Applications of Formal Languages to Management of Manned and Unmanned Aircraft

En el futuro, la gestión del tráfico aéreo (ATM, del inglés air traffic management) requerirá un cambio de paradigma, de la gestión principalmente táctica de hoy, a las denominadas operaciones basadas en trayectoria. Un incremento en el nivel de automatización liberará al personal de ATM —controladores, tripulación, etc.— de muchas de las tareas que realizan hoy. Las personas seguirán siendo el elemento central en la gestión del tráfico aéreo del futuro, pero lo serán mediante la gestión y toma de decisiones. Se espera que estas dos mejoras traigan un incremento en la eficiencia de la gestión del tráfico 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 aerolínea, piloto, u operador) y el proveedor del servicio de navegación aérea deben negociar las trayectorias mediante un proceso de toma de decisiones colaborativo. En esta negociación, es necesaria una forma adecuada de compartir dichas trayectorias. Compartir la trayectoria completa requeriría un gran ancho de banda, y la trayectoria compartida podría invalidarse si cambiase la predicción meteorológica. En su lugar, podría compartirse una descripción de la trayectoria independiente de las condiciones meteorológicas, de manera que la trayectoria real se pudiese calcular a partir de dicha descripción. Esta descripción de la trayectoria debería ser fácil de procesar usando un programa de ordenador —ya que parte del proceso de toma de decisiones estará automatizado—, pero también fácil de entender para un operador humano —que será el que supervise el proceso y tome las decisiones oportunas—. Esta tesis presenta una serie de lenguajes formales que pueden usarse para este propósito. 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. También permiten describir trayectorias tanto de aeronaves tripuladas como no tripuladas, incluyendo aviones de ala fija y cuadricópteros. Algunos de estos lenguajes están estrechamente relacionados entre sí, y organizados en una jerarquía. Uno de los lenguajes fundamentales de esta jerarquía, llamado aircraft intent description language (AIDL), ya había 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 ambigüedad 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 cuadricópteros con el mismo nivel de detalle. Seguidamente, otro lenguaje, denominado intent composite description language (ICDL), se apoya en los dos lenguajes anteriores, ofreciendo más flexibilidad para describir algunas partes de la trayectoria y dejar otras sin especificar. El ICDL se usa para proporcionar descripciones genéricas de maniobras comunes, que después 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 características 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 colaboración con Boeing Research & Technology Europe (BR&TE). También se ha desarrollado un lenguaje para definir misiones en las que interactúan 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 semánticas para describir tareas, restricciones y objetivos relacionados con la misión. En ATM, los movimientos de un avión en la superficie de aeropuerto también tienen que ser monitorizados y gestionados. Otro lenguaje formal ha sido diseñado con este propósito, llamado surface movement description language (SMDL). Este lenguaje no pertenece a la jerarquía de lenguajes descrita en el párrafo anterior, y se basa en las clearances (autorizaciones del controlador) utilizadas durante las operaciones en superficie de aeropuerto. También 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 predicción de trayectorias y a la planificación de misiones. El concepto de trajectory language processing engine (TLPE) se usa en ambas aplicaciones. Un TLPE es una función de ATM cuya principal entrada y salida se expresan en cualquiera de los lenguajes incluidos en la jerarquía descrita en esta tesis. El proceso de predicción de trayectorias puede definirse como una combinación de TLPEs, cada uno de los cuales realiza una pequeña sub-tarea. Se le ha dado especial importancia a uno de estos TLPEs, que se encarga de generar el perfil horizontal, vertical y de configuración de la trayectoria. En particular, esta tesis presenta un método novedoso para la generación del perfil vertical. El proceso de planificar una misión también se puede ver como un TLPE donde la entrada se expresa en MIDL y la salida consiste en cierto número de trayectorias —una por cada aeronave disponible— descritas utilizando FIDL. Se ha formulado este problema utilizando programación entera mixta. Además, dado que encontrar caminos óptimos entre distintos puntos es un problema fundamental en la planificación de misiones, también se propone un algoritmo de búsqueda de caminos. Este algoritmo permite calcular rápidamente caminos cuasi-óptimos que esquivan todos los obstáculos en un entorno urbano. Los diferentes lenguajes formales definidos en esta tesis pueden utilizarse como una especificación estándar para la difusión de información entre distintos actores de la gestión del tráfico aéreo. En conjunto, estos lenguajes permiten describir trayectorias con el nivel de detalle necesario en cada aplicación, y se pueden utilizar para aumentar el nivel de automatización explotando esta información utilizando sistemas de soporte a la toma de decisiones. La aplicación de estos lenguajes a algunas funciones básicas de estos sistemas, como la predicción 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.

Influence of habitat on nest location and reproductive output of Montagu’s Harriers breeding in natural vegetation

We examined distribution and breeding success of semi-colonial Montagu’s Harriers (Circus pygargus) in relation to habitat in Castellón province (eastern Spain). Breeding areas used by harriers at a 1-km2 scale were characterised by having intermediate percentages of scrub cover, their nesting habitat, and also had intermediate coverage of herbaceous crops and non-irrigated orchards. Out of all habitat variables considered, only the percentage of herbaceous crops within 500 m from individual nests had a positive and significant effect on breeding output of the species, suggesting that this habitat may be efficiently used by harriers to forage. Breeding output was also related to laying date and number of breeding neighbours within 500 m around nests, with pairs laying later and having a higher number of breeding neighbours showing lower fledged brood sizes. Number of neighbours (but not laying date) was positively related to scrub cover within 500 m and to cover of herbaceous crops within 2,000 m. Conservation actions for Montagu’s Harrier in the study area should be aimed at preserving areas of scrub with nearby presence of herbaceous crops or natural grasslands. However, habitat improvement for semi-colonial species such as Montagu’s Harrier may not result in a change of species distribution area, and good habitat areas may remain unoccupied, as social factors like presence of conspecifics play an important role in breeding area selection for these species.

The beginning of tourism in La Palma Island: Sixty years of the XX century

The sixties was a time of great interest for tourism development on the La Palma island. Various actions of public and private, as the policy of building a new airport, various tourist resorts, the tourism plan of 1968 or insular government also creating public entity "La Palma, Tourism SA” in 1969, will be the basis for future development of tourism on the island and will result push for private investment in this economic sector. Indeed, in the sixties, private investors had opened two hotels, while at least three others over a hundred beds each, weren´t finished.

La Ciberseguridad como factor crítico en la Seguridad de la Unión Europea

El ciberespacio es un escenario de conflicto altamente complejo al estar en constante evolución. Ni la Unión Europea ni ningún otro actor del sistema internacional se encuentra a salvo de las amenazas procedentes del ciberespacio. Pero los pasos dados desde la UE en el mundo de la ciberseguridad no son en absoluto suficientes. Europa necesita que su Estrategia de ciberseguridad sea realmente capaz de integrar a las diferentes Estrategias nacionales. Es urgente una mayor determinación, unos mayores recursos y unos mejores instrumentos que permitan a la Unión implementar una gestión de crisis y una prevención de ciberconflictos verdaderamente eficaz.

Diques de terremotos cerca de San Salvador

En muchos lugares alrededor de la capital y en las riberas del lago de Ilopango se encuentran diques verticales cortando capas casi horizontales de cenizas. Existen por lo menos seis de estos diques, uno cerca del otro a 200 m al norte de la Ciudad Universitaria en el profundo barranco de mejicanos. La mayor parte de dichos diques consisten en cenizas arcillosas, en la parte central de los diques más gruesos se encuentran pequeños granos de pómez blancos y pedacitos regulares de lava oscura. Otros diques cortan los depósitos de pómez, sedimentados por la acción del agua, en los márgenes del Río Acelhuate cerca del nuevo boulevard hacia el aeropuerto de Ilopango. Uno de estos en la margen oriente del río, tiene forma de un tronco de árbol, cuya raíces se abren hacia abajo. El origen de estos diques esta fuera de dudas,se formaron de la misma manera que los diques de arenisca ya descritos en muchas partes del mundo, especialmente aquellos que cortan las rocas terciarias de la Cordillera de la Costa de California.

Determinar la erosividad de la lluvia en el municipio de Managua en el campo de la Universidad Nacional Agraria 2012-2013

La energía cinética de la lluvia se ha estimado de forma indirecta y por tanto su erosividad, con el uso de fórmulas empíricas a partir de parámetros de lluvia conocidos. La ecuación empírica para la estimación de la energía cinética más utilizada es la de Wischmeier y Smith que ha servido de modelo para la obtención de otras e interviene en el cálculo del factor pluvial de la ecuación Universal de pérdidas de suelo. Los patrones de lluvia fueron registrados durante el periodo de julio a noviembre de los años 2012- 2013, evaluando intervalos de 20 y 30 minutos, elementos que conducirán a calcular la energía cinética y su erosividad para el área de estudio. La recopilación de la información se realizó con mecanismos y metodologías diferentes, por medio del instrumento Disdrómetro laser y Pluviógrafo de la estación meteorológica, del Aeropuerto Augusto C. Sandino, homogenizando en una sola expresión de unidad de medida del sistema internacional, (Mj.mm.ha/h). Obteniendo como resultado, 122 días de observación para el año 2012, con 361 mm acumulados en 40 días lluviosos registrados, para el 2013 se registró 67 días lluviosos de 129 días de observación con 462 mm acumulados. En comparación a la estación meteorológica con la misma cantidad de días lluviosos evaluados, para el 2012 con 237mm acumulado y para el año 2013 con 438 mm. El estudio demuestra que el mayor conteo de gotas de lluvia se muestra entre los rangos de 0.125 mm y 3 mm, distribuidos a medida que la intensidad de la lluvia aumenta el número de gotas contadas es menor en cuanto a su diámetro. Existe correlación entre la intensidad de la lluvia y el diámetro de las gotas en los rangos de 0,125 mm hasta 5 mm, con un r2= 0,759, cuya relación se ve afectada a medida que aumenta la intensidad el número de gotas mayor a 5 mm son muy pocas distribuidas.

Evaluación del riesgo de introducción de plaga en semilla de pastos Brachiaria brizantha A. Rich y Panicum maximun Jacq de origen Brasil, Nicaragua 2014.

Nicaragua importa semilla de pasto con el objetivo de resolver la baja productividad y calidad del pasto. Las especies Brachiaria brizantha y Panicum maximun, son las semilla de pasto de mayor importación en nuestro país, siendo Brasil el país de donde más importamos. Basados en que existen algunas plagas en Brasil que no existen en Nicaragua, se procedió a realizar un análisis de riesgo de plaga, el cual es una herramienta que permite evaluar la entrada, establecimiento, dispersión y manejo del riesgo de la plaga. Las etapas del análisis de riesgo de plaga; se realizó con la recopilación y análisis de información clave de fuente primaria y secundaria como son la lista de plagas asociadas al cultivo de pasto de Brasil, lista oficial de plagas asociadas al cultivo pasto en Nicaragua, diagnóstico fitosanitario en plantaciones de pasto B. brizantha en Nicaragua y los resultados de laboratorio de las semilla de pasto de origen Brasil que ingresaron por el país en el 2014. Este estudio se realizó en un período de 12 meses de Enero a Diciembre del 2014, en la Región Autónoma del Caribe Sur (RACS), en el municipio de El Rama y dos departamentos Chontales y Rio San Juan en los municipios de La Gateada y San Miguelito respectivamente, ya que son representativos, son las zonas de mayor producción de pasto, y en los doce puesto de cuarentena agropecuaria del territorio nacional, El Guasaule, Puerto Corinto, Aduana Central Aérea, Las Manos, El Espino, Peñas Blancas, Teotecacinte, Aeropuerto Internacional Augusto César Sandino, El Rama, El Bluff, San Carlos y San Juan de Nicaragua, que es donde ingresan las importaciones de semilla de pasto de origen Brasil. El muestreo fue al azar, tanto para el diagnóstico fitosanitario como para las importaciones de semilla de pasto de origen Brasil, tomando muestras para ser analizadas en los laboratorios de herbología, entomología, micología, bacteriología y nematología. El diagnóstico fitosanitario, permitió corroborar la presencia de plagas mencionadas en la lista oficial de plagas asociadas al cultivo pasto en Nicaragua y descartar presencias de plagas cuarentenarias en los pasto de nuestro país. En las semilla de pasto importadas de Brasil, se determino la presencia de plagas de interés cuarentenario como son la maleza Commelina benghalensis y nemátodo de punta blanca Aphelenchoides besseyi. En el análisis de riesgo de plaga, se identificaron siete plagas de interés cuarentenario para la especie B. brizantha y noventa y uno plagas para la especie P. maximun, al evaluar cada plaga por la posibilidad de seguir la vía de entrada, se determinaron dos plagas de importancia cuarentenarias para el área del análisis de riesgo de plagas, como son la maleza Commelina benghalensis L. y nemátodo de punta blanca Aphelenchoides besseyi Ch., ya que son plagas consideradas de alto riesgo fitosanitario debido a la posibilidades de sobrevivir, multiplicarse y diseminarse en el ambiente de Nicaragua una vez introducida en nuevas aéreas establecidas, de acuerdo a la evaluación del riesgo de establecimiento y dispersión; es por eso que en ambas plagas se determinaron las opciones del manejo del riesgo para disminuir a niveles adecuados los riesgo de dichas plagas para nuestro país.

Plan de negocio para un hotel de cuatro estrellas en el distrito de San Miguel

El plan de negocios desarrollado tiene como objetivo definir la viabilidad de un proyecto hotelero de categoría cuatro estrellas en el distrito de San Miguel. La investigación se inició con un diagnóstico de la situación del mercado, donde a través del análisis PESTEG se ha identificado un macroentorno favorable para el desarrollo del proyecto y con el análisis de las cinco fuerzas de Porter se determinó la atractividad de la industria hotelera en la ciudad de Lima. Con la investigación de mercado se identificó la tendencia del crecimiento de arribo de turistas a la ciudad de Lima y el crecimiento de la demanda de noches de hospedaje a una tasa promedio de 8% anual durante los últimos diez años, superando al crecimiento del PBI del país. Se realizó una investigación cualitativa donde se determinó que el distrito de San Miguel es favorable para el desarrollo del proyecto, lo cual fue corroborado con las entrevistas realizadas a expertos del sector, quienes también indicaron que existe una alta brecha de inversión hotelera en Lima, que la ubicación específica del proyecto es apropiada para el establecimiento de un hotel de 4 estrellas por su cercanía al aeropuerto, a un sector empresarial no atendido en esta zona y por estar al lado del Centro Comercial Plaza San Miguel. Adicionalmente recalcaron que para el desarrollo de un proyecto hotelero de cuatro estrellas o superior es indispensable ser respaldados por una cadena internacional de hoteles, por lo que se seleccionó para el proyecto a la cadena Hilton.

Curvas de Intensidad, Duración y Frecuencia en la Cuenca Nº68 Nicaragua

El clima es uno de los factores más e studiados a n ivel mundial y el más utilizado para la elaboración de planes de conservación de suelos y agua , construcción de obras hidráulicas que den un mejor uso y aprovechamiento de los recursos naturales. La construcción de C urvas de Intensidad – Duración – Frecuen cia como herramienta para la toma de decisión en el manejo, control y aprovechamiento del exceso de la precipitación es relevante para las zonas productivas y de escases de agua. El Objetivo de la investigación fue analizar el comportamiento de la s curvas IDF en la Cuenca N°68 con diferentes períodos de retorno de 5, 10, 15, 20 y 30 años con duraciones de 5, 10, 15, 30, 60 y 1 20 minutos. Se compararon dos modelos estadísticos Gumbel Tipo I y Aparicio 1997, ambos métodos permitieron es timar la intensidad de precipitación para los diferentes períodos de retorno. Para la selección de las estaciones pluviográficas se tomó como criterio las estaciones que proporcionaran la información necesaria para el periodo analizado 1975 - 1989 (Estación Aeropuerto Augusto C esa Sandino, Estación Tola, Estación Nandaime, Estación Masatepe Campos Azules). Al generar las curvas se presentaron algunos inconvenientes en la E stación Masatepe Campos A zules , esto fue ocasionado por posibles fallas en las estaciones pluviográficas como por ejemplo faltan de tinta en el pluviógrafo , cambio de operador, etc . El método de Gumbel Tipo I es el que nos brinda información más ajusta das a las condiciones del área de estudio ya que la prueba ajuste de bondad ajusto perfectamente los datos al mod elo estadístico mejorando los índices de probabilidad, en cambio el modelo estadístico Aparicio, 1997 sobre estima los valores de intensidad en los diferentes períodos de retornos, esto se observa al comparar los datos analizados con los datos calculados, los cuales presentan porcentaj es de sobrestimación del 7-54 %.

La suerte del Olaya Herrera : es absurdo destruir la pista, opina el Capitán Alvaro Jaramillo

(Artículos periodísticos)

Olaya Herrera para vuelos regionales y terminal sur de transporte : propone el Capitán Jiménez, culebro

(Artículos periodísticos)

No dividir el alma antioqueña

(Artículos periodísticos)

La suerte del Olaya Herrera : abanico de ideas y anhelos

(Artículos periodísticos)

En el José María Córdova : un martes no te cases, pero embárcate

(Artículos periodísticos)

Medellín necesita el Olaya Herrera : un vistazo a una semana con el debate aeronáutico a bordo

Fondo Margaritainés Restrepo