Evaluation of quality of air surveillance using spatial multi-criteria decision analysis

Thumbnail Image

Files

master_Virtanen_Markus_2024.pdf (9.64 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Science | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2024-09-29

Department

Major/Subject

Systems and Operations Research

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Mathematics and Operations Research

Language

en

Pages

74

Series

Abstract

Air surveillance systems are designed to monitor airspace. The systems must be capable of fulfilling multiple objectives of surveillance established by a decision maker who oversees air surveillance. These objectives concern different targets and areas of the airspace, and their importance may differ. Hence, the evaluation of the quality of air surveillance is a challenging task. This thesis introduces a novel approach for assessing the quality of air surveillance through a spatial multi-criteria decision analysis framework. The framework takes into account the preferences of the decision maker on the objectives of surveillance and allows the assessment of the performance of air surveillance systems. Additionally, a new way to depict these objectives with air surveillance requirements is presented. The requirements describe the objectives with performance metrics of surveillance systems calculated with an existing computational tool. These metrics enable the framework to measure the fulfillment of the requirements. Moreover, the framework contains several other measures that allow for a more in-depth analysis of the requirements’ fulfillment. The use of the framework is demonstrated with an example air surveillance planning problem. Based on the results of the example, the framework is a viable tool for comparing and ranking air surveillance systems. It provides an approach for the evaluation of air surveillance which is missing in the existing literature. Altogether, the framework offers a transparent and well-justified way to evaluate the quality of air surveillance which can be understood with limited knowledge of technical details of surveillance systems.

Ilmavalvontajärjestelmillä tarkkaillaan ilmatilaa ilmavalvonnasta vastaavan päätöksentekijän asettamien tavoitteiden ohjaamina. Ilmavalvonnan tavoitteet koskevat tiettyjä ilmatilan osa-alueita, ja niiden tärkeys voi vaihdella. Näin ilmavalvonnan laadun kokonaisvaltainen arviointi on haasteellinen tehtävä. Tässä työssä kehitetään uusi spatiaaliseen monikriteeriseen päätösanalyysiin perustuva lähestymistapa ilmavalvonnan laadun arviointiin. Se mahdollistaa ilmavalvonnan tavoitteisiin liittyvien päätöksentekijän preferenssien huomioon ottamisen. Lisäksi työssä esitellään uusi tapa kuvata ilmavalvonnan tavoitteita ilmavalvontavaatimuksilla. Valvontavaatimukset perustuvat ilmavalvontajärjestelmän valvontakykyä mittaaviin suorituskykymittareihin, joiden arvot lasketaan olemassa olevalla laskentatyökalulla. Uusi päätösanalyyttinen lähestymistapa tarjoaa useita tunnuslukuja, joilla mitataan valvontavaatimusten täyttymistä eri näkökulmista. Sen hyödyntäminen ilmavalvonnan suunnittelun tuessa demonstroidaan ratkaisemalla esimerkkiongelma. Esimerkki osoittaa, että lähestymistapa on toimiva työkalu ilmavalvontajärjestelmien suorituskyvyn analysointiin ja vertailuun. Tämän tyyppistä spatiaaliseen päätösanalyysiin perustuvaa valvonnan suunnittelun tukikäytännettä ei ole aiemmin esitetty olemassa olevassa kirjallisuudessa. Kaiken kaikkiaan lähestymistapa mahdollistaa ilmavalvonnan laadunarvioinnin läpinäkyvällä ja perustellulla tavalla, joka on ymmärrettävissä ilman valvontajärjestelmien tekniikan tuntemista.

Description

Supervisor

Virtanen, Kai

Keywords

air surveillance, air surveillance requirement, multi-criteria decision analysis, spatial decision analysis, spatial multi-criteria decision analysis, ground-based air surveillance

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202411217306

Collections

[dipl] Perustieteiden korkeakoulu / SCI