Ménager une place pour les petits aéronefs dans un ciel saturé

L'espace aérien est de plus en plus utilisé par tous les types de véhicules, des avions de ligne commerciaux aux drones. Une initiative de l'UE s'est intéressée à la façon dont les petits aéronefs qui n'ont généralement pas accès aux systèmes de navigation conventionnels pourraient trouver des solutions de positionnement, de navigation et de synchronisation (APNT) alternatifs.

L'espace aérien est une ressource limitée. Les systèmes de navigation par satellite sont essentiels à la gestion du ciel pour les véhicules aériens, tels que les jets commerciaux ou militaires, les petits avions, les hélicoptères, les montgolfières et les drones. En cas de panne de ces systèmes, les systèmes de navigation actuels ne pourront pas y faire face. De surcroît, les véhicules aériens sans pilote, tels que les drones et les avions très légers, n'ont généralement pas accès à l'équipement des systèmes de navigation standard en raison de contraintes de coût, de taille ou de consommation d'énergie. Le projet financé par l'UE NAVISAS s'est intéressé à la manière de fournir des solutions APNT pour appuyer les petits aéronefs. "Les solutions actuelles comprennent des infrastructures au sol qui transmettent des signaux non satellitaires dans l'espace à l'avionique", explique André Oliveira, coordinateur du projet. "Cependant, ces solutions ne peuvent pas être utilisées par les petits aéronefs sans une reconfiguration majeure de leurs systèmes avioniques."

Le projet NAVISAS a examiné la possibilité de fusionner plusieurs solutions de navigation en un seul progiciel facile à intégrer dans l'avion. Il a analysé plusieurs pistes de fusion technologique entre les systèmes de positionnement par satellite (GPS et GALILEO), une horloge atomique miniature (MAG), un gyroscope atomique miniature (MAG) et une vision pour des applications dans le domaine de la navigation des petits aéronefs.

Un nouvel instrument ultramoderne rentable

Le projet prévoit la fusion de deux systèmes de navigation différents à bord de l'aéronef. Cet objectif pourrait être possible en fusionnant un système global de navigation par satellite (GNSS) et une unité de mesure inertielle avancée (IMU) avec des innovations spécifiques au niveau du gyroscope qui utilisent la technologie des systèmes microélectromécaniques (MEMS). Cette approche fournira une solution plus conviviale, plus souple, plus fiable et plus précise dans un seul appareil. "NAVISAS ouvrira la voie à l'avènement d'un nouvel instrument rentable qui pourra être utilisé par les petits aéronefs pour assurer des niveaux de performance de navigation compatibles avec l'évolution de l'espace aérien et du trafic aérien", note M. Oliveira.

La fabrication des IMU basées sur les gyroscopes atomiques et les accéléromètres MEMS devrait devenir moins coûteuse. En d'autres termes, la solution NAVISAS a la capacité de remplacer les systèmes inertiels certifiés de haute qualité qui utilisent des gyroscopes laser.

Les expériences menées dans le cadre du projet ont confirmé que la solution NAVISAS afficherait des performances semblables à celles des gyroscopes laser. Cette donne rend la solution plus attrayante pour les constructeurs d'avions commerciaux et ouvre le marché des systèmes inertiels haute performance aux petits avions. "Bien qu'il reste encore un long chemin à parcourir avant qu'un gyroscope atomique mature et abordable ne soit disponible, les performances envisagées sont prometteuses et pourraient concurrencer les gyroscopes à laser en anneau de pointe", ajoute M. Oliveira.

Ajout d'un élément de vision

La navigation basée sur la vision, qui ne faisait pas initialement partie du champ d'application de NAVISAS, a été ajoutée à l'étude. Une solution basée sur des caméras électro-optiques a été testée en vol réel et a prouvé son utilité pour les petits avions, en particulier les drones, à condition que les conditions météorologiques de vol à vue soient prises en compte. M. Oliveira explique: "Il s'agit d'une méthode de navigation alternative très bon marché par rapport à tout autre système de ce type, capable de fournir à l'APNT des performances très acceptables pour poursuivre la mission pendant la panne du GNSS."

Dans l'ensemble, le projet a abouti au développement de concepts opérationnels APNT pour les petits aéronefs, d'approches pour la fusion des récepteurs GNSS avec MAC et les gyroscopes atomiques, et d'une preuve du concept de navigation basée sur la vision évaluée lors du vol réel d'un drone. En outre, les partenaires du projet ont réalisé une étude de faisabilité du NAVISAS APNT.

Selon M. Oliveira, le consortium est à la recherche de nouvelles possibilités qui permettront à la technologie NAVISAS d'être encore plus mature, en vue de la validation de l'opération dans les années à venir. "Si le concept NAVISAS est mis en œuvre, nous pensons qu'il améliorera également les niveaux de sécurité des vols et contribuera positivement aux performances et à l'efficacité", conclut-il.


Pour plus d'information voir: projet NAVISAS