The prevention of mid-air collision (MAC) has always been a critical safety issue in avi- ation, and with the ever-expanding presence of unmanned aerial systems (UAS), the airspace is becoming increasingly crowded. As such, it is necessary for any air vehicle to be equipped with the correct surveillance technologies, which allow said vehicle to simul- taneously detect the surrounding traffic and to transmit its own presence in the airspace. Automatic Dependent Surveillance-Broadcast (ADS-B) and Flight Alarm (FLARM) con- stitute part of cooperative surveillance technologies; such techniques rely on aircraft broadcasting their own positions, thus ensuring they maintain spatial distance from other traffic. In this thesis, a traffic display system is presented, for which both a fusion algorithm and a feasible traffic display have been developed. The former provides integration between three specific position data sources, which are able to receive ADS-B and FLARM broad- casts, while the latter reflects the conventional information gathered from surrounding air vehicles ADS-B is mandatory for commercial aircraft and its coverage is continuously increasing. As such, data fusion between ADS-B and FLARM presents a unique avenue for research. FLARM is commonly used in general aviation and glider operations; over 40,000 manned aircraft and many unmanned aerial vehicles are already equipped with FLARM, and this number is only set to increase. Thus, a traffic display system validated using the OpenSky Network historical database, which merges both these technologies to consequently display the traffic, offers significant value.

La prevenzione delle collisioni in volo (MAC, Mid-Air Collision) è sempre stata una questione critica di sicurezza nell'aviazione e, con la sempre più ampia presenza dei sistemi aerei senza pilota (UAS, Unmanned Aerial Systems), lo spazio aereo sta diventando sempre più affollato. Pertanto, è necessario che ogni veicolo aereo sia dotato delle tecnologie di sorveglianza corrette, che consentano a detto veicolo di rilevare simultaneamente il traffico circostante e di trasmettere la propria presenza nello spazio aereo. L'Automatic Dependent Surveillance-Broadcast (ADS-B) e il Flight Alarm (FLARM) costituiscono parte delle tecnologie di sorveglianza cooperative; tali tecniche si basano sulla trasmissione delle posizioni degli aeromobili stessi, garantendo così il mantenimento di una distanza spaziale dal traffico aereo circostante. In questa tesi, viene presentato un sistema di visualizzazione del traffico, per il quale è stato sviluppato sia un algoritmo di fusione che un display del traffico. Il primo fornisce l'integrazione tra tre specifiche fonti di dati sulla posizione, in grado di ricevere le trasmissioni ADS-B e FLARM, mentre il secondo rappresenta le informazioni convenzionali raccolte dagli aeromobili circostanti. L'ADS-B è obbligatorio per gli aeromobili commerciali e la sua copertura sta aumentando costantemente. Pertanto, la fusione dei dati tra ADS-B e FLARM rappresenta una strada unica per la ricerca. Il FLARM è comunemente utilizzato nell'aviazione generale e nelle operazioni degli alianti; oltre 40.000 aeromobili e molti aerei senza pilota sono già dotati di un dispositivo FLARM, e questo numero è destinato ad aumentare. Pertanto, un sistema di visualizzazione del traffico, convalidato utilizzando il database storico di OpenSky Network, che combina entrambe queste tecnologie per visualizzare il traffico, rappresenta uno strumento significativo.

Design and implementation of a traffic display system for the ground control segment of an unmanned hexacopter

CIOCCA, FRANCESCO
2022/2023

Abstract

The prevention of mid-air collision (MAC) has always been a critical safety issue in avi- ation, and with the ever-expanding presence of unmanned aerial systems (UAS), the airspace is becoming increasingly crowded. As such, it is necessary for any air vehicle to be equipped with the correct surveillance technologies, which allow said vehicle to simul- taneously detect the surrounding traffic and to transmit its own presence in the airspace. Automatic Dependent Surveillance-Broadcast (ADS-B) and Flight Alarm (FLARM) con- stitute part of cooperative surveillance technologies; such techniques rely on aircraft broadcasting their own positions, thus ensuring they maintain spatial distance from other traffic. In this thesis, a traffic display system is presented, for which both a fusion algorithm and a feasible traffic display have been developed. The former provides integration between three specific position data sources, which are able to receive ADS-B and FLARM broad- casts, while the latter reflects the conventional information gathered from surrounding air vehicles ADS-B is mandatory for commercial aircraft and its coverage is continuously increasing. As such, data fusion between ADS-B and FLARM presents a unique avenue for research. FLARM is commonly used in general aviation and glider operations; over 40,000 manned aircraft and many unmanned aerial vehicles are already equipped with FLARM, and this number is only set to increase. Thus, a traffic display system validated using the OpenSky Network historical database, which merges both these technologies to consequently display the traffic, offers significant value.
Dollinger, Daniel
Zintl, Michael
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
18-lug-2023
2022/2023
La prevenzione delle collisioni in volo (MAC, Mid-Air Collision) è sempre stata una questione critica di sicurezza nell'aviazione e, con la sempre più ampia presenza dei sistemi aerei senza pilota (UAS, Unmanned Aerial Systems), lo spazio aereo sta diventando sempre più affollato. Pertanto, è necessario che ogni veicolo aereo sia dotato delle tecnologie di sorveglianza corrette, che consentano a detto veicolo di rilevare simultaneamente il traffico circostante e di trasmettere la propria presenza nello spazio aereo. L'Automatic Dependent Surveillance-Broadcast (ADS-B) e il Flight Alarm (FLARM) costituiscono parte delle tecnologie di sorveglianza cooperative; tali tecniche si basano sulla trasmissione delle posizioni degli aeromobili stessi, garantendo così il mantenimento di una distanza spaziale dal traffico aereo circostante. In questa tesi, viene presentato un sistema di visualizzazione del traffico, per il quale è stato sviluppato sia un algoritmo di fusione che un display del traffico. Il primo fornisce l'integrazione tra tre specifiche fonti di dati sulla posizione, in grado di ricevere le trasmissioni ADS-B e FLARM, mentre il secondo rappresenta le informazioni convenzionali raccolte dagli aeromobili circostanti. L'ADS-B è obbligatorio per gli aeromobili commerciali e la sua copertura sta aumentando costantemente. Pertanto, la fusione dei dati tra ADS-B e FLARM rappresenta una strada unica per la ricerca. Il FLARM è comunemente utilizzato nell'aviazione generale e nelle operazioni degli alianti; oltre 40.000 aeromobili e molti aerei senza pilota sono già dotati di un dispositivo FLARM, e questo numero è destinato ad aumentare. Pertanto, un sistema di visualizzazione del traffico, convalidato utilizzando il database storico di OpenSky Network, che combina entrambe queste tecnologie per visualizzare il traffico, rappresenta uno strumento significativo.
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