Système décisionnel dynamique et autonome pour le pilotage d'un hélicoptère dans une situation d'urgence

Dynamic autonomous decision-support function for piloting a helicopter in emergency situations

• Auteur / Autrice : Konstanca Nikolajevic
• Direction : Abdelhakim Artiba, Nicolas Belanger, Rabie Ben Atitallah, David Duvivier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 03/03/2016
• Etablissement(s) : Valenciennes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'automatique, de mécanique et d'informatique industrielles et humaines (Valenciennes, Nord ; 1994-...)
• Partenaire(s) de recherche : Communauté d'Universités et Etablissements (ComUE) : Communauté d'universités et d'établissements Lille Nord de France (2009-2013)
• Jury : Président / Présidente : Nidhal Rezg
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abdelhakim Artiba, Nicolas Belanger, Rabie Ben Atitallah, David Duvivier, Jean-Charles Billaut, Marc Sevaux, Isabelle Terrasse, Yasmina Bestaoui Sebbane
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Charles Billaut, Marc Sevaux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes d'aide à la décision

Simulation par ordinateur

Aéronautique -- Accidents

Aéronautique -- Mesures de sécurité

Systèmes anticollision

Hélicoptères

Mots clés libres

Aide à la décision

Méthodes multi-Critères

Promethee

Génération de trajectoires sous contraintes

Robotique aérienne mobile

Evitement de collision

Primitives de mouvement

Fonction avionique

Optimisation

Simulation

Decision aid making

Multi-Criteria methods

Promethee

Trajectory generation under dynamic constraints

Path-Planning

Aerial mobile robotics

Collision avoidance

Motion primitives

Avionics function

Optimization

Simulation

Résumé

Dans un contexte industriel aéronautique où les problématiques de sécurité constituent un facteur différentiateur clé, l’objectif de cette thèse est de répondre à la problématique ambitieuse de la réduction des accidents de type opérationnel. Les travaux de recherche s’inscrivent dans le domaine des systèmes d’alarmes pour l’évitement de collision qui ne font pas une analyse approfondie des solutions d’évitement par rapport à la situation de danger. En effet, les situations d’urgence en vol ne bénéficient pas à ce jour d’une représentation et d’un guide des solutions associées formels. Bien que certains systèmes d’assistance existent et qu’une partie de la connaissance associée aux situations d’urgence ait pu être identifiée, la génération dynamique d’une séquence de manœuvres sous fortes contraintes de temps et dans un environnement non connu à l’avance représente une voie d’exploration nouvelle. Afin de répondre à cette question et de rendre objective la notion de danger, les travaux de recherche présentés dans cette thèse mettent en confrontation la capacité d’évolution d’un aéronef dans son environnement immédiat avec une enveloppe physique devenant contraignante. Afin de mesurer ce danger, les travaux de recherche ont conduit à construire un module de trajectoires capable d’explorer l’espace en 3D. Cela a permis de tirer des enseignements en terme de flexibilité des manœuvres d’évitement possibles à l’approche du sol. De plus l’elicitation des connaissances des pilotes et des experts d’Airbus Helicopters (ancien Eurocopter) mis en situation d’urgence dans le cas d’accidents reconstitués en simulation a conduit à un ensemble de paramètres pour l’utilisation de la méthode multicritère PROMETHEE II dans le processus de prise de décision relatif au choix de la meilleure trajectoire d’évitement et par conséquent à la génération d’alarmes anti-collision.

In the aeronautics industrial context, the issues related to the safety constitute a highly differentiating factor. This PhD thesis addresses the challenge of operational type accident reduction. The research works are positioned and considered within the context of existing alerting equipments for collision avoidance, who don’t report a thorough analysis of the avoidance manoeuvres with respect to a possible threat. Indeed, in-flight emergency situations are various and do not all have a formal representation of escape procedures to fall back on. Much of operational accident scenarios are related to human mistakes. Even if systems providing assistance already exist, the dynamic generation of a sequence of manoeuvres under high constraints in an unknown environment remain a news research axis, and a key development perspective. In order to address this problematic and make the notion of danger objective, the research works presented in this thesis confront the capabilities of evolution of an aircraft in its immediate environment with possible physical constraints. For that purpose, the study has conducted to generate a module for trajectory generation in the 3D space frame, capable of partitioning and exploring the space ahead and around the aircraft. This has allowed to draw conclusions in terms of flexibility of escape manoeuvres on approach to the terrain. Besides, the elicitation of the Airbus Helicopters (former Eurocopter) experts knowledge put in emergency situations, for reconstituted accident scenarios in simulation, have permitted to derive a certain number of criteria and rules for parametrising the multicriteria method PROMETHEE II in the process for the relative decision-making of the best avoidance trajectory solution. This has given clues for the generation of new alerting rules to prevent the collisions.