La sécurisation des vols, enjeu majeur pour la filière

Ici sont énon­cés les développe­ments tech­niques néces­saires pour garan­tir la sécu­rité dans un con­texte de den­si­fi­ca­tion des vols dans l’e­space aérien glob­al ouvert. Fia­bilis­er le matériel, assur­er des liaisons sûres, créer des sys­tèmes intel­li­gents, mais aus­si tenir compte des fac­teurs humains ou se pro­te­ger des intrusions. 

À la croisée des univers aéro­nau­tique et logi­ciel, les drones attirent autant pour leurs capac­ités applica­tives mul­ti­ples que pour leur fac­ulté à faire rêver. 

“ L’ONERA et la Nasa développent un logiciel commun ”

La minia­tur­i­sa­tion des capac­ités de cal­culs et la sophis­ti­ca­tion des algo­rithmes de pilotage et de déci­sion, servies par une imag­i­na­tion sans lim­ites, ont de fait per­mis la mul­ti­pli­ca­tion des poten­tial­ités de ces machines, se déplaçant dans le ciel sans pilote à bord. 

Les mis­sions qu’ils rem­plis­sent sont ain­si de plus en plus nom­breuses, qu’il s’agisse d’agriculture, de ciné­ma, de travaux publics, de sur­veil­lance, d’exploration.

Ren­dre ces objets sûrs implique de cou­vrir de nom­breux sujets. 

DES SYSTÈMES EMBARQUÉS À FIABILISER

Nou­velle généra­tion de cap­teurs infrarouges inté­grés. © ONERA / SOFRADIR

Le pre­mier sujet con­cerne la sécuri­sa­tion du sys­tème embar­qué : si des pro­grès sont effec­tués con­stam­ment dans ce domaine, la récente incur­sion d’un drone belge sur le ter­ri­toire français (le 29 févri­er 2016, le vol s’est ter­miné par un crash dans l’Aisne), ou les pannes sur­venant à bord des drones opérés démon­trent que tout n’est pas résolu dans ce domaine. 

Ain­si, des équipes de l’ONERA tra­vail­lent dans le pro­jet FORC3ES (FOR­mal engi­neer­ing for Crit­i­cal Con­trol-Com­mand Embed­ded Sys­tems) à faire le lien entre la théorie de l’automatique et sa mise en œuvre con­crète dans les logi­ciels embar­qués des drones. 

L’objectif est d’apporter une démarche plus com­plète depuis la con­cep­tion jusqu’à l’implémentation, et ain­si de démon­tr­er des pro­priétés fines sur le code embarqué. 

Signe de l’importance stratégique du sujet, ce tra­vail don­nera lieu à un développe­ment de logi­ciel com­mun avec la Nasa. 

DES LIAISONS SÛRES ET ADAPTÉES AUX DISTANCES

Les liaisons de com­mu­ni­ca­tions relèvent aus­si d’un besoin vital : il faut en amélior­er les per­for­mances pour garan­tir un lien sûr entre la machine et son ou ses opéra­teurs, quelles que soient les con­di­tions météorologiques ou encore les acci­dents de terrain. 

Si aujourd’hui l’on peut dire que l’opération de drones à courte dis­tance et sans obsta­cle ne pose pas de prob­lèmes dans ce domaine, la présence de bâti­ments, de relief, ou le con­texte d’une opéra­tion à grande dis­tance font appa­raître les lim­ites des tech­nolo­gies actuelles : il s’agit même d’un des enjeux majeurs pour dévelop­per la sur­veil­lance des grands réseaux linéaires (lignes à haute ten­sion, voies fer­rées, etc.). 

Lidar Riegl capa­ble de recon­stru­ire l’environnement tridi­men­sion­nel du drone. © ONERA

DES CAPTEURS PERFORMANTS

Autre sujet fon­da­men­tal, celui des cap­teurs per­me­t­tant la mesure de l’environnement du drone pour sa mis­sion, mais aus­si la détec­tion d’obstacles, fix­es ou mobiles, sur sa route : accroître la per­for­mance de ces cap­teurs, tout en réduisant leur prix et en main­tenant leur encom­bre­ment et leur con­som­ma­tion dans des lim­ites raisonnables par rap­port à la gamme de drones con­sid­érée est égale­ment un enjeu essentiel. 

Cer­taines appli­ca­tions comme la sur­veil­lance d’infrastructures récla­ment de fait des pré­ci­sions dif­fi­ciles à attein­dre, avec une com­pac­ité imposée par la dimen­sion des machines. 

DES SYSTÈMES INTELLIGENTS AU SERVICE DE LA CHAÎNE DE COMMANDE

L’information extraite des sor­ties de ces cap­teurs est essen­tielle, mais réclame d’être traitée et util­isée dans une chaîne de com­mande et de déci­sion, dont la per­for­mance et la fia­bil­ité sont cru­ciales pour garan­tir un com­porte­ment sain et sûr du drone. 

La com­mande dite « référencée cap­teurs », par laque­lle le lien entre la mesure de l’environnement et le mou­ve­ment com­mandé au drone est réal­isé de manière par­ti­c­ulière­ment fine, a sus­cité un intérêt croissant. 

Les travaux relat­ifs à l’amélioration de l’automatisation et à l’intelligence arti­fi­cielle embar­quée sont aus­si cap­i­taux. Un chal­lenge européen, Euroc, s’intéresse ain­si à cette ques­tion dans le domaine plus glob­al de la robotique. 

Une équipe rassem­blant les com­pé­tences de l’ISIR (Insti­tut des sys­tèmes intel­li­gents et robo­t­ique) et de l’ONERA tra­vaille sur cette thé­ma­tique pour les drones dans un con­texte très pré­cis défi­ni par RTE – inspec­tion de dom­mages dans un trans­for­ma­teur élec­trique, en met­tant en œuvre un vaste éven­tail de com­pé­tences et de développe­ments tech­nologiques autour de ces besoins. 

DES FACTEURS HUMAINS À INTÉGRER

La prise en compte des capac­ités des opéra­teurs humains lors de la con­cep­tion de sys­tèmes de drones est aus­si un enjeu majeur. 

“ Un même opérateur ne peut superviser un nombre trop important de drones ”

Il repose sur une com­préhen­sion fine des phénomènes cog­ni­tifs à l’origine, par exem­ple, de la perte du sen­ti­ment de con­trôle du sys­tème due aux capac­ités d’autonomie de la machine et de sa super­vi­sion à distance. 

Dans le domaine mil­i­taire, on peut citer le phénomène bien con­nu de dis­tan­ci­a­tion par rap­port au con­texte opéra­tionnel lorsque le télépi­lote con­trôle sa machine depuis des mil­liers de kilo­mètres du théâtre d’opérations et ren­tre chez lui chaque soir. 

Des études ont égale­ment mon­tré que, dans l’état actuel des choses, un même opéra­teur ne peut super­vis­er les mis­sions d’un nom­bre trop impor­tant de drones – env­i­ron 5–6 par exem­ple pour des drones mil­i­taires de taille conséquente. 

DÉFINIR LA PLACE DES DRONES DANS L’ESPACE AÉRIEN

La ques­tion de l’insertion des drones dans un espace aérien déjà forte­ment encom­bré est un sujet majeur qui réclame le développe­ment de con­cepts opéra­tionnels sus­cep­ti­bles d’assurer le mieux pos­si­ble la sécu­rité des aéronefs, et d’outils per­me­t­tant leur éval­u­a­tion rigoureuse et quantitative. 

Cela per­me­t­tra par exem­ple de traiter les deman­des crois­santes de trans­ports de col­is par drones, venues de dif­férents acteurs (Google, Ama­zon, etc.), en allouant les dif­férentes tranch­es de hau­teur sol à dif­férents véhicules aériens, selon le con­cept UTM (pour Unmanned Air­craft Sys­tems Traf­fic Man­age­ment) pen­sé par la Nasa. 

GÉRER DES FLOTTES D’APPAREILS AGISSANT DE CONCERT

Cer­taines appli­ca­tions récla­ment même la mise en œuvre d’équipes de drones coopérant pour accom­plir un objec­tif complexe. 

“ Permettre à des engins de se reconfigurer face à des aléas ”

Ce fut ain­si le cas pour le pro­gramme d’études amont Action, financé par la Délé­ga­tion générale de l’armement à l’ONERA et au LAAS (Lab­o­ra­toire d’analyse et d’architecture des systèmes). 

Ce pro­jet a vu, fin 2015, le déploiement d’une flotte d’une dizaine de robots aériens et ter­restres pour explor­er une zone urbaine incon­nue, tout en réagis­sant à la perte de cer­taines des machines. 

Les élé­ments cités précédem­ment nour­ris­sent aus­si la réflex­ion pour per­me­t­tre à ces engins de se recon­fig­ur­er face à des aléas (perte des liaisons de com­mu­ni­ca­tions, pannes sur le drone, tur­bu­lence, etc.) : ce sont toutes ces prob­lé­ma­tiques que l’ONERA étudie dans le cadre du pro­jet DROPTER (Drone à résilience opti­misée pour traiter les événe­ments redoutés). 

SE PROTÉGER DES DRONES MALVEILLANTS

Un autre con­texte relatif à la sécuri­sa­tion des drones con­cerne la lutte con­tre les drones malveil­lants, ou péné­trant dans une zone interdite. 

“ L’ONERA est au cœur de l’écosystème drone ”

Sur ce plan égale­ment, de nom­breux pro­grès ont été accom­plis, en par­ti­c­uli­er depuis que le SGDSN (Secré­tari­at général de la défense et de la sécu­rité nationale) s’est emparé de la ques­tion début 2015, en deman­dant à l’ANR (Agence nationale de la recherche) de faire un appel à pro­jets spé­ci­fique sur cette thématique. 

Par­mi les pro­jets sélec­tion­nés, le con­sor­tium ANGELAS (ANalyse Glob­ale et Éval­u­a­tion des tech­nolo­gies et méth­odes pour la Lutte Anti- UAS), piloté par l’ONERA, exper­tise des tech­nolo­gies de natures com­plé­men­taires et de matu­rités dif­férentes (optron­ique, radar, acous­tique, etc.). 

L’objectif visé est de dévelop­per et éval­uer ces tech­nolo­gies, mais aus­si de les com­bin­er de façon fine et per­ti­nente par rap­port à un scé­nario don­né (pro­tec­tion d’un stade, d’une cen­trale nucléaire, etc.). 

DÉVELOPPER LA COOPÉRATION ENTRE ACTEURS DE LA FILIÈRE

Recon­struc­tion tridi­men­sion­nelle à par­tir d’un lidar embar­qué sur drone (ONERA). © ONERA

L’univers des drones se développe à une vitesse impres­sion­nante, avec un intérêt appli­catif évi­dent dans des domaines très var­iés. Par­al­lèle­ment, de nom­breux développe­ments per­me­t­tent l’accroissement de la sécu­rité asso­ciée à ces utilisations. 

Ces développe­ments per­me­t­tent en retour des appli­ca­tions tou­jours plus nom­breuses et per­ti­nentes. L’ONERA, de par sa mul­ti­dis­ci­pli­nar­ité et sa mis­sion d’innovation vers l’industrie, est au cœur de ces prob­lé­ma­tiques et de l’écosystème drone. 

Ain­si, il tra­vaille de manière très étroite avec l’ensemble de ces acteurs, dro­nistes, lab­o­ra­toires, indus­triels fab­ri­cants, grands utilisateurs. 

Par­mi ces derniers, on peut citer le parte­nar­i­at de recherche signé avec la SNCF pour per­me­t­tre le développe­ment de tech­nolo­gies drones utiles au monde ferroviaire. 

S’APPUYER SUR LE DYNAMISME DU SECTEUR

Tous les développe­ments dédiés à la sécuri­sa­tion du vol des drones per­me­t­tront de main­tenir, avec un juste équili­bre entre la vital­ité des nom­breuses PME récem­ment créées sur ce créneau et la néces­sité de con­solid­er les nou­velles capac­ités par une sécuri­sa­tion crois­sante, la place de la France dans ce monde où elle est loin d’être absente, voire plutôt en avance. 

Des déc­la­ra­tions récentes ont même indiqué au grand pub­lic que la « France des drones civils » – insti­tu­tion­nels, indus­triels fab­ri­cants et opéra­teurs de drones, indus­triels « clients » des drones, regroupés au sein du Con­seil pour les drones civils – s’est struc­turée pour répon­dre au défi majeur que con­stitue le développe­ment d’une capac­ité accrue pour des drones répon­dant davan­tage aux besoins de ces don­neurs d’ordre.

Relever tous les enjeux tech­nologiques et sci­en­tifiques qui s’offrent sera la clé de la con­sol­i­da­tion d’une fil­ière au dynamisme remarquable. 

Sim­u­la­tion de con­cepts opéra­tionnels d’insertion dans l’espace aérien (ONERA). © ONERA

---

Articles similaires :

Sur­veiller les infra­struc­tures de façon plus effi­cace et moins coûteuse Les drones aériens investis­sent l’espace maritime Com­ment faire coopér­er des robots autonomes Dro­nis­er un avion : les enjeux et les atouts A la recherche d’un nou­veau cadre juridique Les drones volants entre con­quête de l’air et robotisation