci��n p��blica de las ubicaciones de la red de estaciones SSR desplegadas sobre territorio espa��ol y portugu��s y trazas radar. Los resultados obtenidos demuestran, que con t��cnicas basadas en superficies de situaci��n definidas por los tiempos de llegada de las respuestas, es posible determinar con una precisi��n aceptable la posici��n de las estaciones SSR y la posici��n de cualquier aeronave que responda mediante el Modo A a ��stas. ABSTRACT Air transport is a strategic sector for the economic growth of any country. The air traffic management system (ATM) aims at the safe and efficient movement of aircraft while operating within the airspace and airports, where safety, in the tactical phase, is managed by the air traffic control services. Through the air traffic control processes, aircraft are monitored by sensors, regulated and guided in an organized and safe manner. It is precisely on surveillance where this thesis is focused, developing new concepts that provide a 'low cost' surveillance information based on existing signals provided by currently secondary radar infrastructure and satellite-based positioning systems used by ADS-B. Having a deeper knowledge and a real-time access to the trajectories of the aircraft, is an element of added value not only for the provision of air traffic control services, but also for all air transport or research actors. This is one of the key elements in the operational concept proposed by the two large scale existing technological projects, SESAR in Europe and NextGen in the US. In recent decades, air traffic control in medium and high traffic density areas has been based on complex technologies requiring major infrastructures, such as the primary surveillance radar (PSR) and secondary surveillance radar (SSR). The philosophy of SESAR and NextGen programs, both following the guidelines of ICAO, is to move away from land-based technologies and evolving into some new and more dynamic satellite-based technologies such as ADS-B. Nevertheless, until the ADS-B implementation and operation is fully achieved, there will be a transitional period where aircraft with and without ADS-B equipment will have to coexist. The main objective of this thesis is to determine those methodologies and algorithms which are considered more appropriate to hybridize those two technologies, by using a low cost omnidirectional receiver, which analyzes all signals on the SSR and ADS-B shared channel. Through this hybridization, it is possible to obtain the position of any aircraft answering the SSR interrogations, in any of its modes of operation, or through the emission of ADS-B messages. To develop the proposed algorithms, LabVIEW application has been used for real-time data acquisition, as well as MATLAB software for algorithm development and data analysis, together with the corresponding hardware. The validation of results was performed using the ADS-B position messages and radar tracks provided by the Public Corporate Entity ENAIRE The developed technique is autonomous, and it does not require any other input other than the omnidirectional signal reception. However, for the validation of results, not only radar records have been used, but also public information regarding the position of SSR stations spread throughout the Spanish and Portuguese territory. The results show that using techniques based in the definition of positioning surfaces defined by the responses��� times of arrival, it is possible to determine with an acceptable level of accuracy both the position of the SSR stations as well as the position of any aircraft which transmits Mode A responses.

Applications of Formal Languages to Management of Manned and Unmanned Aircraft

En el futuro, la gesti��n del tr��fico aéreo (ATM, del ingl��s air traffic management) requerir�� un cambio de paradigma, de la gesti��n principalmente t��ctica de hoy, a las denominadas operaciones basadas en trayectoria. Un incremento en el nivel de automatizaci��n liberar�� al personal de ATM ���controladores, tripulaci��n, etc.��� de muchas de las tareas que realizan hoy. Las personas seguir��n siendo el elemento central en la gesti��n del tr��fico aéreo del futuro, pero lo ser��n mediante la gesti��n y toma de decisiones. Se espera que estas dos mejoras traigan un incremento en la eficiencia de la gesti��n del tr��fico aéreo que permita hacer frente al incremento previsto en la demanda de transporte aéreo. Para aplicar el concepto de operaciones basadas en trayectoria, el usuario del espacio aéreo (la aerol��nea, piloto, u operador) y el proveedor del servicio de navegaci��n a��rea deben negociar las trayectorias mediante un proceso de toma de decisiones colaborativo. En esta negociaci��n, es necesaria una forma adecuada de compartir dichas trayectorias. Compartir la trayectoria completa requerir��a un gran ancho de banda, y la trayectoria compartida podr��a invalidarse si cambiase la predicci��n meteorol��gica. En su lugar, podr��a compartirse una descripci��n de la trayectoria independiente de las condiciones meteorol��gicas, de manera que la trayectoria real se pudiese calcular a partir de dicha descripci��n. Esta descripci��n de la trayectoria deber��a ser f��cil de procesar usando un programa de ordenador ���ya que parte del proceso de toma de decisiones estar�� automatizado���, pero tambi��n f��cil de entender para un operador humano ���que ser�� el que supervise el proceso y tome las decisiones oportunas���. Esta tesis presenta una serie de lenguajes formales que pueden usarse para este prop��sito. Estos lenguajes proporcionan los medios para describir trayectorias de aviones durante todas las fases de vuelo, desde la maniobra de push-back (remolcado hasta la calle de rodaje), hasta la llegada a la terminal del aeropuerto de destino. Tambi��n permiten describir trayectorias tanto de aeronaves tripuladas como no tripuladas, incluyendo aviones de ala fija y cuadric��pteros. Algunos de estos lenguajes est��n estrechamente relacionados entre s��, y organizados en una jerarqu��a. Uno de los lenguajes fundamentales de esta jerarqu��a, llamado aircraft intent description language (AIDL), ya hab��a sido desarrollado con anterioridad a esta tesis. Este lenguaje fue derivado de las ecuaciones del movimiento de los aviones de ala fija, y puede utilizarse para describir sin ambig��edad trayectorias de este tipo de aeronaves. Una variante de este lenguaje, denominada quadrotor AIDL (QR-AIDL), ha sido desarrollada en esta tesis para permitir describir trayectorias de cuadric��pteros con el mismo nivel de detalle. Seguidamente, otro lenguaje, denominado intent composite description language (ICDL), se apoya en los dos lenguajes anteriores, ofreciendo m��s flexibilidad para describir algunas partes de la trayectoria y dejar otras sin especificar. El ICDL se usa para proporcionar descripciones gen��ricas de maniobras comunes, que despu��s se particularizan y combinan para formar descripciones complejas de un vuelo. Otro lenguaje puede construirse a partir del ICDL, denominado flight intent description language (FIDL). El FIDL especifica requisitos de alto nivel sobre las trayectorias ���incluyendo restricciones y objetivos���, pero puede utilizar caracter��sticas del ICDL para proporcionar niveles de detalle arbitrarios en las distintas partes de un vuelo. Tanto el ICDL como el FIDL han sido desarrollados en colaboraci��n con Boeing Research & Technology Europe (BR&TE). Tambi��n se ha desarrollado un lenguaje para definir misiones en las que interact��an varias aeronaves, el mission intent description language (MIDL). Este lenguaje se basa en el FIDL y mantiene todo su poder expresivo, a la vez que proporciona nuevas sem��nticas para describir tareas, restricciones y objetivos relacionados con la misi��n. En ATM, los movimientos de un avi��n en la superficie de aeropuerto tambi��n tienen que ser monitorizados y gestionados. Otro lenguaje formal ha sido dise��ado con este prop��sito, llamado surface movement description language (SMDL). Este lenguaje no pertenece a la jerarqu��a de lenguajes descrita en el p��rrafo anterior, y se basa en las clearances (autorizaciones del controlador) utilizadas durante las operaciones en superficie de aeropuerto. Tambi��n proporciona medios para expresar incertidumbre y posibilidad de cambios en las distintas partes de la trayectoria. Finalmente, esta tesis explora las aplicaciones de estos lenguajes a la predicci��n de trayectorias y a la planificaci��n de misiones. El concepto de trajectory language processing engine (TLPE) se usa en ambas aplicaciones. Un TLPE es una funci��n de ATM cuya principal entrada y salida se expresan en cualquiera de los lenguajes incluidos en la jerarqu��a descrita en esta tesis. El proceso de predicci��n de trayectorias puede definirse como una combinaci��n de TLPEs, cada uno de los cuales realiza una peque��a sub-tarea. Se le ha dado especial importancia a uno de estos TLPEs, que se encarga de generar el perfil horizontal, vertical y de configuraci��n de la trayectoria. En particular, esta tesis presenta un m��todo novedoso para la generaci��n del perfil vertical. El proceso de planificar una misi��n tambi��n se puede ver como un TLPE donde la entrada se expresa en MIDL y la salida consiste en cierto n��mero de trayectorias ���una por cada aeronave disponible��� descritas utilizando FIDL. Se ha formulado este problema utilizando programaci��n entera mixta. Adem��s, dado que encontrar caminos ��ptimos entre distintos puntos es un problema fundamental en la planificaci��n de misiones, tambi��n se propone un algoritmo de b��squeda de caminos. Este algoritmo permite calcular r��pidamente caminos cuasi-��ptimos que esquivan todos los obst��culos en un entorno urbano. Los diferentes lenguajes formales definidos en esta tesis pueden utilizarse como una especificaci��n est��ndar para la difusi��n de informaci��n entre distintos actores de la gesti��n del tr��fico aéreo. En conjunto, estos lenguajes permiten describir trayectorias con el nivel de detalle necesario en cada aplicaci��n, y se pueden utilizar para aumentar el nivel de automatizaci��n explotando esta informaci��n utilizando sistemas de soporte a la toma de decisiones. La aplicaci��n de estos lenguajes a algunas funciones b��sicas de estos sistemas, como la predicci��n de trayectorias, han sido analizadas. ABSTRACT Future air traffic management (ATM) will require a paradigm shift from today���s mainly tactical ATM to trajectory-based operations (TBOs). An increase in the level of automation will also relieve humans ���air traffic control officers (ATCOs), flight crew, etc.��� from many of the tasks they perform today. Humans will still be central in this future ATM, as decision-makers and managers. These two improvements (TBOs and increased automation) are expected to provide the increase in ATM performance that will allow coping with the expected increase in air transport demand. Under TBOs, trajectories are negotiated between the airspace user (an airline, pilot, or operator) and the air navigation service provider (ANSP) using a collaborative decision making (CDM) process. A suitable method for sharing aircraft trajectories is necessary for this negotiation. Sharing a whole trajectory would require a high amount of bandwidth, and the shared trajectory might become invalid if the weather forecast changed. Instead, a description of the trajectory, decoupled from the weather conditions, could be shared, so that the actual trajectory could be computed from this trajectory description. This trajectory description should be easy to process using a computing program ���as some of the CDM processes will be automated��� but also easy to understand for a human operator ���who will be supervising the process and making decisions. This thesis presents a series of formal languages that can be used for this purpose. These languages provide the means to describe aircraft trajectories during all phases of flight, from push back to arrival at the gate. They can also describe trajectories of both manned and unmanned aircraft, including fixedwing and some rotary-wing aircraft (quadrotors). Some of these languages are tightly interrelated and organized in a language hierarchy. One of the key languages in this hierarchy, the aircraft intent description language (AIDL), had already been developed prior to this thesis. This language was derived from the equations of motion of fixed-wing aircraft, and can provide an unambiguous description of fixed-wing aircraft trajectories. A variant of this language, the quadrotor AIDL (QR-AIDL), is developed in this thesis to allow describing a quadrotor aircraft trajectory with the same level of detail. Then, the intent composite description language (ICDL) is built on top of these two languages, providing more flexibility to describe some parts of the trajectory while leaving others unspecified. The ICDL is used to provide generic descriptions of common aircraft manoeuvres, which can be particularized and combined to form complex descriptions of flight. Another language is built on top of the ICDL, the flight intent description language (FIDL). The FIDL specifies high-level requirements on trajectories ���including constraints and objectives���, but can use features of the ICDL to provide arbitrary levels of detail in different parts of the flight. The ICDL and FIDL have been developed in collaboration with Boeing Research & Technology Europe (BR&TE). Also, the mission intent description language (MIDL) has been developed to allow describing missions involving multiple aircraft. This language is based on the FIDL and keeps all its expressive power, while it also provides new semantics for describing mission tasks, mission objectives, and constraints involving several aircraft. In ATM, the movement of aircraft while on the airport surface also has to be monitored and managed. Another formal language has been designed for this purpose, denoted surface movement description language (SMDL). This language does not belong to the language hierarchy described above, and it is based on the clearances used in airport surface operations. Means to express uncertainty and mutability of different parts of the trajectory are also provided. Finally, the applications of these languages to trajectory prediction and mission planning are explored in this thesis. The concept of trajectory language processing engine (TLPE) is used in these two applications. A TLPE is an ATM function whose main input and output are expressed in any of the languages in the hierarchy described in this thesis. A modular trajectory predictor is defined as a combination of multiple TLPEs, each of them performing a small subtask. Special attention is given to the TLPE that builds the horizontal, vertical, and configuration profiles of the trajectory. In particular, a novel method for the generation of the vertical profile is presented. The process of planning a mission can also be seen as a TLPE, where the main input is expressed in the MIDL and the output consists of a number of trajectory descriptions ���one for each aircraft available in the mission��� expressed in the FIDL. A mixed integer linear programming (MILP) formulation for the problem of assigning mission tasks to the available aircraft is provided. In addition, since finding optimal paths between locations is a key problem to mission planning, a novel path finding algorithm is presented. This algorithm can compute near-shortest paths avoiding all obstacles in an urban environment in very short times. The several formal languages described in this thesis can serve as a standard specification to share trajectory information among different actors in ATM. In combination, these languages can describe trajectories with the necessary level of detail for any application, and can be used to increase automation by exploiting this information using decision support tools (DSTs). Their applications to some basic functions of DSTs, such as trajectory prediction, have been analized.

Retos y soluciones tecnol��gicas en log��stica y transporte refrigerado de frutas y hortalizas

La presente Monograf��a, integrada en las publicaciones de la Red Tem��tica FRUTURA, de CYTED, recoge las aportaciones de sus miembros en su tercera reuni��n cient��fico-t��cnica, dando continuidad a las celebradas en Madrid y Sao Paulo en 2009. Se denomin�� ���Situaci��n actual, retos y soluciones en log��stica y transporte refrigerado internacional de frutas y hortalizas��� y se celebr�� en la Universidad Polit��cnica de Cartagena, Espa��a, en junio de 2010. El evento se desarroll�� durante tres jornadas, incluyendo el III Seminario Internacional de Transporte Frigor��fico Mar��timo, el I Seminario Internacional de Transporte Frigor��fico Terrestre y Aéreo y el Foro Empresarial: Desaf��os y Oportunidades del Intercambio Comercial Hortofrut��cola Espa��a-Iberoam��rica. La tem��tica se enmarc�� dentro del principal objetivo de la Red, el desarrollo de un sistema integral de mejora de la calidad y seguridad de las frutas durante la manipulaci��n, el transporte y la comercializaci��n, mediante nuevas tecnolog��as de inspecci��n y monitorizaci��n. Las frutas y hortalizas frescas se producen frecuentemente en lugares alejados de los centros de consumo. Grandes vol��menes de productos, con frecuencia muy perecederos, se transportan diariamente a peque��as o grandes distancias, tanto dentro de los propios pa��ses productores, como entre las naciones y Continentes. Paralelamente, los consumidores exigen de ellos una calidad cada d��a m��s elevada, no solo organol��ptica, sino tambi��n nutricional, con especial garant��a de la seguridad y el respeto del medio ambiente. Esto implica una alta exigencia al planificar el transporte y las operaciones omplementarias, para optimizar la calidad global y minimizar las p��rdidas. Los aspectos asociados al transporte hortofrut��cola en fresco, tanto en Espa��a como en Iberoam��rica se abordaron a trav��s de conferencias relacionadas con la situaci��n en cada pa��s participante. As��, se trataron los principales problemas y desaf��os del transporte terrestre en Argentina y Uruguay, y de la exportaci��n mar��tima desde Brasil, desde Espa��a (incluyendo tratamientos cuarentenarios) y desde Chile (con la modelizaci��n del envasado en atm��sfera modificada a escala de pallet, los atributos de calidad en el transporte terrestre y aéreo y el seguimiento de la calidad de la fruta cortada mediante im��genes hiperespectrales). La calidad de las contribuciones recogidas en esta monograf��a, son un buen indicador del alto nivel cient��fico de los miembros de la Red, cuyas aportaciones se vieron enriquecidas con el debate entre ponentes y participantes. Ello facilit�� el intercambio de experiencias, la discusi��n de las tem��ticas en los diferentes ��mbitos, la ampliaci��n de conocimientos y la posibilidad de colaborar para llevar adelante nuevos avances tecnol��gicos. Asimismo, permiti�� identificar las limitaciones, problemas y desaf��os que presenta el sector. Son a��n muchos los condicionantes que surgen durante el transporte de productos perecederos, en especial de frutas y hortalizas, que requieren una soluci��n t��cnica y econ��mica. Durante las jornadas se realizaron diversas vistitas t��cnicas al Puerto de Cartagena, en sus ��reas de log��stica, terminales y sistemas operativos de carga y descarga, contenedores isotermos y frigor��ficos y c��maras frigor��ficas de almacenamiento, organizadas por la Agencia Mar��tima Erhardt, S.A., Consignataria de buques de Cartagena (Murcia); la sede de la Autoridad Portuaria de Cartagena, donde se analizaron el desarrollo y previsiones de crecimiento de sus instalaciones portuarias en el futuro inmediato; la plataforma log��stica de exportaci��n del Grupo Caliche S.A., ubicada en San Javier (Murcia) y la central hortofrut��cola exportadora de c��tricos y hortalizas de SAT San Cayetano, tambi��n en San Javier (Murcia). El inter��s por la tem��tica de esta reuni��n qued�� demostrado por la elevada participaci��n durante las jornadas de empresarios, t��cnicos, investigadores y profesionales iberoamericanos. Pensamos que el fin ��ltimo, que fue conocer en m��s profundidad la realidad presente del transporte terrestre, mar��timo y aéreo en Iberoam��rica mediante el acercamiento entre Universidades y Centros de Investigaci��n y las Empresas del sector (exportadoras, importadoras y transportistas), se alcanz�� plenamente. Deseamos agradecer al Instituto Nacional de Investigaci��n y Tecnolog��a Agraria y Alimentaria (AC2010-00017-00-00), a la Comunidad Aut��noma de la Regi��n de Murcia, a la Fundaci��n S��neca de la Regi��n de Murcia (14506/OC/10) y al Ayuntamiento de Cartagena su valiosa colaboraci��n para la realizaci��n de este evento. Igualmente destacamos la ayuda desinteresada de los miembros del Grupo de Postrecolecci��n y Refrigeraci��n y del Instituto de Biotecnolog��a Vegetal de la UPCT, quienes contribuyeron enormemente al ��xito de la reuni��n.