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이현웅 ( Hyeonwoong Lee ),이학태 ( Hak-tae Lee ) 한국항행학회 2020 韓國航行學會論文誌 Vol.24 No.6
본 논문은 기록된 항적 데이터를 이용하여 혼잡한 공항의 비행 절차별 위험도를 분석하는 방법론을 제시하고, ADS-B (automatic dependent surveillance-broadcast) 데이터를 기반으로 재생성된 100일 치의 항적 데이터를 사용하여 인천국제공항과 김포국제공항의 비행 절차별 위험도를 분석한 결과를 보여준다. 위험도 분석은 DWC (detect and void well clear) 를 이용하였으며, 이를 통해 비행 절차별로 가장 높은 위험도가 나타나는 구간과 위험 발생이 잦은 구간을 평가하였다. 그 결과, 인천국제공항의 표준계기출발절차 중 RNAV BOPTA 1L의 SI712 - RANOS Fix 구간에서 가장 높은 위험도가 나타났으며, 표준계기도착절차 중에서는 RNAV GUKDO 1N에서는 SI947-DANAN Fix 구간에서 가장 높은 위험도가 나타났다. 또한 김포국제공항의 표준계기출발절차 중에서는 RNAV BULTI 1X의 SS726 - SS727 Fix, 표준계기도착절차 중에서는 RNAV OLMEN 1D의 KAKSO - KALMA Fix 구간에서 가장 높은 위험도가 나타났다. This paper presents a risk assessment methodology for standard flight procedures using recorded automatic dependent surveillance-broadcast (ADS-B) data. Utilizing the proposed methodology, the results of risk analyses in RKSI (incheon international airport) and RKSS (gimpo international airport) using trajectories that are regenerated based on 100 days of ADS-B data are presented. For the risk metric, detect and avoid well clear (DWC) is used. With this index, each procedure was evaluated for the sections with highest level of risk. Among the standard instrument departure (SID) of RKSI, the section between SI712 and RANOS of RNAV BOPTA 1L showed the highest level of risk. For the standard terminal arrival route (STAR) of RKSI, section between SI947 and DANAN of RNAV GUKDO 1N was the one with the highest level of risk. For RKSS, the segment between SS726 and SS727 of RNAV BULTI 1X and the segment between KAKSO and KALMA of RNAV OLMEN 1D showed the highest level of risk among the SIDs and STARs, respectivly.
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류재영 ( Jae-young Ryu ),이현웅 ( Hyeonwoong Lee ),박배선 ( Bae-seon Park ),이학태 ( Hak-tae Lee ) 한국항행학회 2021 韓國航行學會論文誌 Vol.25 No.6
항공 교통량이 증가하는 상황에서 공역의 안전도를 유지하기 위해서는 현재의 공중 충돌 위험도에 대한 면밀한 분석이 선행되어야 한다. 본 논문에서는 무인기의 탐지 회피 시스템을 위해 개발된 위험도 지표인 DWC (detect and avoid well-clear)를 이용해서 2019년에 인천 비행정보구역을 통과한 모든 항공기에 대한 분석을 수행하였다. 항적은 ADS-B (automatic dependent surveillance-broadcast) 데이터를 이용하였으며, 위험도가 높게 나타나는 위치를 파악하고, 공항별, 시기별 국내 공역의 위험도를 분석하였다. 위험도는 교통량이 많은 인천공항과 김포공항 주변, 그리고 8월에 높게 나타났다. 분석 결과는 항로와 절차의 개정, 종사자 교육 훈련 등 각종 항공 안전 증진 활동의 바탕이 될 것으로 기대된다. In order to maintain the safety of the airspace with ever increasing traffic volume, it is necessary to thoroughly analyze the collision risk with the current data. In this study, collision risk analysis was conducted using Detect and Avoid (DAA) Well-Clear (DWC) metrics, risk induces developed for the DAA systems of unmanned aerial vehicles. All flights in year 2019 that flew within the Incheon Flight Information Region (FIR) boundary were analyzed using the recorded Automatic Dependent Surveillance-Broadcast(ADS-B) data. High risk regions as well as trends by airports and seasons were identified. The results indicate that the risk is higher around the congested area near Incheon International Airport and Gimpo International Airport. Seasonally, the risk was highest in August that coincides with the Summer vacation period. The result will be useful for the baseline data for various aviation safety enhancement activities such as revision of routes and procedures and training of the field specialists.
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ADS-B 데이터를 이용한 서울 TMA에서의 DAA Well Clear 기반 위험도 분석
이학태 ( Hak-tae Lee ),이현웅 ( Hyeonwoong Lee ) 한국항행학회 2020 韓國航行學會論文誌 Vol.24 No.6
인천국제공항과 김포국제공항을 포함하는 서울 접근 관제 구역은 하루 1,000여 대의 항공기가 운용되어 혼잡할 뿐만 아니라 북쪽으로 공역이 제한되어있기 때문에, 항공기 간의 적절한 분리 유지를 통한 안전관리가 까다롭고 관제사의 업무 부하가 높은 편이다. 본 연구에서는 최근 3년간의 ADS-B (automatic dependent surveillance-broadcast) 항적 데이터를 기반으로, 관제사의 벡터링이 추가되지 않은 원래 비행계획 상의 항로와 절차를 예측하고, 이를 이용하여 서울 접근 관제 구역 내 항공기 운용의 구조적인 안전도를 분석하였다. 안전 지표로서는 대형 무인항공기의 탐지 및 회피 시스템에 적용하기 위해 개발된 DWC (detect and avoid well clear) 지표가 사용되었으며, 이를 통하여 가장 위험도가 높은 지역들을 판별하였다. 활주로 방향에 무관하게 인천국제공항의 서쪽 지역을 사용하는 이/착륙 절차 주변이 가장 위험도가 높게 나타났다. 이외에 도착 절차들의 합류 지점과 출/도착 절차들의 교차 지점이 상대적으로 위험도가 높게 나타났다. Seoul terminal maneuvering area (TMA) that includes Incheon International Airport (ICN) and Gimpo International Airport is a very congested airspace with around 1,000 daily flights and the airspace blocked at the boundary between Incheon flight information region (FIR) and Pyongyang FIR. Consequently, with frequency radar vectorings, separation assurance in this airspace is complicated thus resulting in higher controller workload. In this paper, the conflict and collision risks in Seoul TMA are analyzed using recorded ADS-B data for past three years. Using the recorded trajectories, original flight plan procesures and routes are reconstructed and the risks are quantified using detect and avoid well clear (DWC) metric that is developed for large unmanned aircraft system. The region west of ICN was found to be the highest risk area regardless of the runway directions. In addition, merge and crossing points between procedures displayed relatively high risks.
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무인항공기 운항의 배속 시뮬레이션을 위한 조종사 의사결정 모델 연구
박승현 ( Seung-hyun Park ),이현웅 ( Hyeonwoong Lee ),이학태 ( Hak-tae Lee ) 한국항행학회 2021 韓國航行學會論文誌 Vol.25 No.1
무인항공기의 운항에 필수적인 탐지 회피 시스템은 침입기를 감지하여 위험을 벗어나는 데에 필요한 선회 또는 상승/하강 기동의 범위를 제시하여 준다. 본 연구에서는 탐지 회피 알고리즘으로 NASA에서 개발한 DAIDALUS (detect and avoid alerting logic for unmanned systems)를 활용하였다. DAIDALUS는 회피 기동의 범위만을 보여주기 때문에, 실제로 기동의 정도와 방향, 그리고 회피 후 원래 경로나 임무로 복귀하는 시점은 무인항공기 조종사의 결정 사항이다. 이는 실제로 조종사가 개입하는 실시간 HiTL (human-in-the loop) 시뮬레이션에서는 유용하나, 조종사의 개입 없이 시뮬레이션을 진행해야 하는 배속 시뮬레이션에서는 조종사의 의사결정 모델이 필요하다. 본 연구에서는 DAIDALUS 결과를 바탕으로 기동하는 조종사의 의사결정 모델을 제시하고 이를 RTCA (radio technical commission for aeronautics) MOPS (minimum operational performance standards)에서 제시하는 표준 조우 벡터를 이용하여 검증하였다. 조우 형상에 따라 최대 위험도가 달라지지만, loss of well clear 상황은 발생하지 않았다. 이러한 모델은 무인항공기가 포함된 대규모 교통량에 대한 배속 시뮬레이션에서 유용하게 활용될 수 있을 것이다. Detect and avoid (DAA) system, which is essential for the operation of UAS, detects intruding aircraft and offers the ranges of turn and climb/descent maneuver that are required to avoid the intruder. This paper uses detect and avoid alerting logic for unmanned systems (DAIDALUS) developed at NASA as a DAA algorithm. Since DAIDALUS offers ranges of avoidance maneuvers, the actual avoidance maneuver must be decided by the UAS pilot as well as the timing and method of returning to the original route. It can be readily used in real-time human-in-the-loop (HiTL) simulations where a human pilot is making the decision, but a pilot decision model is required in fast-time simulations that proceed without human pilot intervention. This paper proposes a pilot decision model that maneuvers the aircraft based on the DAIDALUS avoidance maneuver range. A series of tests were conducted using test vectors from radio technical commission for aeronautics (RTCA) minimum operational performance standards (MOPS). The alert levels differed by the types of encounters, but loss of well clear (LoWC) was avoided. This model will be useful in fast-time simulation of high-volume traffic involving UAS.
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