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Gestion du trafic des drones à basse hauteur - Concept d’opération et solutions technologiques

La gestion du trafic aérien est une préoccupation constante des autorités de l’aviation depuis l’avènement de l’aviation de transport. Elle vise à assurer la sécurité des vols, notamment en séparant les aéronefs les uns des autres, ainsi que l’efficacité de la circulation aérienne en optimisant les flux de trafic. Elle fournit également des services à l’attention des usagers de l’espace aérien.

Les drones, ou aéronefs évoluant sans pilote à bord, constituent une nouvelle catégorie d’aéronef.

Profitant des progrès des technologies numériques, leur développement est aujourd’hui exponentiel, tant pour des applications de loisir que professionnelles. L’apparition de ces nouveaux usagers de l’espace aérien pose cependant des problématiques de sécurité des vols pour les autres usagers et constitue une menace pour la sûreté de certaines installations et pour la vie privée des citoyens. L’intégration sûre et efficiente des drones dans le trafic aérien est ainsi aujourd’hui une préoccupation pour l’ensemble de la communauté aéronautique, pour les autorités gouvernementales et les acteurs économiques.

La déclaration de Riga (voir encadré) a été accueillie avec satisfaction par les opérateurs de drones impatients de pouvoir réaliser de façon routinière des missions au-dessous de 150 mètres par rapport au sol dans un espace aérien qui est généralement non contrôlé loin des aéroports et qui est contrôlé à proximité de ceux-ci. Voler à ces endroits sans capacités de voir et d’éviter et sans aucune aide de contrôleurs aériens est un défi tel que les drones n’obtiennent pas d’autorisation de vol routinier, à moins d’évoluer en vue du télépilote ou de disposer d’observateurs qui conservent une vue directe du drone et de son environnement.

Même si la majeure partie des avions ne volent pas à très basse hauteur, l’usage de la couche basse de l’espace aérien n’est pas suffisamment rare pour satisfaire les objectifs de sécurité par les régulateurs. Afin de résoudre ce problème nous proposons des adaptations de la structure de l’espace aérien et de ses règles d’usage.

L’architecture actuelle européenne de la gestion de l’espace aérien a été définie pour les opérations d’avions avec pilote à bord. Cette architecture a été mise en place pour gérer l’espace aérien depuis la basse hauteur près des aéroports jusqu’à des altitudes moyennes ou hautes partout en Europe, en laissant non contrôlée une large partie de l’espace aérien à basse hauteur. Cette partie non contrôlée de l’espace aérien est utilisée par de nombreux types de trafic habité évoluant soit en vol à vue, soit en vol aux instruments. La gestion de cette partie de l’espace aérien est assurée par les pilotes en observant visuellement les autres trafics et en en restant à distance de sécurité, conformément aux règles de l’air.

L’accroissement rapide et récent de la circulation de drones doit être pris en compte pour intégrer ces engins dans l’espace aérien sans effet négatif sur les autres trafics. Les drones peuvent être de n’importe quel type et de n’importe quelle taille et leurs missions peuvent se dérouler dans toutes les classes d’espace aérien à n’importe quelle altitude. Cependant, le concept d’opération de drones à basse hauteur qui est décrit dans cet article est principalement dédié à l’espace aérien au-dessous de 500 pieds par rapport au sol. Il peut aussi être utilisé jusqu’à 3 000 pieds pour d’autres classes d’espace qui seront détaillées plus loin. Ce sont les hauteurs où le bénéfice tiré de l’utilisation des drones est optimal pour des opérations telles que la prise de vues, la surveillance de réseaux de voies ferrées, de lignes à haute tension ou de pipelines, la livraison de colis ou le travail agricole.

Cet article présente dans un premier temps le contexte et les problématiques associées aux opérations de petits drones. Il décrit ensuite le concept LLRTM (Low Level RPAS Traffic Management) en incluant une structuration de l’espace aérien à très basse hauteur et en décrivant une architecture possible pour un système de gestion de trafic des drones dans cet espace non contrôlé. Il comporte une analyse détaillée de la structure de l’espace aérien, du rôle des acteurs (pilotes, télépilotes et gestionnaires de trafic) et des interfaces homme-machine nécessaires pour une gestion sûre et efficace de tout le trafic susceptible d’évoluer à très basse hauteur. Il aborde également la problématique de l’identification des drones pour les besoins de sûreté, auxquels répond une version du système dénommée LLRTId (Low Level RPAS Traffic Identification). Enfin il décrit les tests et les essais effectués requis pour la mise au point et la validation des systèmes présentés.