Modalités de collaboration à distance pour soutenir la conscience mutuelle dans un contexte d'opération monopilote

Remote collaboration modalities to support mutual awareness in a single-pilot operation context

• Auteur / Autrice : Maxime Bardou
• Direction : Mickaël Causse, Catherine Letondal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 30/11/2023
• Etablissement(s) : Toulouse, ISAE
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Aéronautique-Astronautique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de recherche ENAC (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Institut supérieur de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse, Haute-Garonne). Département conception et conduite des véhicules aéronautiques et spatiaux
• Jury : Président / Présidente : Myriam Lewkowicz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mickaël Causse, Catherine Letondal, Jordan Navarro, Franck Mars, Jean-Paul Imbert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Myriam Lewkowicz, Jordan Navarro

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pilotes (aéronautique)

Travail collaboratif

Perception du risque

Mots clés libres

Monopilote

Conscience mutuelle

Collaboration à distance

Single-Pilot

Mutual awareness

Remote collaboration

Résumé

Cette thèse aborde la problématique de la collaboration à distance entre un pilote unique en vol et un pilote au sol dans le cadre du concept de Single Pilot Operation (SPO) en aviation commerciale. En l’absence d’outils de collaboration adaptés, la conscience mutuelle entre ces deux pilotes est susceptible de se dégrader, ce qui peut compromettre la sécurité des vols. Pour rétablir cette compréhension mutuelle, des éléments d'information peuvent être intégrés dans les futurs outils de vol. Une première étude identifie les problèmes de conscience mutuelle en simulant une collaboration à distance entre deux pilotes et identifie un certain nombre de ces éléments d'information. Une seconde étude évalue des prototypes d’éléments de design pour représenter ces informations, et explore deux nouvelles interfaces ( extit{Mutual Awareness Extension Interfaces}, MAEI), l’une pour le pilote bord et l’autre pour le pilote au sol. Des tests de collaboration à distance ont été réalisés avec quatre pilotes professionnels pour évaluer l’efficacité des indices à transmettre, des modalités de transmission et des représentations utilisées. Constatant que les pilotes suppléent au manque d'information par la communication verbale, nous avons enfin examiné l’impact d’indices informant de la disponibilité du pilote bord pour réguler les interruptions, notamment en fonction de sa charge mentale. L’objectif est de démontrer l’importance d’offrir des informations de disponibilité et de charge mentale du pilote bord pour optimiser la communication et la collaboration avec le pilote sol. En conclusion, cette thèse met en évidence le rôle de la conscience mutuelle dans la collaboration à distance entre pilotes et propose des recommandations pour la conception d’outils adaptés. Ces résultats ont des implications pour l’aviation commerciale et ouvrent la voie à de futurs recherches et développements dans ce domaine.

This thesis addresses the issue of remote collaboration between a single on-board pilot and a ground pilot within the framework of the Single Pilot Operation (SPO) concept in commercial aviation. In the absence of suitable collaboration tools, mutual awareness between these two pilots is likely to deteriorate, potentially compromising flight safety. To restore this mutual understanding, pieces of information can be integrated into future flight tools. An initial study identifies mutual awareness problems by simulating remote collaboration between two pilots and identifies a number of these information elements. A second study evaluates design element prototypes to represent this information and explores two new interfaces ( extit{Mutual Awareness Extension Interfaces}, MAEI), one for the on-board pilot and the other for the ground-based pilot. Remote collaboration tests were conducted with four professional pilots to assess the effectiveness of the cues to be transmitted, the transmission modalities, and the representations used. Observing that pilots compensate for the lack of information through verbal communication, we finally examined the impact of cues informing about the on-board pilot's availability to regulate interruptions, particularly based on his mental workload. The goal is to demonstrate the importance of providing availability and mental workload information of the on-board flight pilot to optimize communication and collaboration with the ground pilot. In conclusion, this thesis highlights the role of mutual awareness in remote collaboration between pilots and proposes recommendations for designing suitable tools. These findings have implications for commercial aviation and pave the way for future research and developments in this field.