La mise à jour de septembre 2022 du document de l'AESA Règles d'accès facile pour les systèmes aériens sans pilote, décrit tous les aspects de l'exploitation des drones pour les opérations VLOS et BVLOS. Le message principal est que "[l]es opérations doivent être aussi sûres, voire plus sûres, que celles des drones".les opérations doivent être aussi sûres, voire plus sûres, que l'aviation pilotée". Toutefois, la charge de la preuve de la sécurité des vols incombe à l'opérateur.
Pour ce faire, tous les aspects de la qualité et de la compétence des activités UAS doivent être démontrés.
Le document de l'AESA adopte une approche pragmatique en confirmant que "les règles et procédures applicables aux opérations des UAS doivent être proportionnelles à la nature et au risque de l'opération ...., aux caractéristiques opérationnelles de l'UAV concerné et aux caractéristiques de la zone d'opérations".
Les opérateurs européens potentiels savent que trois catégories d'opérations, augmentant le niveau de risque, sont définies. Il s'agit des catégories "ouverte", "spécifique" et "certifiée".
En bref, la "catégorie ouverte" couvre les opérations qui présentent les risques les plus faibles et devraient être menées en utilisant les classes d'UAS définies dans le règlement délégué de la Commission EU2019/945.
Opérations dans la catégorie spécifique doivent couvrir d'autres catégories qui présentent un risque plus élevé et pour lesquelles une évaluation des risques liés aux opérations spécifiques (SORA) doit être effectuée afin d'indiquer les exigences de sécurité nécessaires pour assurer la sécurité des opérations.
Les opérations dans la "catégorie certifiée" devraient en principe être soumises à des règles relatives à la certification de l'opérateur et à l'octroi de licences aux télépilotes, en plus de la certification de l'aéronef, conformément au règlement délégué (UE) 2019/945.
Bien que les catégories diffèrent, elles opèrent toutes dans un volume opérationnel défini qui se compose des éléments suivants le volume de la géographie de vol, le volume de contingence et de la zone tampon de risque au sol afin de créer des zones opérationnelles et de sécurité.
Chaque volume opérationnel a une catégorie de risque aérien. Cela inclut la probabilité d'une collision avec d'autres aéronefs dans la classe d'espace aérien utilisée.
Il existe quatre catégories d'ARC.
L'ARC-a est généralement défini comme un espace aérien où le risque de collision entre un UAS et un aéronef piloté est acceptable sans ajout de mesures d'atténuation pour améliorer la sécurité.
Les zones ARC-b, ARC-c et ARC-d définissent des volumes d'espace aérien présentant un risque accru de collision entre un UAS et un aéronef piloté. Ces zones nécessitent une atténuation stratégique ou tactique afin d'améliorer les niveaux de sécurité inhérents.
La catégorie de risque aérien (ARC-n) est généralement établie par l'autorité compétente. Toutefois, si aucune catégorie n'a été établie, elle l'est au moyen d'une évaluation des risques liés aux opérations spécifiques (SORA) réalisée par l'exploitant.
L'ARC initial est une classification qualitative généralisée du taux auquel un UAS rencontrerait un aéronef habité dans un volume opérationnel spécifique.
Toutefois, il est admis que le volume opérationnel de l'UAS peut présenter un risque de collision différent (voire inférieur) de celui auquel l'ARC initial généralisé a été attribué. Par conséquent, cette ARC initiale peut être réduite par des mesures d'atténuation des risques.
L'exploitant ou l'autorité compétente doivent en apporter la preuve. En cas d'approbation, la réduction de l'ARC initial par l'atténuation des risques présente des avantages significatifs pour l'exploitant. L'ARC résiduel est la classification après que toutes les mesures d'atténuation stratégiques et tactiques ont été convenues et appliquées.
Les types d'atténuation sont classés comme suit ;
I. Atténuations stratégiques, mises en œuvre par l'application de de restrictions opérationnelles
II. Atténuations stratégiques, mises en œuvre par l'application de de structures et de règles communes
III. Atténuations tactiques.
Les mesures d'atténuation stratégiques sont appliquées avant le décollage de l'UAV et sont soit
a) sous le contrôle de l'opérateur (atténué par une restriction opérationnelle).
b) ne sont pas sous le contrôle de l'opérateur (atténués par des règles et des structures communes).
Les mesures tactiques d'atténuation sont appliquées après le décollage et servent à réduire le risque de collision pendant le vol. Le diagramme suivant montre la relation entre les mesures d'atténuation stratégiques et tactiques.
Les mesures d'atténuation stratégiques, soutenues par les règles de vol communes et les structures d'espace aérien communes, sont extrêmement importantes pour réduire les conflits aériens ou faciliter la résolution des conflits. Cependant, c'est l'atténuation tactique plus dynamique fournie par la connaissance de la situation disponible à partir de l'infrastructure PilotAware qui peut réduire le risque de collisions en vol. C'est l'objet du présent document.
Dans un monde idéal, tous les aéronefs utiliseraient une norme de visibilité électronique commune, moderne et universelle, fonctionnant sur une seule fréquence, afin de permettre une interopérabilité totale. Malheureusement, en raison de contraintes historiques, opérationnelles, physiques et financières, cela n'est pas possible. Par conséquent, tous les types de dispositifs électroniques de visibilité utilisés aujourd'hui doivent être détectés pour permettre une connaissance complète de la situation. Ces différents types comprennent : Mode-S, ADSB(DF17), UK Only CAP1391(DF18), PilotAware, FLARM, OGN trackers, Fanet+ et les applications pour appareils mobiles.
Le diagramme suivant, tiré des règles d'accès facile pour les UAS, montre que l'ARC-a ne nécessite pas nécessairement de mesures d'atténuation. De même, comme l'ARC-d se trouve dans un espace aérien contrôlé, l'opérateur sera sous le contrôle direct de l'ATC responsable, comme pour un aéronef piloté. Pour les classifications ARC-b et ARC-c et, dans une certaine mesure, ARC-d, l'infrastructure PilotAware peut fournir une aide pour l'atténuation stratégique et tactique.
L'atténuation tactique du risque aérien comprend la mise en œuvre des principes de "détection et d'évitement" dérivés des techniques traditionnelles de "voir et éviter", renforcées par la perceptibilité électronique.
Les phases de détection et d'évitement sont les suivantes : détection - décision - commandement - exécution - retour d'information.
Dans un système entièrement autonome, toutes les phases susmentionnées sont automatiques et indépendantes du type de visibilité électronique utilisé par les autres usagers de l'air dans la zone opérationnelle. Bien qu'il s'agisse d'une aspiration future, la technologie PilotAware est disponible dès maintenant pour permettre aux opérateurs de respecter la TMPR requise et de réduire l'ARC en conséquence grâce à l'implication directe de l'opérateur.
Le diagramme suivant montre les exigences de la TMPR pour toutes les classifications ARC. Pour satisfaire à ces exigences, dans le volume opérationnel, il faut être en mesure de détecter 50 % de tous les aéronefs en ARC-b et 90 % de tous les aéronefs en ARC-c. La détection de toutes les classes d'aéronefs et la perceptibilité électronique sont nécessaires pour y parvenir en toute sécurité.
Les défis à relever sont la précision et la rentabilité ;
I. Détecter toutes les classes d'aéronefs transmettant l'un des genres CE, choisis volontairement par les pilotes européens.
II. Surmonter l'obscurcissement du signal topographique dû aux collines, aux bâtiments élevés, à l'humidité et à la température.
III. Surmonter l'obscurcissement des signaux de la cellule qui bloquent les signaux UHF transmis par tous les dispositifs à conspicuité électronique.
IV. Fournir une technologie dotée d'une redondance nodale suffisante pour pallier les défaillances d'un seul point de détection.
V. Détecter d'autres drones en utilisant n'importe quelle CE jusqu'au niveau du sol.
VI. Réduire au minimum les temps de latence et les taux de rafraîchissement sur tous les chemins de données
VII. Fournir des informations en temps réel et en temps quasi réel, de préférence dans les deux sens, grâce à l'interopérabilité.
Au Royaume-Uni et en Europe, l'infrastructure PilotAware utilise plusieurs nœuds d'accès pour collecter les données des aéronefs volant à basse altitude et transmettant un ou plusieurs des principaux signaux coopératifs de Conspicuité Electronique liés à une adresse OACI commune. Il s'agit de l'ADSB (DF17) d'un transpondeur, de l'ADSB (DF18) d'un émetteur-récepteur CAP1391 (Royaume-Uni uniquement), du Mode-S, du Fanet+, des traqueurs OGN, du FLARM, de PilotAware et des applications mobiles. Le diagramme ci-dessous montre un élément de l'infrastructure PilotAware - la station au sol ATOM .
PilotAware développe des systèmes de Conspicuité Électronique et de Conscience de la Situation depuis 2016. Au cours de cette période, il est devenu évident que les solutions simples point à point ne fournissent pas une intégrité et une redondance suffisantes pour pouvoir suivre de manière cohérente et continue toutes les classes d'aéronefs et tous les types d'EC. En particulier à basse altitude. Cela est dû à la nature des signaux UHF transmis qui sont affectés par l'atténuation et le blocage dus à l'obscurcissement de la cellule et de la topographie.
PilotAware a mis au point et affiné une technologie utilisant des voies multiples issues de plusieurs technologies afin de résoudre ce problème. La technologie globale détecte les transmissions des aéronefs à l'aide de moyens aériens et terrestres qui détectent, rediffusent et relaient les informations à d'autres utilisateurs et aux serveurs de PilotAware.
Les positions des aéronefs détectés localement peuvent être consultées à partir d'un nœud d'accès individuel au sol ou les données peuvent être concaténées pour fournir une vue régionale, nationale ou continentale combinée, disponible à partir des serveurs centraux de PilotAware.
En vol, tous les appareils PilotAware Rosetta EC détecteront directement la position des autres utilisateurs PilotAware, des appareils ADSB et CAP1391 (là où c'est légal) et des transmissions Mode-C/S en tant que cible inoffensive. Cela se fait instantanément avec une ligne de visée de 30 à 50 km. L'ordinateur de bord intégré aux appareils PilotAware enregistre en continu tous les aéronefs détectés sur tous les vols, pour transmission ultérieure ou archivage en cas de besoin.
Pour améliorer cette détection air-air de base, un réseau de stations au sol comprenant plus de 280 sites a été installé au Royaume-Uni et 60 autres sites en Europe continentale. Tous les aéronefs équipés de PilotAware se connectent à une ou plusieurs de ces stations au sol ATOM afin d'améliorer mutuellement leur connaissance de la situation dans la zone locale.
Les stations ATOM détectent tous les aéronefs émettant des signaux FLARM, FANET+, ADSB, CAP1391, PilotAware et Mode-S (à l'aide de la multilatération) et rediffusent leur position aux aéronefs équipés de PilotAware si nécessaire. Toutes les données collectées par la station au sol ATOM sont également transmises aux serveurs PilotAware au moyen d'un réseau GRID crypté à faible latence défini par logiciel.
Au Royaume-Uni, outre les 280+ stations terrestres du site ATOM , 1 300 autres stations terrestres de 360 RADAR Ltd sont utilisées pour fournir des données sur la position des aéronefs équipés du mode S volant à basse altitude en utilisant la multilatération.
Toutes les stations terrestres du site ATOM sont interconnectées par le biais du GRID PilotAware défini par logiciel afin d'assurer une plus grande intégrité, une redondance et une détection des trajets multiples. Les signaux individuels des aéronefs reçus par de multiples stations au sol et moyens aériens sont utilisés pour compenser l'obscurcissement de la cellule qui affecte les solutions point à point simples et maintient continuellement l'aéronef cible en vue des applications de connaissance de la situation de l'ATC.
Comme nous l'avons vu précédemment, les signaux radio de la CE émis par les aéronefs et les drones volant à basse altitude sont susceptibles d'être obscurcis (bloqués ou atténués) par des obstacles topographiques tels que les collines, les forêts et les gratte-ciel urbains. Pour surmonter ce problème, la technologie Sky GRIDTM , installée dans les avions équipés de PilotAware, détecte et relaie la position des avions et des drones équipés de PilotAware volant à basse altitude. Ces relais sont envoyés à des stations au sol et à d'autres aéronefs pour garantir que les données contenant la position de l'aéronef volant à basse altitude sont disponibles pour d'autres utilisateurs et également envoyées aux serveurs PilotAware. De cette manière, l'utilisateur de l'infrastructure PilotAware, qu'il soit pilote en vol ou opérateur de drone au sol, ne perd pas la localisation de l'aéronef ou du drone volant à basse altitude.
En outre, les informations relatives à la localisation de tous les aéronefs dans une zone opérationnelle donnée sont transmises à l'aéronef ou au drone volant à basse altitude. Cette meilleure connaissance de la situation est particulièrement utile dans les régions montagneuses et pour les opérations de vol à basse altitude. Ces données, fournies à un UAV équipé de PilotAware, ont été utilisées avec succès pour piloter un logiciel d'intelligence artificielle afin de démontrer la détection et l'évitement autonomes des aéronefs locaux, indépendamment de la CE qu'ils transmettent.
La technologie iGRID de PilotAware relie les appareils PilotAware embarqués aux serveurs PilotAware via le réseau mobile afin d'assurer une meilleure redondance et une plus grande portée, et d'enregistrer la position de tous les aéronefs détectés par chaque appareil.
Toutes les transmissions sont horodatées, de sorte que seules les données les plus récentes sont utilisées, ce qui garantit une latence minimale. Les données peuvent être transférées des serveurs PilotAware directement vers un ou plusieurs aéronefs ou drones, vers l'ATC ou vers l'opérateur du drone pour montrer tous les aéronefs détectés dans un volume opérationnel donné.
Le diagramme ci-dessous montre les chemins combinés de détection et de rapport de l'infrastructure PilotAware. Cette infrastructure maillée imbriquée est très intelligente et garantit une intégrité et une redondance élevées grâce à l'intégration de plusieurs nœuds et de plusieurs technologies. Cela permet de réduire autant que possible les points de défaillance dans le réseau. Toutes les données de vol sont conservées sur les serveurs en vue d'une transmission et d'une analyse ultérieures.
Grâce à l'infrastructure PilotAware décrite ci-dessus, les pilotes de l'aviation générale utilisant des appareils PilotAware reçoivent des informations de qualité sur plus de types d'aéronefs que n'importe quel autre système. Comme indiqué, les données combinées de ATOM GRID, Sky GRIDTM et iGRID garantissent la meilleure détection continue possible des aéronefs, transmettant n'importe quelle forme d'EC.
Les transmissions des aéronefs détectés directement seront reçues à la vitesse de la lumière avec très peu de temps de latence. De même, la rediffusion des données FLARM et Fanet+ est détectée à la vitesse de la lumière, avec un retard typique de quelques 10 ms.
Les aéronefs équipés du mode S sont détectés grâce à la multilatération de leur réponse à une interrogation SSR ou TCAS, qui peut provenir de plusieurs sources. Le taux de rafraîchissement de la position réelle affichée est principalement dû au taux d'interrogation de 1030 MHz. Lorsque l'interrogation provient d'un seul interrogateur, ce taux de rafraîchissement est compris entre 4 et 9 secondes. Le processus de calcul de la multilatération entraîne une latence inférieure à la seconde. Ce temps de latence est comparable aux temps de latence et aux taux de rafraîchissement inhérents à la détection primaire et SSR traditionnelle des cibles mode S.
La latence au sein du réseau mobile est plus variable et dépend de nombreux facteurs, notamment la région d'exploitation, la hauteur de l'avion, la densité du trafic et le rayon d'action.
Le GRID logiciel crypté PilotAware induit une faible latence, quelques 100 ms de retard étant typiques.
L'utilisation des multiples technologies décrites ci-dessus offre un niveau élevé de disponibilité et de redondance. La fidélité du système dépendra du nombre et de la qualité des moyens de collecte de données disponibles dans le volume opérationnel. La technologie PilotAware qui permet cela est disponible dès maintenant pour être installée dans votre région.
Nous pensons avoir démontré que la technologie PilotAware détecte et présente la plus grande quantité de données provenant de la plus large gamme possible d'aéronefs. Mais comment l'utiliser au mieux, aujourd'hui et à l'avenir ?
Les cas d'utilisation opérationnelle sont nombreux et il n'existe pas de solution unique. Celle qui convient à la surveillance continue des lignes sera différente des opérations de drone qui nécessitent une plus grande souplesse d'utilisation. Cependant, une connaissance complète de la situation de tous les aéronefs dans le volume opérationnel est nécessaire pour l'atténuation tactique de la sécurité.
Si le vol entièrement autonome, contrôlé par l'IA, est l'objectif ultime, nous disposons aujourd'hui de la technologie permettant de fournir les données nécessaires à la connaissance de la situation dans le volume opérationnel et au-delà.
Les technologies Direct Detection, ATOM GRID et SkyGRID décrites ci-dessus sont disponibles dès maintenant pour les drones qui utilisent une Rosetta PilotAware installée.
Rosetta pèse 230 grammes et est alimenté par une alimentation externe de 5,2 V et 2,5 V. La technologie iGRID est également disponible s'il existe une connexion mobile accessible sur le drone.
En utilisant Rosetta, un opérateur de drone disposant d'un accès à l'internet aura une meilleure connaissance de la situation du volume opérationnel, comme s'il était assis dans le drone qu'il contrôle. En d'autres termes, les aéronefs locaux apparaîtront en référence au drone situé au centre.
À son tour, le drone aurait l'avantage d'apparaître sur l'écran de l'USP à distance comme un drone unique détecté directement par le réseau terrestre ATOM ou relayé par Sky GRID.
Dans le cadre d'opérations normales, le drone vole beaucoup plus bas que l'aéronef piloté. Cependant, dans la capture d'écran ci-dessous, le drone vole à la hauteur maximale de 125 m et profite des technologies embarquées Direct, ATOM GRID et Sky GRID pour avoir une connaissance complète de la situation des autres technologies.
L'écran RADAR ci-dessous est l'une des nombreuses visualisations qui peuvent être utilisées. Celui-ci montre l'UAV au centre et les différents aéronefs dans le volume opérationnel. Les échelles verticales et horizontales peuvent être agrandies ou réduites selon les besoins. Les données en temps réel peuvent être importées directement dans votre application afin d'améliorer les cartes existantes d'objets fixes et de topologie ou les cartes mobiles.
Les données sont archivées pour l'analyse post-mission, montrant tous les aéronefs détectés qui se sont approchés et la façon dont le drone et les autres aéronefs ont réagi.
Les cartes thermiques des zones opérationnelles, et au-delà, peuvent être facilement produites pour fournir également des preuves de l'atténuation stratégique ou pour aider à réduire une zone à un ARC inférieur à celui défini à l'origine. Cette opération peut être réalisée en 4 dimensions pour l'ensemble de la CE et à des niveaux inférieurs prédéterminés. Par exemple, voici une vue des trois derniers mois de tous les aéronefs détectés à une altitude inférieure à 500 pieds dans la région du Solent au Royaume-Uni.
Les aérodromes de Sandown, Bembridge et Lee on Solent, ainsi que les zones de moindre densité, sont clairement visibles.
Les aéronefs de l'aviation générale ne déposent généralement pas de plans de vol dans l'espace aérien non contrôlé, mais le fait de disposer de données anecdotiques sur l'endroit où la majorité des vols se rejoignent dans le temps et dans l'espace vous aidera à planifier vos itinéraires. Par ailleurs, les zones de faible densité de vol peuvent facilement être considérées comme des preuves de l'atténuation stratégique de l'ARC(n).
Matériel
La technologie PilotAware est extrêmement innovante et utilise tous les genres de technologie pour atteindre l'objectif de fournir la meilleure connaissance de la situation opérationnelle possible. Nous avons développé et testé une version intégrée plus petite de Rosetta (DX) qui ne pèse que 90 grammes et qui possède toutes les fonctionnalités de la Rosetta GA décrite plus haut, contribuant ainsi à l'infrastructure PilotAware. Rosetta DX sera commercialisé en 2023.
La feuille de route de Rosetta (DX) prévoit l'inclusion d'un module Mobile Tx/RX pour permettre la fonctionnalité iGrid pour une connaissance de la situation dans les deux sens pour les UAV qui ne sont pas équipés de cette manière. Toutes les technologies de PilotAware sont compatibles avec le passé.
Logiciel
En 2022, PilotAware et d'autres fabricants ont soutenu l'AESA dans le développement de la norme.
SERA.6005 Exigences relatives aux communications, au transpondeur SSR et à la visibilité électronique dans l'espace aérien U
Les aéronefs habités évoluant dans un espace aérien désigné par l'autorité compétente comme un espace aérien U, et ne bénéficiant pas d'un service de contrôle du trafic aérien de la part de l'ANSP, doivent en permanence se rendre électroniquement visibles aux prestataires de services de l'espace U.
L'objectif est que les aéronefs pilotés fournissent en permanence des informations sur leur position aux USSP afin que les opérateurs d'UAS puissent les utiliser pour éliminer les risques de collision entre les aéronefs pilotés et les UAS opérant conjointement dans l'espace aérien de l'espace U.
L'AESA a ensuite publié, par le biais de l'APM 2021-14, les projets de moyens acceptables de conformité (AMC) et de matériel d'orientation (GM) pour les réglementations relatives à l'espace aérien en surface. L'un des moyens techniques proposés pour se conformer à la nouvelle exigence SERA est la transmission de la position de l'aéronef à partir de dispositifs/systèmes utilisant la bande de fréquence SRD-860. Le projet de spécification AMC1 SERA.6005(c) décrit les détails techniques de ces transmissions pour permettre aux fournisseurs de services U-space (USSP) de recevoir les informations transmises et de les traiter conformément aux réglementations U-space.
Un objectif supplémentaire du projet de spécification technique est d'améliorer l'interopérabilité air-air des systèmes existants de connaissance du trafic transmettant sur la bande de fréquence SRD-860. PilotAware transmet sur la bande SRD-860 (869.525)
PiloytAware soutient pleinement cette approche de l'AESA et s'efforcera de les aider à se mettre en conformité.
Vol autonome
En septembre 2021, PilotAware et l'Université de Central Lancashire (UCLan) ont fait la démonstration d'un vol autonome de drones, y compris la détection et l'évitement de drones volant de manière autonome en utilisant les emplacements du trafic à proximité fournis par le réseau PilotAware. Cette démonstration a montré qu'il n'est pas nécessaire que le drone reçoive tous les types de signaux de la CE si sa position est disponible de manière centralisée avec une faible latence démontrable. Depuis cette démonstration, PilotAware a augmenté la quantité et l'intégrité du trafic détecté grâce aux multiples nœuds disponibles avec l'introduction de Sky GRID et iGRID en 2022.
PilotAware et UCLAN recherchent des partenariats pour développer ce concept afin de commercialiser cette technologie autonome.
Pour des définitions plus complètes, veuillez consulter les règles d'accès facile de l'EASA pour les systèmes d'aéronefs sans pilote.
Pour plus d'informations sur la façon dont la technologie PilotAware, au sol, dans les airs et sur les drones peut vous aider dans vos opérations actuelles et futures, veuillez envoyer un courriel à atom@pilotaware .com.
Nous nous ferons un plaisir de vous aider à saisir les opportunités qui s'offrent à vous et à maximiser votre innovation.