TRABAJO DE FIN DE GRADO EN INGENIERA AEROESPACIAL

TRABAJO DE FIN DE GRADO EN INGENIERÍA AEROESPACIAL METODOLOGÍA OPERACIONAL PARA LA VALIDACIÓN Y EL DISEÑO DE PROCEDIMIENTOS EN AEROPUERTOS CON EL SISTEMA EGNOS Autor: Joaquín Campos Clemente Tutor: Ph. D Israel Quintanilla García Cotutor: Ph. D Pedro Yuste Pérez Fecha: Julio de 2018

2 Índice • 1. Objetivos • 2. Justificación • 3. Sistemas GNSS • 4. Sistemas de aumentación • 5. EGNOS • 6. PBN • 7. Validación • 7. 1. Toma de datos a largo plazo • 7. 2. Toma de datos a corto plazo • 8. Conclusiones

3 1. Objetivos • Estudiar las constelaciones GNSS y los sistemas de aumentación actuales. • Evaluar profundamente las características, funcionamiento, mensajes y servicios de EGNOS. • Conocer la navegación PBN y analizar los requisitos establecidos para los distintos tipos de operaciones. • Realizar las primeras fases del proceso validación de procedimientos tipo APV-I, realizando una toma de datos a largo plazo y otra a corto plazo.

4 2. Justificación • Escenario de tráfico aéreo creciente. • Aumento de las exigencias medioambientales • Gran competencia económica en el sector Figura 1. Evolución global del número de pasajeros transportados en transporte aéreo Necesidad de optimizar las rutas aéreas

5 2. Justificación Figura 2. Comparación Pre-RNAV y Post-RNAV en el aeropuerto de Boston Figura 3. Status actual de implantación de aeródromos con EGNOS

6 3. Sistemas GNSS • GPS-Navstar • GLONASS • Bei. Dou COMPASS • Galileo • Origen civil • Independencia • Interoperable con otros sistemas • Mejora de prestaciones Figura 4. Logotipo de Galileo

7 4. Sistemas de aumentación • ABAS: Basados en la aeronave • GBAS: Basados en tierra • SBAS: Basados en satélites EGNOS Figura 5. Mapa de los sistemas SBAS operativos y planeados

8 5. EGNOS • Sistema SBAS europeo desarrollado por la Comisión Europea, la ESA y Eurocontrol para dar señal de aumentación en el continente europeo. • Destaca el servicio Safety of Life, de gran precisión que permite el cumplimiento de los requisitos PBN. Figura 6. Estructura de EGNOS

9 6. PBN • La navegación basada en prestaciones representa la evolución en la navegación aérea dejando atrás la navegación convencional punto a punto para avanzar hacia una navegación basada en rendimiento. • Requisitos • Precisión: diferencia entre la posición real y la estimada. • Integridad: capacidad del sistema de alertar de su propio mal funcionamiento. • Continuidad: probabilidad de que el sistema funcione durante el desarrollo de una operación de vuelo. • Disponibilidad: probabilidad de que un usuario se capaz de utilizar el sistema de navegación en un lugar y tiempo concretos.

10 6. PBN • Requisitos Tipo de operación Exactitud horizontal 95% Exactitud vertical 95% Integridad Continuidad Disponibilidad En ruta (baja densidad) 2 NM N/A 10 -7 / h 10 -8 / h - 10 -4 / h 0. 99 - 0. 99999 En ruta (terminal) 0. 4 NM N/A 10 -7 / h 10 -8 / h - 10 -4 / h 0. 99 - 0. 99999 NPA 220 m N/A 10 -7 / h 10 -8 / h - 10 -4 / h 0. 99 - 0. 99999 APV-I 16 m 20 m 1 -2 x 10 -7 por aproximación 1 -8 x 10 -6 en 15 s 0. 99 - 0. 99999 APV-II 16 m 8 m 1 -2 x 10 -7 por aproximación 1 -8 x 10 -6 en 15 s 0. 99 - 0. 99999 Aprox. CAT-I 16 m 4 -6 m 1 -2 x 10 -7 por aproximación 1 -8 x 10 -6 en 15 s 0. 99 - 0. 99999 Tabla 1. Requisitos atendiendo al tipo de operación

11 7. Validación • El proceso se distribuye en tres etapas: • Toma de datos a largo plazo (Diciembre de 2017 a mayo de 2018) • Toma de datos a corto plazo (18 a 22 de junio de 2018) • Ensayos de vuelo

12 7. 1. Toma de datos a largo plazo • Precisión (m) Dic-17 Ene-18 Feb-18 Mar-18 Abr-18 May-18 HNSE 0, 6 0, 7 0, 6 VNSE 0, 9 1, 0 1, 1 1, 0 Tabla 2. Resultados obtenidos de precisión Límite OACI Exactitud horizontal 95% Exactitud vertical 95% APV-I 16 m 20 m Tabla 3. Requisitos de precisión horizontal y vertical

13 7. 1. Toma de datos a largo plazo • Integridad Figura 7. Histograma índice de seguridad horizontal Límite OACI APV-I Figura 8. Histograma índice de seguridad vertical Integridad Dic-17 Ene-18 Feb-18 Mar-18 Abr-18 May-18 HSI ≤ 1 HSI 0, 29 0, 46 0, 31 0, 30 0, 27 0, 33 VSI ≤ 1 VSI 0, 32 0, 63 0, 35 0, 37 0, 33 0, 39 Tabla 4. Límites índices de seguridad Tabla 5. Resultados índices de seguridad

14 7. 1. Toma de datos a largo plazo • Continuidad Figura 9. Mapa de riesgo de continuidad Límite OACI APV-I Riesgo de continuidad (evento/15 s) 1 -8 x 10 -6 Tabla 6. Límite riesgo de continuidad Resultados Continuidad Dic-17 Ene-18 Feb-18 Mar-18 Abr-18 May-18 Riesgo de continuidad (evento/15 s) ≤ 1 x 10 -5 ≤ 1 x 10 -4 ≤ 1 x 10 -4 Tabla 7. Resultados obtenidos riesgo de continuidad

15 7. 1. Toma de datos a largo plazo • Disponibilidad Figura 10. Mapa de disponibilidad Límite OACI APV-I Porcentaje Disponibilidad – 99 99, 999% Tabla 8. Límite % de disponibilidad Disponibilidad (%) Dic-17 Ene-18 Feb-18 Mar-18 Abr-18 May-18 PRN 120 99, 97 99, 89 99, 98 99, 95 99, 94 PRN 136 99, 99 99, 94 99, 90 99, 97 PRN 120 ó PRN 136 100 100 100 Tabla 9. Resultados obtenidos disponibilidad

16 7. 1. Toma de datos a largo plazo • Conclusión de los resultados obtenidos Requisito Resultado Precisión Integridad Continuidad Disponibilidad Tabla 10. Resultados obtenidos a largo plazo

17 7. 2. Toma de datos a corto plazo Figura 11. Mapa de disponibilidad Figura 12. Mapa de continuidad

18 7. 2. Toma de datos a corto plazo Figura 13. Mapa de nivel de protección horizontal Figura 14. Mapa de nivel de protección vertical

19 7. 2. Toma de datos a corto plazo Figura 15. Gráficas de la precisión y nivel de protección horizontal Figura 16. Gráficas de la precisión y nivel de protección vertical

20 7. 2. Toma de datos a corto plazo • 18 de junio de 2018 Parámetro Resultado día 18 de junio de 2018 Disponibilidad ≥ 99, 9 % Riesgo de continuidad ≤ 1 x 10 -4 HPE aprox. 0, 8 m HPL (HPL aprox. ) ≤ 15 (7, 0 m) HSI aprox. 0, 114 VPE aprox. 1, 6 m VPL (VPL aprox. ) ≤ 25 (12, 0 m) VPI aprox. 0, 133 Tabla 11. Resultados obtenidos a corto plazo el 18 de junio de 2018

21 7. 2. Toma de datos a corto plazo • 19 de junio de 2018 Parámetro Resultado día 19 de junio de 2018 Disponibilidad ≥ 99, 9 % Riesgo de continuidad ≤ 1 x 10 -4 HPE aprox. 0, 6 m HPL (HPL aprox. ) ≤ 15 (7, 0 m) HSI aprox. 0, 085 VPE aprox. 1, 6 m VPL (VPL aprox. ) ≤ 25 (12, 5 m) VPI aprox. 0, 128 Tabla 12. Resultados obtenidos a corto plazo el 19 de junio de 2018

22 7. 2. Toma de datos a corto plazo • 20 de junio de 2018 Parámetro Resultado día 20 de junio de 2018 Disponibilidad ≥ 99, 9 % Riesgo de continuidad ≤ 1 x 10 -4 HPE aprox. 0, 7 m HPL (HPL aprox. ) ≤ 15 (7, 0 m) HSI aprox. 0, 100 VPE aprox. 1, 4 m VPL (VPL aprox. ) ≤ 25 (11, 0 m) VPI aprox. 0, 127 Tabla 13. Resultados obtenidos a corto plazo el 20 de junio de 2018

23 7. 2. Toma de datos a corto plazo • 21 de junio de 2018 Parámetro Resultado día 21 de junio de 2018 Disponibilidad ≥ 99, 9 % Riesgo de continuidad ≤ 1 x 10 -4 HPE aprox. 0, 7 m HPL (HPL aprox. ) ≤ 15 (8, 0 m) HSI aprox. 0, 087 VPE aprox. 1, 5 m VPL (VPL aprox. ) ≤ 25 (11, 5 m) VPI aprox. 0, 130 Tabla 14. Resultados obtenidos a corto plazo el 21 de junio de 2018

24 7. 2. Toma de datos a corto plazo • 22 de junio de 2018 Parámetro Resultado día 22 de junio de 2018 Disponibilidad ≥ 99, 9 % Riesgo de continuidad ≤ 1 x 10 -4 HPE aprox. 0, 7 m HPL (HPL aprox. ) ≤ 15 (8, 0 m) HSI aprox. 0, 087 VPE aprox. 1, 3 m VPL (VPL aprox. ) ≤ 25 (12, 5 m) VPI aprox. 0, 104 Tabla 15. Resultados obtenidos a corto plazo el 22 de junio de 2018

25 7. 2. Toma de datos a corto plazo • Conclusión de los resultados obtenidos Requisito Resultado 18 -jun-18 Resultado 19 -jun-18 Resultado 20 -jun-18 Resultado 21 -jun-18 Resultado 22 -jun-18 Precisión Integridad Continuidad Disponibilidad Tabla 16. Resultados obtenidos a corto plazo

26 8. Conclusiones • Los primeros pasos del proceso de validación han resultado satisfactorios, quedando pendiente la fase de ensayos de vuelo. • Se ha demostrado que es posible la implementación de procedimientos con EGNOS, a pesar de la falta de cumplimiento del requisito de continuidad. • La realización de este trabajo está altamente justificada debido al auge de la navegación basada en prestaciones y al estado actual de implementación en España.

27 FIN Gracias por su atención