Optimisation de graphes sous contrainte géométrique : création d'un réseau de routes aériennes pour un contrôle Sector-Less

Alors que le systeme de gestion du trafic aerien arrive a saturation, de nouveauxconcepts sont etudies afin de trouver une alternative. Cette these s'applique a verifier la validite d'un de ces nouveaux concepts, le concept Sector-Less qui envisage un controle des aeronefs par flux, c'est-a-dire depuis leur aeroport de depart jusqu'a leur aeroport d'arrivee, par opposition au controle actuel effectue par zone geographique. La validation est faite a travers la construction et la validation d'un reseau de routes aeriennes adapte a ce concept. La definition de ce nouveau reseau est donnee uniquement en fonction des contraintes imposees par le concept Sector-Less, sans utiliser de base preexistante. Ce reseau initial de routes est optimise par deux meta-heuristiques differentes, recuit simule et algorithme genetique. Le processus d'optimisation vise a minimiser la longueur de la trajectoire pour chaque flux d'aeronefs. Il integre en particulier des algorithmes dynamiques de calcul des plus courts chemins dans un graphe. Pour prendre en compte les capacites de navigation des aeronefs, deux techniques ont ete utilisees pour integrer au processus d'optimisation des contraintes geometriques. La premiere technique consiste a exprimer les contraintes geometriques directement a travers la structure du graphe et a utiliser les algorithmes classiques pour calculer les plus courts chemins. La seconde est basee sur un nouvel algorithme permettant, sans alterer le graphe, de calculer une approximation des plus courts chemins. Le reseau de routes ainsi construit est teste du point de vue gestion du trafic aerien en simulant, a l'aide d'un simulateur de trafic en temps discret, le trafic dans l'espace aerien europeen sur une journee complete. L'evaluation estime en particulier la charge de travail des controleurs aeriens. L'analyse des resultats montre que le concept Sector-Less, tel qu'il est actuellement propose, ne peut pas ˆetre mis en oeuvre. ABSTRACT : Taking into consideration the fact that the current air traffic management system is becoming saturated, new concepts are being developed in order to find an alternative. The aim of this thesis is to verify the validity of one of these new concepts, the Sector-Less concept, which envisages the control of aircraft from their departure to their destination as opposed to the current control which is done geographically. The process of validation is performed by constructing and validating an air route network adapted to this concept. The definition of this new network is designed from scratch, according to constraints imposed by the Sector-Less concept, without using any preexisting network. This initial route network is optimised using two different meta-heuristic, a simulated annealing algorithm and a genetic algorithm. The optimisation process tends to minimise the length of the trajectory of each flow. It integrates a graph dynamic shortest paths algorithm. Taking into account the aircraft navigation capacities, two techniques have been used in order to integrate geometric constraints with the optimisation process. The first technique consists of expressing geometric constraints directly through the graph structure and to use classic dynamic shortest paths algorithms. The second one is based on a new algorithm allowing, without altering the graph, to calculate an approximation of the shortest path. The route network constructed in this way is tested from an air traffic management point of view in simulating, using a discreet time air traffic simulator, European air trafic in the course of one day. The evaluation estimates in particular the workload of the air traffic controllers. The analysis of the results show that the Sector-Less concept, as it is currently proposed, cannot be put into effect.