La création d’un avion plus sûr avec un seul pilote dans le cockpit est un défi sur lequel travaillent tous les grands constructeurs d’avions. Les chercheurs du département de télécommunications et d’ingénierie des systèmes de l’Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) coordonnent le projet européen E-PILOTS, afin de réaliser de nouvelles applications intelligentes qui réduiront la charge de travail du pilote.
La prévision d’EuroControl d’une augmentation de la demande de vols qui pourrait doubler leur nombre (avions Airbus/BTRE) ainsi que la prévision claire d’un manque de pilotes, justifiée par des estimations de 7 pilotes par avion (en tenant compte des périodes de repos et de formation), signifie que les principaux constructeurs d’avions tels qu’Airbus et Boeing ont à leur ordre du jour le développement de nouveaux outils d’aide à la décision qui leur permettront de réduire le nombre de pilotes dans le cockpit des avions commerciaux à un seul pilote.
Il faut rappeler que le poste de pilotage a connu une grande évolution technologique depuis le modèle Clipper 314 avec 5 postes d’équipage (navigateur, opérateurs radio, ingénieur de bord et 2 pilotes) avec une répartition claire des responsabilités opérationnelles (pilotage, navigation, communication et gestion du système) jusqu’aux actuels postes de pilotage hautement informatisés avec 2 membres d’équipage dans le cockpit.
Parvenir à un avion plus sûr avec un seul pilote dans le cockpit est un défi sur lequel travaillent les principaux constructeurs d’avions tels qu’Airbus et Boeing, ainsi que différents groupes de recherche multidisciplinaires, et auquel E-PILOTS va contribuer à une feuille de route d’applications intelligentes pour réduire la charge de travail du pilote en dessous d’un certain seuil.
L’Universitat Autònoma de Barcelona coordonne le projet européen E-PILOTS avec les experts en Intelligence Artificielle du Centre de Vision par Ordinateur (Centro de Visión por Computado), les spécialistes en facteurs humains de l’Université de Cranfield et le soutien de la société ASLOGIC qui dispose d’une grande expérience dans le développement de nouvelles technologies dans le secteur aéronautique, afin d’établir une feuille de route pour de nouvelles applications intelligentes qui faciliteront les tâches qui requièrent une activité cognitive dans la prise de décision.
Un des aspects les plus innovants est de pouvoir recréer une perception et une compréhension unique partagée entre les différents acteurs qui prennent des décisions qui sont physiquement réparties au sol (centres de contrôle) et dans les airs (pilotes). L’utilisation d’algorithmes de machine learning pour la reconnaissance des formes ouvre un éventail de possibilités dans le cockpit de l’avion, avec un impact direct sur les indicateurs de performance de vol, et par conséquent, avec une marge importante de réduction de l’impact environnemental.
Certains des scénarios dans lesquels ces solutions auraient le plus d’avantages sont précisément dans les espaces aériens avec un nombre élevé d’avions, comme les volumes à proximité des aéroports (connus sous le nom de Terminal Maneuvre Area) où les avions coexistent et se font concurrence pour descendre avec le meilleur profil pour un atterrissage correct et avec une consommation de carburant minimale. Dans ce contexte, le fait de pouvoir identifier des modèles de comportement et anticiper suffisamment à l’avance les manœuvres des aéronefs à proximité offre aux pilotes la possibilité d’anticiper la configuration de l’aéronef et d’éviter les manœuvres qui nécessitent une consommation élevée de carburant.
Au-delà de la configuration correcte de l’avion dans les différentes phases de vol, le projet E-PILOTS considère le pilote et son contexte opérationnel comme l’acteur principal, analysant constamment les données de l’avion et son contexte pour fournir au cockpit des informations élaborées qui facilitent une meilleure perception et compréhension des événements futurs, ainsi que la projection de scénarios futurs en fonction des décisions qu’il exécute. Cette connaissance de la situation est actuellement généralement confirmée par le copilote, mais le développement d’outils intelligents basés sur l’identification des formes ouvre un ensemble de possibilités d’amélioration qui sont en cours de validation au sein d’E-PILOTS par des experts en aéronautique et en intelligence artificielle et qui détermineront la feuille de route des nouvelles technologies dans les futurs cockpits.
La rigueur de l’étude réside dans une série de projets internationaux antérieurs qui ont permis à l’équipe de l’UAB de mettre en place des modèles socio-technologiques dans lesquels il est possible d’évaluer comment l’utilisation d’outils de support affecte la prise de décision d’un opérateur. Plus précisément, des modèles de simulation avancés sont réutilisés pour évaluer de nouveaux systèmes et de nouvelles architectures pour la gestion future de l’espace aérien qui ont été développés avec des experts du Centre de référence pour la recherche, le développement et l’innovation en matière de gestion du trafic aérien (ENAIRE – UPM). Ces modèles sont améliorés grâce à la sensorisation par ASLOGIC pour reconnaître l’état cognitif du pilote et identifier les fenêtres de temps dans lesquelles il sera plus réceptif pour profiter de l’information élaborée compte tenu de son expiration et ainsi avoir suffisamment de temps en cas d’exécution d’une manœuvre.
Une des contributions les plus importantes dans cette première phase du projet est de réduire la variabilité de la charge de travail dans le cockpit à des valeurs inférieures à un seuil en anticipant les actions futures du pilote afin qu’il puisse les réaliser de manière ordonnée dans le temps, en évitant les pics de travail qui pourraient affecter les niveaux de sécurité exigés par les organismes internationaux.
Actuellement, E-PILOTS réalise des essais en laboratoire, mais il est prévu que début 2020, l’équipe réalise des essais en simulateurs de vol avec des élèves de l’École de Vol de Barcelone / Aéroclub Barcelone Sabadell où ils disposent d’excellentes installations et d’une grande expérience pour la formation des futurs pilotes.
Outre les motivations économiques pour lesquelles certaines compagnies aériennes considèrent les pilotes comme des ressources très coûteuses, il faut reconnaître que les principaux incidents dans l’aviation sont généralement dus à une défaillance humaine, de sorte que les résultats des recherches menées dans le cadre du projet E-PILOTS devront être validés et certifiés par différents processus accrédités. Au niveau de l’acceptation sociale, l’un des principaux problèmes à surmonter sera le rejet social de la présence d’un seul pilote dans l’avion, pour lequel on s’attend à une pénétration plus facile sur le marché des vols de fret.
Miquel Àngel Piera
Departamento de Telecomunicaciones e Ingeniería de Sistemas
Universitat Autònoma de Barcelona
miquelangel.piera@uab.cat
Références
E-PILOTS (H2020) Grant agreement ID: 831993
http://e-pilots.eu/
