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Développement d'une plateforme de communication sol-air pour les systèmes avioniques du futur

Hadrien Farineau

Master's thesis (2023)

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Abstract

ABSTRACT As the density of air traffic increases in the coming years, System Wide Information Management (SWIM) is recognized to be an emerging technology that will be widely exploited in aviation industry in a near future. This system will enable responses to unexpected events during flights. However, the ground-to-aircraft communications infrastructure for data exchange has yet to be deployed. Meanwhile, the need for improvements in terms of integration of these new data in the cockpits has been raised. Faced with the large amount of data made available, their presentation on the on-board displays is crucial. In this research work we developed a platform, called SWIMAIR, for SWIM message exchange and filtering, which can be linked with interface creation software. This is made possible by the use of the SWIFT portal provided by the Federal Aviation Administration (FAA) and offering access to SWIM data. The main functions of the platform allow the acquisition of messages from the portal, their analysis based on the comparison of the XML nodes with the applied filters, and their sending via a data link based on TCP/IP sockets. A publisher-subscriber air-ground network connectivity is thus established in order to guarantee the reception of messages concerning the aircraft. Characterization of the developed platform has been carried out via the test of the quantity of messages analyzed and received by the aircraft in airports of different sizes. More than 30,000 messages per minute are processed by the platform and messages of interest are extracted according to the filters applied. For example, it will allow us to feed the interfaces with more than 1,000 messages per minute when used in an optimal context, focusing on flights between major airports during peak hours. The performance study shows that the platform has little impact on message routing over time. This work is the starting point for a series of human factors studies on the creation and integration of new interfaces based on SWIM data.

Résumé

RÉSUMÉ Face à l’augmentation de la densité du trafic aérien dans les années à venir, la gestion de l’information à l’échelle du système (SWIM) apparaît comme une technologie émergente qui sera largement exploitée dans l’industrie aéronautique à l’avenir. Ce système permettra de répondre à des événements imprévus pendant les vols. L’infrastructure de communication entre le sol et l’avion pour assurer l’échange des données n’est cependant pas encore déployée. Parallèlement, la nécessité d’améliorer l’intégration de ces nouvelles données dans les cockpits a été soulevée. Face à la grande quantité de données rendues disponibles, leur présentation sur les affichages de bord est cruciale. Ce travail de recherche a permis de développer SWIMAIR, une plateforme d’échange et de filtrage de messages SWIM, pouvant être liée avec des logiciels de création d’interfaces. Ceci est permis par l’utilisation du portail SWIFT mis à disposition par l’Administration fédérale de l’aviation (FAA) et offrant l’accès aux données issues du SWIM. Les principales fonctions de la plateforme permettent l’acquisition des messages auprès du portail, leur analyse basée sur la comparaison des noeuds XML avec les filtres appliqués, et leur envoi au travers de sockets TCP/IP. Une communication éditeur-abonné est ainsi instaurée afin de garantir à l’avion la réception des messages le concernant. La caractérisation de la plateforme développée a été réalisée par le biais d’un test de la quantité de messages analysés et reçus par l’avion dans des aéroports de différentes tailles. Elle nous permet ainsi de traiter plus de 30 000 messages par minute et d’en extraire des messages d’intérêt en fonction des filtres appliqués. Elle permettra par exemple d’alimenter les interfaces avec plus de 1 000 messages par minute lors de son utilisation dans un contexte optimal, s’intéressant à des vols entre des aéroports majeurs lors des heures de pointe. L’étude des performance montre le faible impact temporel de la plateforme sur l’acheminement des messages. Ce travail constitue ainsi le point de départ d’une série d’études en facteurs humains sur la création et l’intégration de nouvelles interfaces se basant sur les données issues du SWIM.

Department: Department of Electrical Engineering
Program: Génie électrique
Academic/Research Directors: Guchuan Zhu and Philippe Doyon-Poulin
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/54138/
Institution: Polytechnique Montréal
Date Deposited: 13 Nov 2023 10:54
Last Modified: 14 Nov 2023 08:00
Cite in APA 7: Farineau, H. (2023). Développement d'une plateforme de communication sol-air pour les systèmes avioniques du futur [Master's thesis, Polytechnique Montréal]. PolyPublie. https://publications.polymtl.ca/54138/

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