Contribution to the evaluation and optimization of passengers' screening at airports

par Carl Rizk

Thèse de doctorat en Mathématiques Appliquées

Sous la direction de Félix Mora-Camino et de Hadj Batatia.

Soutenue le 13-12-2019

à Toulouse, INPT , dans le cadre de École doctorale Aéronautique-Astronautique (Toulouse) , en partenariat avec École nationale de l'aviation civile (Toulouse) (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Contribution à l’évaluation et à l’optimisation du contrôle des passagers dans les aéroports


  • Résumé

    Les menaces à la sécurité sont apparues au cours des dernières décennies comme un problème de plus en plus critique pour le transport aérien, qui est l'un des principaux levier de la mondialisation de l'Économie. Des mesures de contrôle renforcées reposant sur des recherches pluridisciplinaires et sur de nouvelles technologies ont été mises en oeuvre dans les aéroports en réaction à différentes attaques terroristes. Du point de vue scientifique, le filtrage efficace des passagers dans les aéroports reste un défi et l’objectif principal de cette thèse est d’ouvrir de nouvelles pistes de recherche dans ce domaine en développant des approches avancées utilisant les ressources de la science informatique. Tout d’abord, cette thèse présente les principaux concepts et définitions de la sécurité dans les aéroports et donne un aperçu des systèmes de contrôle des terminaux de passagers, et plus précisément des postes d’inspection-filtrage qui sont identifiés et décrits. Un modèle logique du système de contrôle des départs des passagers d’un aéroport est proposé. Ce modèle est transcrit en graphiquement (Controlled Satisfiability Graph- CSG), ce qui permet de tester le système de filtrage sous différents scénarios d’attaque. Ensuite, une approche probabiliste pour l’évaluation du système de contrôle des flux de passagers au départ est développée, conduisant à l’introduction des réseaux de Petri colorés Bayésiens (BCPN). Enfin, une approche d'optimisation est adoptée pour organiser au mieux les flux de passagers au contrôle de départ compte tenu de la performance probabiliste des éléments composant le système de contrôle. Après la mise en place d'un modèle d'évaluation global basé sur un traitement en série indifférencié des passagers, une structure de contrôle en deux étapes est analysée, qui met en évidence l'intérêt du pré-filtrage et de l'organisation des passagers en groupes distincts. La conclusion de cette étude indique la poursuite de ce thème.


  • Résumé

    Security threats have emerged in the past decades as a more and more critical issue for Air Transportation which has been one of the main ressource for globalization of economy. Reinforced control measures based on pluridisciplinary research and new technologies have been implemented at airports as a reaction to different terrorist attacks. From the scientific perspective, the efficient screening of passengers at airports remain a challenge and the main objective of this thesis is to open new lines of research in this field by developing advanced approaches using the resources of Computer Science. First this thesis introduces the main concepts and definitions of airport security and gives an overview of the passenger terminal control systems and more specifically the screening inspection positions are identified and described. A logical model of the departure control system for passengers at an airport is proposed. This model is transcribed into a graphical view (Controlled Satisfiability Graph-CSG) which allows to test the screening system with different attack scenarios. Then a probabilistic approach for the evaluation of the control system of passenger flows at departure is developped leading to the introduction of Bayesian Colored Petri nets (BCPN). Finally an optimization approach is adopted to organize the flow of passengers at departure as best as possible given the probabilistic performance of the elements composing the control system. After the establishment of a global evaluation model based on an undifferentiated serial processing of passengers, is analyzed a two-stage control structure which highlights the interest of pre-filtering and organizing the passengers into separate groups. The conclusion of this study points out for the continuation of this theme.


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