Abuse of deconfliction algorithms for optimal, non cooperative UAV trajectory modifications

This work investigates the future Air Traffic System focusing on Conflict Detection and Resolution (CD&R) methods. Flights increasing number and Unmanned Aircraft Systems overspreading, and their integration into the national airspace, are crucial for the future world and for our work. Both of these issues require the implementation of collision avoidance systems on the aircraft. These systems are meant to detect potential conflicting aircraft and to plan avoiding negotiated maneuvers. Our contribution is to show that when aircraft decisions rely on automated CD&R systems, critical vulnerability may arise. Namely, we show that some aircraft, performing specific forcing trajectories may influence and steer an other aircraft out from its original default route just by means of safety protocols. Several numerical examples are included.

Il seguente lavoro si propone di svolgere un indagine riguardante i metodi anti collisione per velivoli autonomi. Questa ricerca si colloca nell’ambito di due importanti progetti del sistema statunitense ed europeo sulla gestione del traffico aereo. Due sono le ragioni principali che portano alla necessit`a di algoritmi per la definizione autonoma di rotte da parte dei velivoli. Primo elemento `e l’incremento previsto del numero di voli nei prossimi dieci anni, mentre il secondo `e la necessit`a di integrare velivoli senza pilota (UAV) nello spazio aereo. A causa di questi due fattori, si stanno svolgendo diversi studi riguardanti la definizione e il perfezionamento degli algoritmi di Conflict De- tection and Resolution (CD&R). Il nostro contributo `e mostrare l’insorgere di vulnerabilit`a quando i velivoli basano le proprie decisioni su sistemi anti collisione. In particolare, mostriamo come alcuni velivoli possono eseguire determinate manovre di forzatura per pilotare altri su traiettorie differenti da quella di default basandosi esclusivamente su protocolli si sicurezza. Numerosi risultati numerici sono inclusi nel lavoro.