Rizikové plánování ve scénářích městské vzdušné mobility

Abstract

Porucha letadla během letu může vést až k jeho havárii, což představuje možné riziko i pro osoby a majetek na zemi, a to zejména ve městském prostředı́. Vzniku poruchy nelze zcela zabránit, a proto jsou studovány přı́stupy minimalizujı́cı́ důsledky poruchy, a tedy možná rizika. Jednı́m z existujı́cı́ch přı́stupů je plánovánı́ trajektoriı́, které vedou k menšı́m škodám v přı́padě poruchy. Riziko důsledku úplné ztráty tahu během letu může být plně eliminováno bezpečným nouzovým přistánı́m, pokud je v dosahu mı́sto pro přistánı́. V této práci proto navrhujeme novou metodu plánovánı́ trajektoriı́, která nejen zohledňuje riziko, ale také garantuje existenci bezpečné trajektorie nouzového přistánı́ v přı́padě selhánı́ motoru. Dopad navrhovaného řešenı́ pro minimalizaci rizika naplánovaných trajektoriı́ byl empiricky vyhodnocen v simulovaném realistickém městském scénáři. V porovnánı́ s nejkratšı́ trajektoriı́ a trajektoriı́ uvažujı́cı́ pouze riziko, plánuje navržená metoda trajektorie s významně nižšı́m celkovým rizikem. Proto lze na základě v práci dosažených výsledků konstatovat, že navržené plánovánı́ zohledňujı́cı́ riziko s garancı́ bezpečného nouzového přistánı́ je vhodnou metodou plánovánı́ trajektoriı́ pro městskou leteckou mobilitu.

Aircraft in-flight failures cannot be entirely prevented, and they may lead up to a crash of the aircraft. Such a failure poses a risk also to people and properties on the ground, especially in the urban environment. Current state-of-the-art approaches minimize the risk by determining trajectories resulting in less damage in the case of a failure. Thus, they are minimizing the consequences of a failure. However, the risk of an in-flight loss of thrust failure can be eliminated by an emergency landing if a landing site is reachable. Therefore, we propose a novel risk-aware trajectory planning that minimizes risk to people or damage on the ground while an option of safe emergency landing is guaranteed in the loss of thrust. Henceforth, the overall risk is minimized. The proposed method has been empirically evaluated on a simulated realistic urban scenario. A significant risk reduction is achieved compared to the shortest and risk-aware only trajectories, based on the reported results. The proposed risk-aware planning with safe emergency landing seems to be suitable trajectory planning for urban air mobility.