Aircraft 4D Trajectory Model for Air Traffic Control Simulator

This paper presents air traffic control simulation model for generating 4D trajectory, and aircraft dynamic model based on 4D trajectory information. With aircraft parameters from BADA and Total Energy Model, the trajectory is defined through modified Bezier curve and the simulation supports two aircraft control methods based on controlled time of arrival (CTA) or airspeed. The simulation results shown that flight time and path were almost identical to the defined trajectory, and derived the differences of each control methods according to wind conditions. Based on the simulation model developed in this study, it is expected to be applied to various air traffic management researches. Future studies will focus on applying optimization techniques in order to minimize the difference between generated trajectories and actual flight routes. This work will increase utilization of developed simulation futhermore.

항공교통관제 시뮬레이션을 위한 항공기 4D 궤적모델 개발

본 논문에서는 입력된 비행계획을 바탕으로 4차원 궤적을 생성하고, 이 궤적정보를 기반으로 항공기 운동을 나타내는 시뮬레이션 모델을 개발하였다. 4차원 궤적은 BADA에서 제공하는 항공기 성능 계수와 Total Energy Model 및 베지에 곡선을 활용하여 모델링 하였으며, CTA (cntrolled tme of arival) 및 속도를 기준으로 하는 두 가지 항공기 제어 방식을 제안하였다. 시뮬레이션 결과 비행시간 및 경로에 대하여 정의된 궤적과 거의 일치하였으며, 바람 조건에 따른 각 제어 방식 별 차이점을 도출하였다. 본 연구에서 개발된 시뮬레이션 모델을 기반으로, 다양한 항공교통관리 분야 연구에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 향후 연구로 실제 항공기가 운항한 경로와 베지에 곡선간의 차이를 줄이기 위해 최적화 기법을 도입할 필요가 있으며, 이를 통해 개발된 시뮬레이션의 활용도를 높일 수 있다.