Il Sistema A-SMGCS: Sensori e Fusione dei Dati

rullaggio (taxiways),a quelle di decollo/atterraggio (runways) e ai punti di raccordo tra 
taxiways e runways:dunque è evidente come questo sistema divenga inadeguato in 
condizioni di scarsa visibilità quali presenza di pioggia o nebbia,o in generale nelle ore 
notturne. Inoltre le normative ICAO  (International Civil Aviation Organization) 
impongono, in casi di rischio con visibilità inferiore ai 200 m la mobilità sulle taxiways ad 
un solo aereo per volta causando in questo modo non solo notevoli ritardi per entrambe le 
fasi di atterraggio e decollo ma anche un ingente costo per le compagnie aeree, peraltro 
non ammortizzabile. 
Da queste considerazioni discende l’esigenza di adottare un nuovo sistema per il 
monitoraggio della superficie aeroportuale, denominato A-SMGCS (Advanced Surface 
Movement Guidance and Control System). Uno dei principali obiettivi di tale sistema è il 
mantenimento e la valorizzazione della sicurezza e dell’efficienza dei movimenti a terra 
attraverso l’automazione di semplici funzioni. 
Gli attuali metodi di implementazione delle funzioni del sistema A-SMGCS prevedono 
l’uso di tipologie di sensori eterogenei,al fine di poter individuare e identificare tutte le 
possibili categorie di target che si presentano nell’ambiente operativo in esame. Una 
fondamentale discriminazione è quella tra target cooperanti e target non cooperanti, per la 
cui individuazione sono necessari due tipi di sensori differenti: a questo scopo verranno 
introdotti il Surface Movement Radar (SMR) e la multilaterazione. 
Si capisce dunque la necessità di avere nell’architettura del sistema una parte dedicata 
all’elaborazione dei segnali provenienti da sensori differenti per realizzare la cosiddetta 
Multisensor Data Fusion, in modo da estrarre un'informazione sull’ambiente aeroportuale 
sufficientemente completa per garantire il rispetto delle funzioni dell'A-SMGCS. 
Inoltre l’A-SMGCS si propone di ridurre al minimo il carico di lavoro mentale dei 
controllori di torre,aspetto non secondario dato che lo stress e il conseguente errore umano 
rappresentano una possibile fonte di rischio per la sicurezza; a questo proposito è 
necessaria l’introduzione di una adeguata Human Machine Interface (HMI), che sia in 
grado di presentare al controllore la situazione del traffico in modo non ambiguo e 
prevenire possibili conflitti. 
Infine, è necessario premettere e specificare che il sistema A-SMGCS rappresenta una 
novità in continua evoluzione nell’ambito delle ricerche che riguardano la sicurezza della 
superficie aeroportuale e che ancora non esiste una normativa standard; infatti ICAO e 
 4
EUROCAE (European Organization for Civil Aviation Equipment) presentano diversi tipi 
di funzioni che dovrà implementare l’A-SMGCS, anche se le caratteristiche principali del 
sistema risultano le stesse per entrambi gli enti. Pertanto, in questo documento si farà 
esplicito riferimento alle normative e alle definizioni proposte dall’ICAO. 
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 Il sistema A-SMGCS 
 
 
2.1 Funzioni del sistema 
 
Come già premesso nell’introduzione, per maggior chiarezza,in questo documento si è 
scelto di far esplicito riferimento alle normative ICAO. Secondo questa normativa l’        
A-SMGCS  deve poter implementare sostanzialmente quattro tipi di funzioni: Sorveglianza 
e Identificazione (Surveillance), Controllo (Control), Guida (Guidance), Instradamento e 
Pianificazione (Route planning) [1]. 
Le definizioni dell’ICAO riguardo ogni singola funzione sono [1]: 
 
• Sorveglianza e Identificazione: il sistema deve essere in grado di fornire la 
localizzazione e l’identificazione degli aeromobili, dei mezzi di servizio e degli 
ostacoli. Questi due tipi d’informazione devono consentire al controllore di guidare 
 5
i piloti degli aerei e gli autisti dei veicoli di servizio alle singole destinazioni in 
sicurezza e nel tempo più breve. L’implementazione di questa funzione avviene 
tramite la fusione dei dati provenienti da sensori cooperanti e non cooperanti. 
• Controllo: questa funzione deve gestire i movimenti sulla superficie aeroportuale 
relativi agli aeromobili e ai veicoli di servizio garantendo, con la possibilità di 
prevedere e di risolvere eventuali conflitti, sicurezza ed efficienza. In particolare 
bisogna garantire la giusta separazione dei mezzi ed evitare gli accessi non 
autorizzati alle taxiways e alle runways (le cosiddette “runways incursions”). È da 
rilevare però che la funzione di Controllo non può sostituire completamente il 
controllore, ma rappresenta un importante ausilio automatico per l’analisi,la 
prevenzione e la risoluzione dei conflitti. 
• Guida: sfruttando i dati messi a disposizione dalla Sorveglianza, la funzione di 
Guida fornisce ai piloti degli aeromobili le informazioni necessarie per completare 
il percorso che è stato loro assegnato. È da sottolineare che rispetto al precedente 
sistema, l’automazione di questa funzione consente di operare anche in condizioni 
di scarsa visibilità. 
• Instradamento e Pianificazione: con questa funzione il sistema pianifica il percorso 
migliore da assegnare ad ogni veicolo o velivolo, aumentando l’efficienza 
dell’aeroporto.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.1 - Le 
funzioni del 
sistema A-
SMGCS[17] 
 
        
 6
 2.2 Livelli di automazione 
 
Al contrario del precedente sistema SMGCS,  pressoché manuale, l’A-SMGCS svolge 
le quattro funzioni descritte in precedenza in modo automatico. Nella seguente tabella 
sono riportate le principali differenze tra i due sistemi [4]: 
 
Funzioni              SMGCS             A-SMGCS 
Sorveglianza 
Mediante osservazione visuale 
o assistenza radar in condizioni 
di bassa visibilità 
Localizzazione e identificazione 
dei target mediante multi-sensor 
data fusion 
Controllo 
Manuale/semiautomatico 
gestito dal controllore 
Automatico,con analisi e 
risoluzione dei conflitti 
Guida 
Mediante sistemi di terra fissi e 
aiuti visivi 
Automatico, con aiuti visivi e 
visualizzazione sul cockpit di 
bordo 
Instradamento&Pianificazione 
Manuale, delegata 
all’intelligenza del controllore 
Automatico, con la definizione 
e l’assegnazione ottima dei 
percorsi 
 
Tabella 2.1 – Confronto tra SMGCS e A-SMGCS [4] 
 
I livelli di automazione in cui il sistema A-SMGCS può essere implementato sono quattro 
e ognuno include il precedente [4]: 
 
 
• Sistema di livello I: il sistema effettua Sorveglianza e Identificazione, ovvero riesce 
a localizzare e identificare tutti i mezzi sulla superficie aeroportuale, siano essi 
cooperativi o non cooperativi, in qualunque situazione di visibilità. 
• Sistema di livello II: in questo livello di automazione il sistema deve essere in 
grado di rilevare i possibili conflitti e avvisare il controllore. Oltre a fornire un 
quadro completo del traffico (ottenuto già al livello precedente), il sistema deve 
includere la funzione di Controllo e un modulo di Alerting per avvisare il 
controllore in caso di conflitti reali o potenziali. 
 7
• Sistema di livello III: in questo livello di automazione il sistema implementa anche 
la funzione di Guida, mediante la quale gestisce i supporti preposti alla guida (ad 
esempio luci) per indirizzare il pilota nel pecorso da svolgere. 
• Sistema di livello IV: nel livello di automazione più alto il sistema è in grado di 
pianificare il traffico in modo tale da ottimizzare le risorse dell’aeroporto, 
aumentandone l’efficienza. 
 
Nella tabella seguente è presentato lo sviluppo temporale dell’introduzione delle quattro 
funzioni dell’A-SMGCS in relazione ai quattro livelli di automazione: 
 
 
Periodo 2000-2005 2006-2008 2009-2011 2012-2015 
Livelli I II III IV 
Sorveglianza × × × × 
Controllo  × × × 
Guida  × × × 
Pianificazione  × × 
 
                                Tabella 2.2 – Introduzione dei livelli di automazione [1] 
 
Naturalmente, non tutti gli aeroporti hanno le stesse caratteristiche (densità di traffico, 
condizioni climatiche locali, complessità della geometria) e quindi la scelta del livello di 
automazione del sistema deve tener conto della tipologia dell’aeroporto, nonché del costo 
della tecnologia necessaria per implementare quel dato livello. 
 
 8
 Tipologia di aeroporto Costo 
 
Sorveglianza Controllo  Guida  Pianificazione
 
Piccolo(meno di 20 
movimenti totali nell’ora di 
punta media) 
    
    - 
 
           In parte 
  
 In parte 
 
     - 
 
              - 
 
 
Medio(20-35 movimenti 
totali) 
 
Basso 
 
          Livello 
            I / II 
   Livello 
       II 
Livello 
    II 
      
              - 
Medio con geometria 
complessa o con più di 15 gg 
di bassa visibilità l’anno 
 
Medio 
 
        Livello 
          I / II  
 
   Livello 
       III 
 
Livello 
    III 
 
      Livello 
         III 
Grande(più di 35 movimenti 
totali)  
Alto         Livello 
        III / IV 
   Livello 
       IV 
Livello 
   IV 
     Livello 
         IV 
Tabella 2.3 – Implementazioni del sistema per varie tipologie di aeroporto [1] 
2.3 L’ambiente operativo 
 
L’ambiente in cui il sistema A-SMGCS deve operare è l’intera area della superficie 
aeroportuale che, secondo le SARP (Standards and Recommended Practices) 
dell’ICAO, viene suddiviso in due tipi di aree aeroportuali [4]: 
 
• Area di movimento: include le aree dell’aeroporto destinate alle operazioni di 
decollo, atterraggio e rullaggio degli aeromobili. 
 
• Area di Apron: include i piazzali dove gli aeromobili vengono parcheggiati per 
eseguire varie operazioni quali carico e scarico passeggeri e merci, carico 
carburante e manutenzione. 
 
In entrambi i tipi di aree sono presenti simultaneamente aeromobili, automobili e altri 
tipi di veicoli con diverse funzioni e dimensioni. Insieme ai possibili ostacoli, questi 
rappresentano l’insieme dei target, cooperanti o non cooperanti, che la funzione di 
Sorveglianza deve localizzare e identificare.  
 
 9