Akıllı uçuş haritaları yönetim sistemi tasarımı: II. faz geliş ve yaklaşma haritalarının üretimi ve standartlaştırılması

Abstract

Havacılığın günümüz teknolojisi yanı sıra yakın gelecek öngörüleri de göz önüne alınarak hem insanoğlu yaşamı içerisindeki rolü hem diğer ulaşım yöntemlerine göre önemi değerlendirildiğinde; insanlık adına önemini ve gündelik yaşantı içerisindeki rolünü artırarak devam edeceğini tahmin etmek kabul edilebilir bir gerçektir. Gelişen teknoloji ile birlikte havacılık da diğer dallar gibi sürekli bu değişime adapte olmuştur. Yakın gelecekte, küresel ısınma, yapay zekanın gelişimi, fosil yakıt kullanımına karşı daha çevreci teknolojilerin alanda söz sahibi olmaları gibi birçok gelişme havacılığın cevap vererek adapte olması gereken konular arasında yer almaktadır. Bu değişim için çalışmalar da aynı hızla devam ederken farklı bir yapı içerisinde olsa da havacılığın hayatımızdaki yeri artarak var olmaya devam edeceği bir gerçektir.Havacılık, Wright kardeşlerin gerçekleştirdikleri uçuş sonrası bugünkü bildiğimiz uçak tasarımlarına doğru yönelirken, dünya savaşları sonralarında ise altın çağlar geçirerek ciddi ivmeler kazanmıştır. Savaşlar sonrası kazanılan ciddi tecrübe ve birikim ise takip eden yıllarda sivil havacılık adına katkı sağlayarak ICAO, FAA, IATA, ECAC gibi bugünkü ana havacılık organizasyonlarının kurulmasına temel oluşturmuştur.Havacılıkta, ilk uçuşlar görüş limiti ile kısıtlı bir şekilde icra edilebilmiştir. Pilotların yer kaynaklı yardımcıları baz alarak belirli mesafelerde uçabiliyor olmaları doğal olarak hem yeni teknolojiler ile uzun mesafeli uçuşları gerçekleştirilebilmesini sağlayacak yeni araçların ihtiyacını doğurmuş hem de bu alanda teknolojik gelişmelerin yaşanırken pilotların seyrüsefer esnasında yersel yardımcılar olmadan da uçabilmelerine olanacak sağlayacak bugünkü uçuş haritalarının gelişimi sürecini başlatmıştır.Günümüzde havacılıkta sayılı uçuş haritası üreticisi firma bulunmaktadır. Buna neden olarak gösterilebilecek maddelerin en başında işin ciddi bir bilgi birikimi ve tecrübe üzerine ancak bina edilebilmesi gösterilebilir. Havacılıkta ilk öncelik her zaman emniyet olmak durumundadır ve havacılık adına bugün ulaşılmış olan seviye, alanda yaşanan birçok tecrübe üzerine inşa edilmiştir. Günümüzde uçuş haritaları temini için havayollarının başvurduğu iki ana tedarikçi Amerikan menşeli Jeppesen ve Alman menşeli Lufthansa Systems firmalarıdır. Jeppesen firması halihazırda bir uçak üreticisi olan BOEING firması çatısı altında iken Lufthansa Systems ise dünyada halihazırda bilinen sayılı havayolu firmaları arasında gösterilebilecek Lufthansa çatısı altındadır. Uçuş haritalarını tedarik eden bu iki firmanın da havacılığın lokomotif firmaları çatısı altında olması tesadüf değildir. Uçuş haritaları üretimi alanında öncü kabul edilebilecek Jeppesen firması uçuşa henüz başlanıldığı ve yersel yardımcılar kullanılarak uçuşun sağlanılabildiği yıllarda, bir pilotun uçuşlarında tuttuğu ve zaman içerisinde ciddi bir birikime dönüşen notlar üzerine bina edilmiş bir birikimin sonucunda ortaya çıkmıştır. Bu birikim öyle bir noktaya ulaşmıştır ki havayollarının ürettiği haritalar bu seviyeye ulaşmaktan uzak kalmış ve pilotlar tarafından da havayolunun ürettiği haritalar yerine bu birikim tercih edilebilmiştir.Günümüzde bir havayolu operatörünün bir uçuş operasyonu gerçekleştirilebilmesi olmazsa olmaz maddelerinin başında yeterli yakıta sahip bir uçak, deneyimli bir pilot ve uçak ve pilot için gerekli olan navigasyon bilgisi sayılabilir.Uçuşun ana parçası olan navigasyon bilgisi hem sayısal olarak uçağa yüklenerek uçağın uçuş yönetim sistemi tarafından okunur ve pilotun ciddi anlamda iş yükünün azaltmasına yardımcı olurken aynı bilgi pilotlar tarafından da anlaşılabilecek bir form olan uçuş haritalarına dönüştürülür. Günümüz teknolojisinde bir uçuş, her ne kadar otopilot modunda gerçekleştiriliyor olsa dahi pilotun süreci sürekli takip etmesi, uçağın beklediği birçok verinin pilot tarafından temin edilmesi ve bu aşamalar esnasında da pilotun uçuş haritalarından destek alması gerekmektedir.Bu tez kapsamında havacılığın temel taşları arasında yer alan uçuş haritalarının üretimi süreci incelenecek ve ikinci faz kapsamında yer alan geliş ve yaklaşma haritalarının üretimi konuları tamamlanarak genel anlamda üretim sürecinin nasıl standartlaştırılabileceği incelenecektir. Bu sürecin otomasyon ile ne derece standartlaştırılabileceği de incelenirken gelecekte sürecin ne yönde ilerleyeceği de öngörülmeye çalışılacaktır. Uçuş haritaları üretimi yine ilk fazda olduğu üzere ArcMap yazılımı üzerinde gerçekleştirilmiştir ancak işlemin otomasyonu için python dili kullanılmıştır.

Aviation has always been a dream for the humanity until the 19th century and after the Wright brothers' major breakthrough the way of aviation change its way with the development of the technology and currently turn from dream to part of our daily life and become one of the unchangeable reality for us. Nowadays, aviation is more accessible and safer and with the current development trend of technology, it is very clear to say its role in our life will be increased. We can expect to see it in very different shapes according to its current form in the near future.After the Wright brothers' flight, the approach for the design of the aircraft has been changed and started to head towards to reach its current form and also the world wars seriously affected aviation in a good way and aviation gained serious momentum. The golden age of aviation occurred at these dark times for humanity and race for aviation between countries even jump to space. During the world wars, a lot of technology has been developed for aviation and these serious developments and experience ended with the development of civil aviation and civil aviation authorities like ICAO, FAA, ECAC, IATA.In aviation, the first flights were limited to the limit of visibility. Pilots were using known roads, mostly railways to reach from A to B and with the time notes for the routes started to be taken and with more flights more routes become available but the fact that pilots can fly at certain distances on the basis of their ground-based aids and it was risky to use unknown paths. This limited reality has naturally triggered the need for new equipment that will enable long-distance flights. Besides the equipment developments, there was a need for aeronautical charts to give pilots required information like navigation systems, routes, terrain, obstacles or communication facilities to handle long distance flights.Nowadays, aviation has a limited number of aeronautical map manufacturers. For aviation safety is the main priority and precautions which were taken for safety made flying safest mode of the transportation so that can be shown as a reason to why the number of manufacturers in this area is very limited. These companies have serious knowledge and gained a lot of experience in this area. Nowadays, the two main suppliers in this area are American-based Jeppesen and Lufthansa Systems of German origin. These two companies origin also comes from the two main actors in the aviation field. Jeppesen is a company of one of the main aircraft manufacturer company that leads in this area, BOEING and the other aeronautical map supplier, Lufthansa Systems is an information technology service provider of Lufthansa Group which is another big actor at the aviation. It's not a surprise or coincidence that two main actors for aeronautical map service are under the root of locomotive companies of aviation. Jeppesen, which could be considered as a pioneer in the production of aeronautical charts, was created by a pilot, Elrey Borge Jeppesen, who was taking great informative notes about all the routes which he was flying and was the first to make aeronautical charts. The first aim of Captain Jeppesen was not commercial and it was only for personal use but other pilots quickly see the benefits of this product and with the time he quit his job as a captain and started to make aeronautical charts and expanded the production to worldwide.For an airline operator, it can be said that there are three main components to be able to carry out a flight operation, an aircraft with sufficient fuel, a pilot, and the navigation information required for the aircraft and the pilot. Digital aeronautical information is being used by the FMC to fly at the desired route with required performance parameters and the aeronautical maps which is another form of aeronautical data which can be used by pilots to control the flight by any means necessary and reduce their workload seriously. Currently, at flights, a lot of flight phases can be carried out by the autopilot mode but while at this mode aircraft expect inputs from pilots so for control of the flight and any other information that can be needed, aeronautical charts support pilots during all phases from taxi at departure airport to taxi at destination airport.Within the scope of this thesis, the process of production of aeronautical charts will be examined with the arrival and approach phases of the flight centred as a second phase of the thesis and the phases for the terminal charts which are being used from departure to landing will be completed. For aeronautical chart production, all standards have been determined by ICAO but these terms are as a suggestion for responsible aviation authorities and from one country to another we can see different areas at aeronautical charts. For a pilot, being able to read all countries' AIP is a redundant effort and hard task but companies like Jeppesen, Lufthansa Systems make this issue more clear and produce every aeronautical chart at the same standard. Being able to reach all AIP, at the same standard is the key factor for an airline operator to use in flight operation and currently, most of the airlines use one of two service providers which makes these companies controller of the very huge area.At the first phase of the project, a system to gather and populate digital aeronautical information, the system to convert this information to aeronautical maps was established and departure charts produced and delivered to pilots with the developed application but there was not much aviation knowledge for aeronautical chart production at the beginning phase as departure charts. After this phase, mass production of Turkish AIP shows the correct path for the production, needs at the stages, correct approach to detailed cases and even showed a way to make this mass production autonomous. At the beginning stage, there was an only production-ready solution as ESRI for aeronautical chart production. ESRI Aeronautical Solution was offering a structure for the custom specifications at production. Cartographic layer representation can be shown at any GIS software but ESRI already has an aviation centred approach, standards and also label creation feature that no other software has. At the mass production with the second phase for Turkey, chart production phases investigated in detail and ways to minimize production time was researched. Due to ESRI support VB and python languages inside the software, a lot of scripts used to create most of the components of the aeronautical charts and python is chosen by ESRI to continue as the main language. New python tools made a lot of parts to be able to speak directly with the aeronautical database and according to ICAO standards beside cartographic specifications that ESRI Aeronautical Solution has and used at first phase, also the creation of the aeronautical chart documents become autonomous via python language. ESRI's arcpy library is able to speak a lot of components of the map documents and also with this library any element creation at the layout side like dynamic tables, graphical drawings are possible.The first phase of the project was mainly focused on the production system but with the second phase, creation of the aeronautical charts reach to a different level and also further cases investigated at this stage. To fill the gap for the terminal charts which begin from the taxi at the departure airport and finished with the same type at the destination, this phase was required. After this stage, all necessary system components for the mass and autonomous production will be clear and the system can be revised according to this new knowledge.