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CAP 722A | Deuxième édition
La deuxième édition du CAP 722A, publiée en décembre 2022, est destinée à aider les demandeurs qui participent à la production d'une évaluation des risques opérationnels (ORA) qui sera utilisée comme preuve à l'appui d'une demande auprès de la CAA pour l'exploitation d'un système d'aéronef télépiloté (UAS) dans la catégorie spécifique.
L'objectif du CAP 722A est de s'assurer que les objectifs de sécurité opérationnelle requis et les niveaux de sécurité cibles proposés ont été atteints par le demandeur. Cela garantit la conformité réglementaire et l'adoption de pratiques de sécurité aérienne standard par les opérateurs UAS avant qu'un UAS ne soit autorisé à opérer au Royaume-Uni.
L'objectif de l'OSC est de présenter des preuves suffisantes que tous les dangers pertinents et les risques de sécurité qui en résultent ont été identifiés pour l'opération proposée et qu'ils ont été convenablement atténués pour atteindre un niveau tolérable et aussi bas que raisonnablement possible (ALARP). Cela garantit un niveau de sécurité acceptable pour l'opération proposée.
Ce document montre comment les données de connaissance de la situation de PilotAware peuvent être utilisées comme preuve pour l'atténuation stratégique et tactique qui aidera les opérations BVLOS dans l'espace aérien non contrôlé à être entreprises au niveau le plus bas que l'on puisse raisonnablement atteindre (ALARP).
Les limites des opérations LOS et BVLOS peuvent être décrites comme le volume opérationnel. Celui-ci se compose de la zone d'exploitation ou de la géographie de vol, et de la zone d'urgence ou de continuité. Si l'on tient compte de la hauteur de vol, on obtient le volume opérationnel. Il est également prudent de prévoir une zone tampon pour les risques au sol.
Le risque de collision en vol est une classification qualitative généralisée du taux auquel un drone rencontrerait un aéronef habité dans le volume opérationnel spécifique.
Les risques de collision inhérents à un volume opérationnel peuvent être réduits par des mesures d'atténuation stratégiques ou tactiques afin d'atteindre la catégorie de risque la plus basse possible (ALARP).
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 convenues ou prescrites).
Les mesures d'atténuation stratégiques, soutenues par des règles de vol communes et des structures d'espace aérien communes, sont extrêmement importantes pour réduire les conflits aériens ou faciliter leur résolution.
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, une norme de visibilité électronique commune, moderne et universelle, fonctionnant sur une fréquence unique et des technologies multiples, serait utilisée par tous les aéronefs pour permettre une interopérabilité totale. Malheureusement, cela n'est pas possible en raison de contraintes physiques, historiques, opérationnelles et financières.
Par conséquent, tous les types de dispositifs de conspicuité électronique coopératifs utilisés aujourd'hui doivent être détectés pour une connaissance complète de la situation. Au Royaume-Uni, ces différents types comprennent : Mode-S, ADSB(DF17), CAP1391(DF18), PilotAware, FLARM, OGN trackers, Fanet+ et les applications pour appareils mobiles.
Le diagramme suivant, extrait du document de l'AESA intitulé Easy Access Rules for UAS, montre que la catégorie de risque aérien ARC-a se situe déjà à un niveau aussi bas que raisonnablement possible (ALARP) et ne nécessite pas nécessairement de mesures d'atténuation. Par ailleurs, l'ARC-d se trouvant dans un espace aérien contrôlé, l'opérateur sera sous le contrôle direct de l'ATC responsable, comme c'est le cas pour un aéronef piloté. Pour les volumes opérationnels avec une catégorie de risque plus élevée (TMPR), l'infrastructure PilotAware peut fournir des données spécifiques 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 seront 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 actuellement hors de portée financière, la technologie PilotAware est disponible au Royaume-Uni dès à présent pour permettre aux opérateurs de réduire les risques liés à la CMA grâce à l'implication directe de l'opérateur.
Pour entreprendre des opérations BVLOS dans un volume opérationnel défini à faible risque (ARC-b) en Europe continentale, il faut être capable de détecter 50 % de tous les aéronefs dans ce volume. Cette proportion passe à 90 % dans le volume à risque moyen (ARC-c). Il est clair qu'il faut pour cela détecter toutes les classes d'aéronefs et assurer la perceptibilité électronique.
Detectingthe maximum number of aircraft possible.
La détection du nombre maximum d'aéronefs dans un volume d'exploitation est un défi à relever avec précision et de manière rentable ;
i. Détecter toutes les classes d'aéronefs transmettant n'importe quel genre communautaire choisi par les pilotes britanniques.
ii. Surmonter l'obscurcissement du signal dû aux collines, aux bâtiments élevés, à l'humidité et à la température.
iii. Surmonter la cellule qui bloque les signaux UHF transmis par tous les appareils de la CE.
iv. Prévoir une redondance 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 RT et NRT dans les deux directions grâce à l'interopérabilité.
Au Royaume-Uni et en Europe, l'infrastructure PilotAware utilise plusieurs types de 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 de l'aéronef. 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 traceurs OGN, du FLARM, du 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 développé et affiné une technologie qui permet de surmonter ce problème en utilisant des voies multiples issues de technologies multiples. Le réseau combiné détecte les transmissions des aéronefs à l'aide de moyens aériens et terrestres qui détectent, diffusent 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 regroupées pour fournir une vue régionale, nationale ou continentale combinée, accessible aux utilisateurs à partir des serveurs centraux de PilotAware.
Tous les appareils PilotAware Rosetta EC aéroportés détecteront directement la position des autres utilisateurs PilotAware, des appareils ADSB et CAP1391 et des transmissions Mode-C/S en tant que cible sans contact. Cela se fait instantanément avec une ligne de visée ininterrompue de 30 à 50 km. Cela couvre une zone étonnante lorsque l'on regarde en bas à partir de 4000 pieds. L'ordinateur de bord intégré dans les appareils PilotAware enregistre également tous les aéronefs détectés sur tous les vols, en continu, en vue de leur transmission ultérieure ou de leur archivage, selon les besoins.
Pour améliorer cette détection air-air de base, un réseau de plus de 290 stations au sol 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 stations terrestres à portée ATOM pour partager mutuellement la connaissance de la situation dans la zone locale.
En outre, 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 290+ 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 système PilotAware GRID défini par logiciel, afin d'améliorer l'intégrité, la redondance et la 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. L'aéronef cible reste ainsi continuellement en vue pour la connaissance de la situation par l'ATC et les applications UAV.
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 y remédier, la technologie Sky GRIDTM , installée dans tous les aéronefs équipés de PilotAware, détecte et transmet la position des aéronefs et des drones équipés de PilotAware volant à basse altitude.
Ces relais sont reçus par des stations au sol et d'autres aéronefs afin de garantir que les données contenant la localisation de l'aéronef volant à basse altitude sont disponibles pour les autres utilisateurs et également envoyées aux serveurs de 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 sur l'eau. 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 dernière 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 embarqué.
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 à un ou plusieurs avions ou drones, à l'ATC ou à l'opérateur du drone pour montrer tous les avions 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 hautement 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 de leur transmission et de leur analyse. Nous ne savons pas si une autre société peut fournir des données aussi détaillées que PilotAware.
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 délai informatique de rediffusion de quelques 10 ms.
Les aéronefs équipés du mode S sont détectés grâce à la multilatération de leur réponse à une interrogation du SSR ou du TCAS. Cette interrogation à 1030 MHz peut provenir de plusieurs sources terrestres ou aériennes. Le taux de rafraîchissement de la position MLAT est principalement dû au taux d'interrogation de 1030 MHz. Lorsque l'interrogation provient d'un seul interrogateur, le 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 utilisée par les ANSP.
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 zone opérationnelle.
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. 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 5.2v 2.5V. La technologie iGRID est également disponible s'il y a 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 apparaissent avec le drone au centre.
En outre, le drone sera affiché sur les écrans distants de l'USP en tant que drone unique détecté directement par le réseau terrestre ATOM ou relayé par Sky GRID et iGRID par les aéronefs équipés de PilotAware dans le rayon d'action.
Dans le cadre d'opérations normales, le drone vole beaucoup plus bas que l'aéronef piloté. Dans la capture d'écran ci-dessous, le drone est montré en train de voler à la hauteur maximale allouée de 125 mètres (400 pieds) et de profiter des technologies embarquées Direct, ATOM GRID et Sky GRID afin d'avoir une connaissance complète de la situation des autres technologies.
L'écran RADAR ci-dessous est l'une des nombreuses visualisations pouvant être utilisées par les opérateurs de drones. Celui-ci montre le drone au centre et les différents aéronefs du volume opérationnel par rapport à sa position. La rose des vents est orientée vers le haut. Les échelles verticales et horizontales peuvent être agrandies ou réduites selon les besoins.
Les données en temps réel peuvent être importées directement dans les applications locales pour améliorer les cartes existantes de tiers, y compris les cartes d'objets fixes et la topologie, ou pour animer des cartes en mouvement.
Des écrans personnalisés peuvent être construits pour des cas d'utilisation individuels, les données concernant un volume opérationnel dans un rayon de 30 km étant courantes. Les stations locales ATOM installées pour une opération spécifique de drone seront complétées par des données provenant de toutes les stations ATOM et de tous les moyens aériens dans un volume de collecte de données convenu.
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 volumes opérationnels, et au-delà, peuvent être facilement produites pour fournir des preuves de l'atténuation stratégique ou pour aider à réduire une zone à une catégorie de risque inférieure à celle définie à l'origine.
Cela peut se faire en 4 dimensions dans toute la Communauté européenne et à des niveaux inférieurs prédéterminés. Par exemple, la capture d'écran suivante montre la 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. Il s'agit d'une combinaison de tous les vols transmis par la CE, y compris les deltaplanes et les parapentes.
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 à différentes hauteurs et à différents moments de la journée.
La technologie PilotAware est extrêmement innovante et utilise tous les genres technologiques 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 possède toutes les fonctionnalités de l'appareil GA Rosetta décrit plus haut. 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 la connaissance de la situation dans les deux sens pour les UAV qui ne sont pas déjà équipés d'un système mobile. Toutes les technologies de PilotAware sont compatibles avec le passé.
En 2022, PilotAware a soutenu l'AESA dans le développement de l'ensemble des messages standard définis dans le document
Spécification techniquepour les transmissions ADS-L utilisant la bande de fréquences SRD860 (ADS-L 4 SRD860) MÉTHODES, TECHNIQUES ET PRATIQUES ACCEPTABLES POUR EFFECTUER DES TRANSMISSIONS ADS-L SUR LA BANDE DE FRÉQUENCES SRD860 TEL QUE PERMIS SELON L'AMC1 SERA.6005(c) POINT (a)(3)(i)
Il s'agit de l'ensemble de messages standard proposé pour
SERA.6005 Exigences relatives aux communications, au transpondeur SSR et à la visibilité électronique dans l'espace aérien Uselon lesquelles, les aéronefs habités évoluant dans l'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 continuellement se rendre visibles électroniquement pour les prestataires de services U-space.
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)
PilotAware ltd soutient pleinement cette approche de l'AESA et s'efforcera de les aider à se mettre en conformité.
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 l'UAV reçoive tous les types d'EC pour connaître sa position. L'intégration a été réalisée de manière centralisée par PilotAware avec une faible latence démontrable. Depuis cette démonstration, PilotAware a augmenté la quantité et l'intégrité du trafic détecté à travers les 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.