Avis de soutenance - doctorat - Thanh TRAN
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Ecole doctorale 472
France (Online)
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Soutenue par
Thanh TRAN
Simulation des mouvements au sol aéroportuaires par modélisation multi-agents et apprentissage profond par imitation
Cette thèse aborde la complexité croissante des mouvements au sol dans les aéroports, due à la demande aérienne toujours plus forte qui provoque des goulets d'étranglement, des retards importants et des impacts environnementaux. Elle propose un cadre de simulation à haute fidélité fondé sur les données, remédiant notamment à la simplification excessive du comportement de roulage des pilotes et des actions des contrôleur–facteur limitant la précision des modèles actuels. L'étude introduit ainsi une application innovante de l'apprentissage profond par imitation pour modéliser avec finesse et incertitude les vitesses de roulage individuelles, capturant fidèlement les réactions des pilotes grâce à l'observation dynamique du trafic environnant. Sur cette base, la recherche met en place un environnement de simulation multi‑agents intégrant ces comportements appris à un modèle de logique des contrôleurs au sol, dérivé de l'analyse d'interventions historiques du contrôle aérien pour apprendre la gestion des conflits et l'application des séquences de piste. Les applications pratiques se manifestent par l'amélioration du traitement en temps réel des données de surveillance pour le jumeau numérique aéroportuaire via la désincrustation des trajectoires. La simulation sert également à optimiser la vitesse de roulage en vue de réduire la consommation de carburant grâce à l'apprentissage par renforcement, contribuant ainsi à des opérations aéroportuaires plus écologiques. En offrant une représentation plus réaliste de la dynamique du trafic au sol, cette recherche fournit un outil robuste pour l'analyse prospective avancée de scénarios "et si", contribuant in fine à renforcer la sécurité, l'efficacité et la durabilité de la gestion aéroportuaire.
High-fidelity simulation of airport ground movements by agent-based modeling and deep imitation learning
This thesis addresses the increasing complexities of airport ground movements, driven by the escalating demand for air traffic that leads to significant bottlenect, delays and environmental impacts. It develops a high-fidelity, data-driven simulation framework, specifically tackling the oversimplification of pilot taxiing behavior and ground controller actions in existing models, which limits simulation accuracy. This study contributes a novel application of the deep imitation learning framework to accurately model the nuanced and uncertain nature of individual aircraft taxiing speeds, effectively capturing realistic pilot responses by dynamic observations of the surrounding traffic. Building on this, the research then implements an integrated agent-based simulation environment. This environment seamlessly combines these learned aircraft behaviors model with model of ground controller logic, which is based on the data analysis of historical air traffic control interventions and learns how ground controllers manage conflict and enforce runway sequences. The resulting framework's practical applications are demonstrated through its ability to enhance real-time surveillance data processing for airport digital twin by de-noising trajectories. The simulation also serves as an environment to optimize aircraft taxiing speed for fuel consumption reduction through a reinforcement learning approach, contributing to greener airport operations. By providing a more realistic representation of ground traffic dynamic, this research offers a robust tool for advanced "what-if" scenario analysis, ultimately contributing to improved safety, efficiency, and sustainability in airport management
Directeur de thèse :
Marc BUI
Unité de recherche :
Archéologie et Philologie d'Orient et d'Occident
Membres du jury :
- Directeur de thèse : Marc BUI
- Co-encadrant de thèse : Thinh-Duc PHAM , Assistant professor (Vin University)
- Examinateur : Soufian BENAMOR , Professeur (Laboratoire Li-PaRAD(EA 7432) - Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines)
- Examinateur : Sameer ALAM , Associate professor (Nanyang Technological University)
- Examinateur : Vu DUONG , Professeur (Vin University)
- Rapporteur : Yanjun WANG , Professeur (Nanjing University of Aeronautics and Astronautics)
- Rapporteur : Michael SCHULTZ , Professeur (Universität der Bundeswehr München)
Diplôme :
Doctorat Systèmes intégrés, environnement et biodiversité
Spécialité de soutenance :
Informatique, mathématique et applications