Dans le monde en constante évolution des opérations de drones, l'un des défis majeurs réside dans la navigation hors de vue (BVLOS) en toute sécurité. Si les vols BVLOS offrent d'innombrables possibilités aux industries, ils soulèvent également de nombreuses questions cruciales. La sécurité des vols et la gestion des risques sont primordiales, car la sécurité des personnes, des biens et du drone lui-même est essentielle.
Actuellement, la plupart Opérations BVLOS L'utilisation d'un drone requiert la présence d'un observateur visuel vigilant qui scrute attentivement le ciel à la recherche d'obstacles et de dangers potentiels. Si un obstacle ou un danger est détecté, l'observateur doit immédiatement en informer le télépilote afin d'interrompre la mission. Il va donc de soi que toute interruption de communication peut s'avérer extrêmement dangereuse.
Au cours de l'une des sessions NestGen'23Nous avons rencontré Daniel O'Shea, directeur des ventes internationales et de la réussite client chez Iris Automation, une entreprise qui se consacre à la création d'un environnement aéronautique où aucune collision entre deux aéronefs n'est à craindre. Iris Automation utilise une technologie de vision de pointe basée sur l'intelligence artificielle pour réduire les risques de collisions aériennes, un élément essentiel pour des opérations sûres, évolutives et efficaces dans de nombreux secteurs.
Table des matières :
- Rôle des observateurs visuels dans les vols BVLOS
- Qu’est-ce que le système Detect & Avoid (DAA) ?
- Casia G : Système de détection et d'alerte au sol d'Iris Automation
- Avantages de Casia G pour les opérations autonomes de drones BVLOS en boîte
- Intégration avec FlytBase pour des opérations de drones à distance sécurisées
- Homologations BVLOS avec systèmes de détection et d'évitement
- La voie à suivre
Rôle des observateurs visuels dans les vols BVLOS
Avant d’aborder les spécificités des différents types et technologies de détection et d’évitement (DAA) disponibles, nous devons d’abord comprendre le rôle des observateurs visuels et pourquoi ils sont nécessaires.
Par exemple, le Administration fédérale de l'aviation (FAA) Aux États-Unis, la réglementation spécifie les exigences opérationnelles à respecter avant le vol de systèmes d'aéronefs sans pilote. La présence d'un observateur visuel est obligatoire pour toutes les opérations de drones ne bénéficiant pas d'une dérogation à la partie 107.33 :
Source: https://www.govinfo.gov/content/pkg/CFR-2022-title14-vol2/pdf/CFR-2022-title14-vol2-sec107-31.pdf
Dan explique comment cette approche centrée sur l'humain peut s'avérer à la fois gourmande en ressources et limitée en matière de surveillance continue. Il illustre son propos avec les images suivantes :
Des objets pourraient se trouver dans la zone de vol du drone, comme un petit parapente non coopératif sans bruit de moteur. Il pourrait être difficile pour un humain de l'identifier précisément et d'en informer le drone à distance. commandant de bord (PIC).
Dan cite également une étude de l'université aéronautique Embry-Riddle intitulée « Détection et évaluation du potentiel de collision des aéronefs et des petits systèmes d'aéronefs sans pilote (sUAS) par des observateurs visuels », qui indique que :
« Lors de 26 interceptions, les participants ont surestimé la durée disponible pour l’interception aéronef-drone… » Ce constat était quelque peu inquiétant, car la tendance de l'observateur visuel à surestimer le temps de réaction disponible peut entraîner des manœuvres d'évitement retardées ou évitement des collisions.
Une étude de 2009 affirmait de manière concluante que les observateurs visuels étaient relativement peu performants pour estimer avec précision les distances et les altitudes. La présente recherche confirme cette conclusion. Les opérateurs de petits drones ne devraient pas se fier uniquement à l'observation visuelle pour évaluer les distances de séparation, car les données suggèrent que la capacité des observateurs visuels à estimer précisément les distances est extrêmement faible.."
Source: https://commons.erau.edu/ijaaa/vol4/iss4/4/
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De plus, avec l'expansion des opérations de drones, imaginez les ressources et le personnel nécessaires pour assurer une surveillance aérienne constante. Il est donc essentiel d'utiliser les nouvelles technologies et innovations pour mener des opérations BVLOS sûres et efficaces, sans dépendre de la vision humaine.
Alors, comment relever ce défi ?
La solution, selon Dan, réside dans la technologie de détection et d'évitement basée sur l'IA.
Alors, qu'est-ce que le système Detect & Avoid (DAA) ?
Le système de détection et d'évitement (DAA) permet aux opérateurs de détecter et d'éviter de manière autonome les autres aéronefs et les obstacles. Ces systèmes utilisent des capteurs, tels que des radars, des capteurs acoustiques et visuels, pour détecter et éviter les obstacles dans l'espace aérien.
Grâce à la technologie DAA, les drones peuvent opérer en toute sécurité au-delà de la portée visuelle, élargissant ainsi leur gamme de capacités et d'applications.
Avions coopératifs et non coopératifs
De nombreux systèmes DAA disponibles sur le marché ne prennent en charge que les aéronefs coopératifs. Les systèmes coopératifs incluent les aéronefs dont la position et la trajectoire en temps réel sont connues et peuvent être affichées. L'intégration de systèmes coopératifs à votre concept d'opérations (Conop) est avantageuse et renforce votre stratégie globale de sécurité.
Avoir un A-DSB L'affichage du trafic coopératif par le récepteur est une avancée positive qui ne compromet pas la sécurité. Toutefois, lors d'opérations à haute altitude et sur de longues distances, le recours exclusif à la détection coopérative peut s'avérer insuffisant pour une couverture complète.
Les vols non coopératifs, qui ne disposent pas de tels systèmes, constituent un défi.
Dan souligne : « Il est difficile de déterminer le pourcentage exact de vols non coopératifs dans les différents espaces aériens, car il varie selon les pays et les régions. Certaines estimations suggèrent… » environ 15% Dans l'espace aérien américain, le nombre de vols non coopératifs peut varier considérablement selon la zone, certaines zones rurales présentant une prévalence plus élevée. Ceci souligne l'importance cruciale de disposer de technologies efficaces de détection et d'évitement spécifiquement conçues pour détecter les vols non coopératifs.
Types de systèmes DAA
Radar: L'une des technologies de détection et d'évitement les plus connues est le radar. Les systèmes radar émettent des ondes radio qui se réfléchissent sur les objets environnants et sont renvoyées vers le récepteur radar. Ces systèmes peuvent fonctionner par tous les temps. Cependant, ils présentent des inconvénients : coût élevé du matériel, sensibilité aux particules et aux interférences à basse altitude, forte consommation d'énergie et exigences réglementaires supplémentaires.
Avantages
Cons
- À bord ou au sol
- Fonctionne de nuit et par tous les temps
- Portée de détection de 3 à 3,5 km
- 120 degrés d'azimut, 45 degrés d'élévation par panneau
- Bien connu des autorités de réglementation
- Cher
- Confronté aux particules en suspension dans l'air et aux débris environnementaux à basse altitude
- La courbure de la Terre ainsi que les obstacles au sol masquent les avions volant à basse altitude sur de longues distances.
- Poids élevé
- Problèmes d'acceptation du public
- Des approbations supplémentaires sont requises de la part d'organismes de réglementation tels que la FAA aux États-Unis.
AcoustiqueCes systèmes utilisent des microphones pour détecter le son des autres aéronefs. Ce type de système peut détecter les aéronefs jusqu'à 10 kilomètres de distanceCe système constitue une option efficace pour la détection à longue portée. Les systèmes acoustiques sont également opérationnels par tous les temps et consomment peu d'énergie. Cependant, leur précision de positionnement peut être limitée et ils peuvent avoir du mal à distinguer les aéronefs qui s'approchent de ceux qui s'éloignent.
Avantages
Cons
- À bord ou au sol
- Système passif, ne nécessite aucune approbation de la FCC
- Portée de détection variable de 2 à 10 km
- 360 degrés POUR
- Adapté à tous les temps
- Faible consommation et poids réduit
- Meilleure acceptation du public
- Prix inférieur
- Précision de positionnement
- Les environnements bruyants ont un impact sur les performances
- Idéal pour les opérations à faible densité de population et à faible trafic aérien
- Impossible de détecter les ballons, les planeurs et les parachutistes.
Optique: Ces systèmes utilisent des caméras et d'autres capteurs pour détecter visuellement les autres aéronefs. Ce sont des systèmes passifs, c'est-à-dire qu'ils n'émettent aucun signal susceptible de perturber d'autres équipements. Les systèmes optiques offrent une grande précision et permettent de distinguer facilement différents types d'aéronefs. Cependant, leur fonctionnement est limité par les conditions météorologiques et ils nécessitent un certain niveau de luminosité. De plus, leur portée de détection est plus limitée que celle des radars.
Avantages
Cons
- À bord ou au sol
- Système passif, ne nécessite aucune approbation de la FCC
- Taux de détection élevés avec capacité de suivi de plusieurs cibles simultanées
- Bonne performance pour la détection à basse altitude
- Consommation électrique réduite, poids inférieur à celui du RADAR
- Champ de vision horizontal de 80 degrés et vertical de 40 degrés
- 2,1 km à bord, 2,8 km au sol
- Meilleure acceptation du public
- Classifications précises
- Lumière du jour seulement (actuellement !)
- Confronté à des conditions météorologiques défavorables
- Des problèmes de taille, de poids et de puissance persistent à bord.
Voici Casia G : le système de détection et d’alerte au sol d’Iris Automation
Basé sur la vision optique, Casia G Il s'agit d'un système de surveillance au sol d'Iris Automation conçu pour surveiller en continu l'espace aérien et garantir la sécurité des opérations de drones contre les intrusions aériennes. Les capteurs utilisent la technologie brevetée d'IA et de vision par ordinateur d'Iris pour fournir une surveillance continue de l'espace aérien et des drones. optique complète, champ de vision à 360° pour détecter et signaler tout aéronef coopératif ou non coopératif dans un rayon de 2 km autour de l'emplacement du capteurLeur système :
- Assainit l'espace aérien pour l'environnement opérationnel des drones
- Peut s'étendre à une portée illimitée grâce à l'utilisation de plusieurs nœuds.
- Ne s'ennuie pas, ne se fatigue pas et ne se distrait pas comme les observateurs visuels humains (OV).
- Réserve la puissance et la charge utile des drones
En quoi ce système est-il avantageux pour les opérations autonomes de drones BVLOS en mode boîte ?
Les systèmes de drones de détection et d'évitement au sol (DAA), tels que le Casia G, suscitent un intérêt croissant en raison de leur simplicité et de leur capacité à préserver les dimensions, le poids et la consommation énergétique de l'aéronef. Ils ne nécessitent pas d'intégration complexe au système de contrôle de vol et offrent la visualisation de l'espace aérien nécessaire. La portée de surveillance du Casia G peut également être étendue par l'ajout d'unités supplémentaires afin de former un réseau de nœuds de détection et un maillage.
Ces systèmes pourraient facilement être placés côte à côte Drone en boîte (DIAB) solutions dans les endroits les plus reculés, permettant des opérations répétitives autonomes dans un espace aérien contrôlé tout en évitant les collisions.
Intégration avec FlytBase pour des opérations de drones à distance sécurisées
FlytBase est une plateforme logicielle d'entreprise qui facilite les opérations entièrement automatisées au-delà de la ligne de visée visuelle (BVLOS). systèmes de drones en boîte depuis des centres de commandement distants.
Grâce à son intégration avec le système Casia G, le tableau de bord FlytBase fournit des données en temps réel sur les aéronefs intrusifs, notamment leur type, les données télémétriques en direct et leur position sur la carte. Les opérateurs de drones peuvent ainsi surveiller l'état et le rayon d'action du capteur Casia G et recevoir des alertes immédiates en cas de détection d'aéronefs non autorisés dans leur zone d'opération.
Pour garantir des vols BVLOS sécurisés, FlytBase propose diverses fonctionnalités de sécurité, notamment des configurations de sécurité intégrées pour les situations d'urgence telles que la perte de liaison radio, une batterie faible ou des problèmes de connexion Internet. Dans ces cas, le drone retourne automatiquement à sa station d'accueil. De plus, les opérateurs peuvent créer Zones d'exclusion aérienne (Zone de restriction des vols) pour empêcher l'entrée de drones dans l'espace aérien restreint, améliorant ainsi la sécurité et la conformité globales des vols.
En savoir plus: https://dronedj.com/2022/11/14/flytbase-bvlos-drone-iris-automation/
Homologations BVLOS avec systèmes de détection et d'évitement
La FAA a adopté une approche judicieuse en intégrant le concept de « blindage » dans ses dérogations, reconnaissant qu'il est généralement plus sûr de voler à moins de 15 mètres du sol ou d'une structure pour les autres aéronefs. Pour réaliser de véritables vols BVLOS (Beyond Visual Line of Sight), La FAA exige une forme quelconque de système de détection et d'évitement, qu'elles soient coopératives ou non, intégrées aux opérations.
Bien que certaines entreprises aient obtenu des dérogations pour voler jusqu'à 1 000 pieds AGL (au-dessus du sol), la limite de 50 pieds peut s'avérer contraignante et potentiellement dangereuse pour certaines opérations. L'objectif principal de l'intégration d'un système DAA (Digital Aviation Assisted) est de dépasser cette limite de 50 pieds, comme certains clients l'ont déjà fait grâce à des technologies similaires à la nôtre.
Ce concept s'applique non seulement à la FAA, mais aussi à d'autres organismes de réglementation comme Transports Canada et l'AESA. Actuellement, plusieurs dérogations sont accordées, établissant une nouvelle norme pour l'utilisation des systèmes et stratégies de détection et d'évitement en vertu de la réglementation 107.31 de la FAA.
Il est également nécessaire de décrire les mesures d'atténuation qui seront mises en œuvre en cas de perte de la capacité de détection et d'évitement. Cela peut impliquer la mise en place de systèmes redondants ou un plan précis décrivant comment le drone évitera les obstacles et les autres aéronefs en cas de perte de cette capacité. Il est important de collaborer avec les autorités réglementaires afin de s'assurer que les mesures d'atténuation proposées sont acceptables et qu'elles garantissent un niveau de sécurité adéquat.
Récemment, Aerodyne, un fournisseur de solutions de drones pour entreprises de premier plan, Nous avons obtenu avec succès une dérogation en vertu de la partie 107.31 de la réglementation FAA grâce au système de détection et d'évitement Casia G et à la plateforme FlytBase mener des opérations de drones sur le site de production de P&G à Lima, dans l'Ohio, sans avoir recours à des observateurs visuels.
Bien en avance
Bien que la présence humaine reste essentielle, les solutions technologiques offrent une grande flexibilité et des avantages considérables. Ces solutions doivent être considérées comme des mesures d'atténuation tactiques venant compléter les autres protocoles de sécurité. Caméras, capteurs et technologies de sécurité avancées permettent une plus grande précision, une surveillance continue et des réponses en temps réel, renforçant ainsi la sécurité des opérations de drones et ouvrant la voie à des applications plus sophistiquées.
L'innovation et les progrès continus dans le domaine de la technologie DAA seront essentiels pour gérer efficacement les situations complexes, atténuer les risques et intégrer en toute sécurité les drones dans la troisième dimension du monde.
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