ÉTUDE AÉRONAUTIQUE Mandat canadien concernant l'exigence de performance de l'ADS-B émission - nav canada
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ÉTUDE AÉRONAUTIQUE
Mandat canadien concernant l’exigence
de performance de l’ADS-B émission
NAV CANADA
Niveaux de service
77, rue Metcalfe, 7e étage
Ottawa (Ontario) K1P 5L6
Août 2018
Les renseignements et les schémas présentés dans cette étude aéronautique sont fournis
à titre indicatif seulement et ne doivent pas être utilisés pour la navigation.
1
Page libre intentionnelle
2
TABLE DES MATIÈRES
Sommaire ............................................................................................................................... 4
1.0 Objet ....................................................................................................................... 7
2.0 Contexte ................................................................................................................. 7
2.1 Aperçu .................................................................................................................... 7
2.2 L’environnement de surveillance actuel .................................................................. 8
2.3 Espace aérien non radar ....................................................................................... 10
2.4 Surveillance dépendante automatique en mode diffusion – émission.................... 10
2.5 ADS-B satellitaire : l’avenir du contrôle de la circulation aérienne ......................... 12
2.6 Capacités de communication ................................................................................ 13
2.7 Amélioration de la sécurité au moyen de l’ADS-B satellitaire ................................ 14
2.8 Analyse des avantages ......................................................................................... 15
2.9 Mandats ADS-B d’autres pays .............................................................................. 16
3.0 Analyse ................................................................................................................. 17
3.1 Méthodologie ........................................................................................................ 18
3.2 Équipe d’étude ...................................................................................................... 18
3.3 Consultation .......................................................................................................... 18
3.4 Évaluation des risques .......................................................................................... 35
3.5 Mesures d’atténuation ........................................................................................... 35
4.0 Conclusion ............................................................................................................ 37
4.1 Recommandations ................................................................................................ 37
4.2 Tableau de gestion du changement ...................................................................... 42
4.3 Mise en œuvre ...................................................................................................... 43
4.4 Communication ..................................................................................................... 43
5. Surveillance .......................................................................................................... 44
ANNEXE A – LISTE DES PARTIES PRENANTES
ANNEXE B – ANALYSE DES AVANTAGES
ANNEXE C – TABLEAU DE DÉTERMINATION DES DANGERS ET D’ANALYSE DES RISQUES
ANNEXE D – DESCRIPTION DES ÉLÉMENTS DE DIFFUSION D’ADS-B ÉMISSION
ANNEXE E – CIRCULAIRE D’INFORMATION AÉRONAUTIQUE 29/17
ANNEXE F – AVIONIQUE ADS-B DANS L’ESPACE AÉRIEN DE CLASSE A
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Sommaire
La technologie de surveillance dépendante automatique en mode diffusion (ADS-B) constitue un
moyen efficace d’améliorer les services de surveillance et de fournir aux services de la circulation
aérienne (ATS) des renseignements à jour et d’une précision accrue pour gérer le trafic aérien de
manière à rehausser la sécurité et l’efficacité aériennes.
Selon le Plan de l’État pour la navigation fondée sur les performances (PBN) de Transports Canada,
la planification de l’utilisation obligatoire de l’ADS-B dans l’espace aérien désigné se déroulera entre
2018 et 2022. Afin d’atteindre cet objectif, la présente étude aéronautique porte sur un mandat
concernant l’exigence de performance pour la surveillance des aéronefs au moyen de l’ADS-
B émission.
L’espace aérien canadien comprend 18 millions de kilomètres carrés d’espace aérien intérieur et
océanique, dont une grande partie demeure sans surveillance et est contrôlée en fonction de règles
d’espace aérien aux procédures moins efficaces. Le traitement des signaux ADS-B satellitaires aux
fins de surveillance représente une occasion d’étendre la couverture de surveillance et d’améliorer la
sécurité, en plus d’accroître l’efficacité opérationnelle.
La proposition de mise en œuvre d’un mandat concernant l’exigence de performance dans l’espace
aérien intérieur canadien a pour fondement l’amélioration de la sécurité et de l’efficacité grâce au
système ADS-B, qui fournira aux services de la circulation aérienne (ATS) des données de position et
de vitesse d’une grande précision. Les capacités de surveillance supérieures de l’ADS-B combinées à
la couverture géographique offerte par la réception satellitaire permettront d’accroître la capacité de
trafic et l’efficacité opérationnelle du système de navigation aérienne (SNA) grâce à la réduction des
normes d’espacement, à la capacité accrue des contrôleurs aériens de planifier les arrivées et les
départs, au raccourcissement des délais d’avis de modification aux trajectoires de vol, à l’attribution de
routes plus directes et à l’assouplissement de l’utilisation des niveaux de vol et des vitesses variables.
Ce système permettra aussi d’étendre la couverture de surveillance aux régions du Canada où il serait
autrement impossible d’utiliser l’ADS-B sol actuelle ou des systèmes de radar et de multilatération
(MLAT) conventionnels. Grâce à ces avantages, il sera plus facile pour nos clients de gérer leurs
opérations tout en réduisant leurs émissions et en économisant du carburant.
L’équipe chargée de l’étude aéronautique a consulté de nombreuses parties prenantes au Canada et
ailleurs dans le monde. Les avantages potentiels que procure l’utilisation des signaux ADS-B
satellitaires ont fortement influé sur la définition des exigences de performance de l’ADS-B émission.
Voici quelques-unes des questions qui se sont posées :
• Comment un mandat concernant l’exigence de performance de l’ADS-B peut-il améliorer la
sécurité et l’efficacité globales des opérations aériennes dans l’espace aérien intérieur canadien?
• En quoi un mandat concernant l’exigence de performance de l’ADS-B émission satellitaire
proposé par NAV CANADA serait-il différent ou semblable aux mandats prévus par d’autres États,
notamment les États-Unis (FAA) et l’Europe, qui ont des systèmes ADS-B au sol, et comment le
mandat de NAV CANADA peut-il s’harmoniser avec les plans de ces États en vue de limiter les
incidences pour ses clients?
• Quel équipement avionique nos clients devraient-ils mettre à niveau ou installer, en tenant compte
des avantages par rapport aux coûts d’un système de surveillance ADS-B émission?
• Quels seraient les délais et la portée d’un mandat concernant l’exigence de performance de
l’ADS-B proposé par NAV CANADA, compte tenu des répercussions sur l’avionique, des plans de
la FAA et de l’Europe relativement à la mise en œuvre de l’ADS-B et des objectifs de
modernisation des systèmes de surveillance de NAV CANADA en vue de rehausser la sécurité et
l’efficacité des services de la circulation aérienne au profit de nos clients?
• En ce qui a trait aux activités internes de NAV CANADA, quels efforts devront être consentis par
les Normes et procédures ATS, l’Ingénierie, les Opérations techniques et les autres services de
NAV CANADA concernés pour mettre en œuvre un mandat concernant l’exigence de performance
4
de l’ADS-B émission, et quelle sera l’incidence de ces efforts sur la portée et les délais de mise en
œuvre d’un mandat?
Après avoir analysé les questions liées à la mise en œuvre d’un mandat concernant l’exigence de
performance encadrant l’utilisation des signaux ADS-B satellitaires ainsi que les motifs de
préoccupation soulevés par les parties prenantes pendant les consultations, l’équipe d’étude en est
arrivée aux conclusions suivantes :
• La mise en œuvre de l’ADS-B satellitaire au moyen du mandat concernant l’exigence de
performance proposé procure les avantages suivants : une meilleure conscience situationnelle
ATC grâce à une précision accrue de la position et de la trajectoire des aéronefs; des
avertissements et alertes plus précoces en cas d’écart de route imprévu; la mise en place d’une
technologie de surveillance commune dans les espaces aériens actuels et nouveaux en vue
d’améliorer l’uniformité de l’environnement d’exploitation; et l’optimisation des interventions
d’urgence pour le suivi des aéronefs et la localisation des appareils en détresse.
• La mise en œuvre d’un mandat concernant l’exigence de performance qui repose sur le système
ADS-B satellitaire d’Aireon pour l’espace aérien intérieur canadien – initialement limité à l’espace
aérien de classe A et dont l’entrée en vigueur est prévue le 1er janvier 2021 – accroîtra la sécurité
et l’efficacité des opérations de nos clients.
• Pour tirer le meilleur parti d’un mandat fondé sur les performances dans des délais acceptables, il
devrait être élargi, le 1er janvier 2022, pour inclure l’espace aérien de classe B. Après cette date,
pour élargir un mandat concernant l’exigence de performance à tout autre espace aérien intérieur
canadien, il sera nécessaire d’évaluer les exigences de sécurité et d’efficacité pour cet espace et
de moderniser nos systèmes de surveillance (expansion de la couverture de surveillance, mise
hors service de certains radars et autres systèmes de surveillance au sol).
• Afin d’assurer la fonctionnalité nécessaire du système ADS-B, le mandat proposé exigera des
clients qu’ils équipent ou modernisent leurs aéronefs en conformité avec les normes d’avionique
ADS-B équivalentes à la norme DO-260, DO-260A ou DO-260B d’ici le 1er janvier 2021; tous les
aéronefs concernés devront également respecter la norme RTCA/DO-260B (équivalent de la
norme EUROCAE/ED-102A) d’ici le 1er janvier 2024.
• Le mandat proposé procurera à nos clients concernés des avantages en matière de sécurité et
d’efficacité qui compenseront les dépenses qu’ils devront engager pour mettre à niveau
l’avionique de leurs appareils.
• Le mandat proposé par NAV CANADA s’harmonisera avec les mandats américain et européen
concernant l’ADS-B émission, en ce sens que les aéronefs équipés de l’avionique que requièrent
ces mandats rempliront par le fait même les exigences du mandat proposé.
• Bon nombre de nos clients disposeront déjà de l’avionique requise pour le mandat proposé par
NAV CANADA car les mandats américain et européen seront déjà en place, et les délais de mise
en œuvre du mandat de NAV CANADA laisseront amplement de temps à nos autres clients
concernés de s’équiper adéquatement.
• Les délais de mise en œuvre et la portée du mandat concernant l’exigence de performance
proposé permettront d’assurer la couverture de surveillance nécessaire pour simplifier toute
initiative éventuelle de mise hors service d’un système de surveillance au sol.
• Le mandat proposé encadre les exigences et l’échéancier des initiatives des ATS qui visent à
moderniser leurs systèmes de surveillance et il favorisera le bon déroulement des activités de
surveillance ATS dans les régions continentales et océaniques.
• Le mandat proposé respectera le Plan de l’État pour la PBN de Transports Canada, qui stipule
que la planification de l’utilisation obligatoire de l’ADS-B dans un espace aérien désigné doit se
dérouler entre 2018 et 2022. Il cadre également avec les plans de navigation et de surveillance de
l’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI) et les pratiques qu’elle recommande.
Devant ces conclusions, l’équipe d’étude formule les recommandations suivantes :
• NAV CANADA devrait mettre en œuvre un mandat concernant l’exigence de performance de
l’ADS-B émission pour l’espace aérien intérieur canadien qui permet la réception des signaux
satellitaires.
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• La mise en œuvre devrait être progressive et sa portée limitée, comme suit :
o La date recommandée pour la mise en œuvre de la phase 1 est le 1er janvier 2021, et
cette phase comprend l’espace aérien de classe A ainsi que l’espace aérien de classe E
au-dessus du FL600.
o La date recommandée pour la mise en œuvre de la phase 2 est le 1er janvier 2022, et
cette phase concerne l’espace aérien de classe B, qui comprend tout l’espace aérien de
niveau inférieur contrôlé au-dessus de 12 500 pieds ASL, jusqu’à 18 000 pieds ASL.
o En plus des phases susmentionnées, on recommande d’appliquer le mandat concernant
l’exigence de performance dans les espaces aériens de classe C, D ou E, au besoin, de
manière à assurer la sécurité et l’efficacité requises associées à l’exploitation des
aéronefs en route ou dans un aéroport, dès 2023. La mise en œuvre ne se fera pas tant
que Transports Canada n’aura pas examiné un additif à cette étude et que la concurrence
est accordée.
• Pour lancer les phases 1 et 2, l’avionique ADS-B émission devra être conforme à la norme
DO 260, 260A ou 260B ou l’équivalent; cette exigence s’applique également à la diversité
d’antenne de diffusion (antenne dorsale et antenne ventrale). La diversité d’antenne prend en
charge la réception des signaux ADS-B satellitaires. À compter du 1er janvier 2024, tous les
aéronefs évoluant dans l’espace aérien défini aux phases 1 et 2 devront au moins être conformes
à la norme RTCA/DO-260B (équivalent de la norme EUROCAE/ED-102A) avec des éléments de
données spécifiques.
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1.0 Objet
La présente étude aéronautique porte sur la proposition d’un mandat canadien concernant l’exigence
de performance de la surveillance dépendante automatique en mode diffusion (ADS-B) – émission qui
vise à améliorer les services de surveillance et à fournir au contrôle de la circulation aérienne (ATC)
des renseignements à jour et d’une précision accrue pour gérer le trafic aérien de manière à
rehausser la sécurité et l’efficacité aérienne.
2.0 Contexte
2.1 Aperçu
NAV CANADA est l’autorité responsable de la gestion et de l’exploitation du système de navigation
aérienne canadien (SNA). Elle fournit les services nécessaires en vue d’assurer un débit sûr, ordonné
et rapide du trafic aérien en espace aérien canadien.
La Loi sur la commercialisation des services de navigation aérienne civile stipule que NAV CANADA
« peut planifier et gérer l’espace aérien canadien… ».
Le texte intégral de l’article 13 de la Loi énonce ceci :
Sous réserve du pouvoir du gouverneur en conseil de prendre des règlements, en vertu
de la Loi sur l’aéronautique, concernant la classification et l’usage de l’espace aérien ainsi
que le contrôle et l’usage des routes aériennes, la société peut planifier et gérer l’espace
aérien canadien et l’espace à l’égard duquel le Canada est responsable des services de
contrôle de la circulation aérienne, à l’exception de celui qui est contrôlé par une personne
autorisée à le faire par le ministre de la Défense nationale.
La gestion de l’espace aérien englobe les fonctions et activités d’organisation, de planification et de
conception qui définissent les niveaux de service et la création de structures d’espaces aériens
désignés.
En matière de planification et de conception de l’espace aérien intérieur canadien, l’activité principale
de NAV CANADA consiste à établir la classification des structures d’espace aérien désigné. Il s’agit
notamment de définir les niveaux de services de navigation aérienne à fournir, les besoins des
usagers en matière de performance (avionique) correspondants, et les règles de conduite associées à
l’espace aérien en question.
Les besoins des usagers de l’espace aérien s’appuient sur les aspects suivants :
a. l’accès à l’espace aérien : l’usager doit pouvoir évoluer à l’intérieur d’un espace aérien donné
de façon que ses intérêts puissent être satisfaits ou sa mission réalisée;
b. la sécurité;
c. le rapport coût-efficacité : le coût d’exploitation doit être compensé par un bénéfice;
d. la prévisibilité : l’usager doit pouvoir effectuer les vols en respectant l’horaire ou atteindre un
niveau de performance fiable;
e. l’efficience : l’usager doit pouvoir évoluer dans l’espace aérien au moment où il le veut tout en
causant une perturbation minimale des opérations;
f. la souplesse : l’usager de l’espace aérien doit pouvoir modifier dynamiquement sa trajectoire
de vol et régler ses heures de départ et d’arrivée de façon à bénéficier des opportunités
opérationnelles au moment où elles se présentent;
g. la sûreté : l’usager peut avoir des besoins particuliers en matière de sûreté;
h. l’environnement : les exigences en matière d’environnement doivent être respectées.
7
Généralement, les modifications à la conception de l’espace aérien prennent aux yeux de l’usager soit
la forme d’une modification de la nature du service, soit celle d’une modification du mode de
fonctionnement si la référence réglementaire doit être changée. Ces modifications pourraient être, par
exemple, lorsque le niveau de service fourni aux pilotes est modifié (modification de classe d’espace
aérien, modification des limites d’un espace aérien), une modification de l’équipement requis
(transpondeur, certification de minimum réduit d’espacement vertical [RVSM]) ou des exigences
particulières en matière de procédures ou d’exploitation (régions montagneuses, RVSM, région de
calage altimétrique). Ces modifications peuvent viser la sphère d’application d’une exigence existante
ou consister en la mise en œuvre de nouvelles exigences, de nouvelles procédures ou de nouveaux
services.
La classification de l’espace aérien, la modification des services et les besoins des usagers en matière
de performance, y compris la conversion d’espaces aériens non contrôlés en espaces aériens
contrôlés, pourraient découler d’un mandat d’ADS-B.
2.2 L’environnement de surveillance actuel
À l’heure actuelle, au Canada, les services de surveillance ATC et d’espacement des aéronefs sont
assurés grâce à des radars primaires de surveillance (PSR) et à des radars secondaires de
surveillance (SSR), à la multilatération (MLAT) et à des antennes au sol qui reçoivent les signaux
ADS-B.
Radar
Bien que la technologie radar ait évolué, elle demeure essentiellement le produit d’une technologie qui
remonte à la Seconde Guerre mondiale, dans les années 1940. Les radars primaires et secondaires
sont d’immenses structures qui sont coûteuses à déployer et à entretenir, et dont l’installation dans un
emplacement donné nécessite un terrain.
Le radar primaire de surveillance (PSR) est un moyen de détection passif qui ne nécessite aucun
équipement particulier à bord de l’aéronef. Il émet un rayon qui est réfléchi par la cible. Cette réflexion
forme un signal de retour que les systèmes d’automatisation ATC convertissent en position d’aéronef.
Cependant, le radar primaire n’est pas toujours en mesure de distinguer un aéronef d’un autre objet
qui réfléchit le rayon radar, comme un oiseau ou du mauvais temps, ce qui peut occasionner un
« fouillis » sur l’écran radar ATC. De plus, avec ce radar, l’ATC ne reçoit que la position temporelle
d’un aéronef et aucune autre information sur ce dernier.
Le radar secondaire de surveillance (SSR) compte des antennes, des émetteurs, des récepteurs, des
processeurs installés dans les aménagements ATC, ainsi que des dispositifs radio et des
transpondeurs à bord des aéronefs. Ce système rehausse le PSR en facilitant la détection et
l’identification des aéronefs. Un SSR émet des impulsions d’interrogation qui suscitent des réponses
des transpondeurs à bord des aéronefs. Les transpondeurs « écoutent » le signal d’interrogation et
renvoient une réponse qui donne des renseignements sur l’aéronef. Ce dernier s’affiche ensuite sous
forme d’icône identifiée sur l’écran radar.
Une bonne partie de la couverture SSR dans le nord-est du Canada provient des radars du ministère
de la Défense nationale (MDN) composant le Système d’alerte du Nord. NAV CANADA a conclu avec
le MDN une entente qui lui donne accès à certaines données radar de ce système. Or, celles-ci ne
répondent pas entièrement aux besoins de NAV CANADA en matière de gestion de la circulation
aérienne. À cela s’ajoute le fait que NAV CANADA n’a aucun pouvoir sur l’entretien et la réparation de
ces aménagements, puisqu’ils ne lui appartiennent pas.
Au Canada, il existe deux types de radars SSR : le radar mode A ou C, et le radar mode S. Les radars
modes A ou C ne prennent pas en charge l’adressage, ce qui veut dire que chaque transpondeur
auquel s’adresse une interrogation en mode A ou C répondra. Cela cause deux problèmes : le
brouillage et les réponses asynchrones (FRUIT). Le brouillage est causé par le chevauchement des
réponses de plusieurs transpondeurs. Lorsque plusieurs aéronefs répondent à la même interrogation,
il devient difficile de savoir de quel transpondeur provient l’impulsion. Il en résulte des altitudes ou des
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codes de transpondeur erronés. Les FRUIT sont causées par les réponses déclenchées par d’autres
radars. Lorsque plusieurs radars sont exploités dans une même zone, les transpondeurs peuvent être
très occupés et un radar peut facilement être induit en erreur par une réponse à un autre radar. En
plus d’une mauvaise synchronisation (portée), la réponse à un radar lançant une interrogation en
mode C (altitude) peut être en mode A (code de transpondeur). Il n’y a aucun moyen de savoir le type
de réponse (A ou C) qui a été envoyé.
Pour surmonter les problèmes liés au fonctionnement en mode A/C, on a adopté le mode S, très
différent du mode A/C et qui exige un radar et un transpondeur plus évolués. Le mode S utilise une
adresse de 24 bits pour distinguer les réponses de divers aéronefs et pour interroger des aéronefs
donnés. La plupart des interrogations en mode S contiennent une adresse, à savoir l’adresse unique
de 24 bits de l’aéronef interrogé. Les risques de brouillage sont ainsi réduits, puisque les autres
appareils ne répondront pas. Les interrogations en mode S sans adresse suscitent des réponses
contenant l’adresse de l’interrogateur (radar). Ce format d’adressage réduit les risques de FRUIT, car
le radar peut vérifier si la réponse contient la bonne adresse. Les radars mode S peuvent être
exploités en grappes et coordonnés entre eux pour la sélection du radar chargé d’interroger un
aéronef donné, à une heure précise. Cela permet de réduire davantage le volume de messages et les
risques de brouillage ou de FRUIT. NAV CANADA prévoit remplacer onze SSR mode A/C par des
SSR mode S dans le sud du Canada sur dix ans.
Il existe actuellement de nombreux endroits où une couverture radar est impossible, que ce soit pour
des raisons géographiques (p. ex., régions montagneuses) ou économiques (p. ex., régions
éloignées). L’ADS-B satellitaire résout la plupart des contraintes liées à la portée optique ainsi que les
limitations relatives aux données des radars PSR et SSR.
L’utilisation de l’ADS-B satellitaire en conjonction avec la technologie de surveillance au sol permettra
d’améliorer la surveillance de la circulation aérienne. Afin de répondre à la hausse prévue de la
circulation aérienne sans augmenter les retards, il sera nécessaire d’assurer une surveillance
complète dans le SNA.
Multilatération
La multilatération (MLAT) désigne un système coopératif de surveillance ATS qui repose sur
l’émission de signaux en mode S (y compris l’ADS-B) et en mode A/C à 1090 MHz pour déterminer la
position des aéronefs ou des véhicules. Les systèmes MLAT calculent la position en mesurant les
différences de temps d’arrivée d’un signal à au moins trois stations.
Composés de récepteurs placés aux aérodromes, les systèmes MLAT sont employés pour gérer les
mouvements au sol, des installations similaires à petite échelle étant utilisées pour assurer la
surveillance ATS dans de petites zones locales. En raison du nombre relativement élevé de stations
nécessaires à la mise en œuvre d’un système MLAT, la technique employée est fortement tributaire
de lignes de télécommunication fiables dotées d’une largeur de bande suffisante. Au moins trois
stations doivent recevoir des signaux pour être en mesure de déterminer la position horizontale d’un
aéronef.
La figure 1 ci-dessous illustre le fonctionnement de la multilatération. Un interrogateur suscite des
réponses du transpondeur embarqué, lesquelles sont reçues par un réseau de récepteurs. Un
processeur triangule ensuite la position de l’appareil en comparant les différentes heures d’arrivée des
signaux du transpondeur à chacun des récepteurs.
NAV CANADA a déployé la MLAT pour améliorer la surveillance des véhicules ou des aéronefs au
port de Vancouver, à Kelowna (Colombie-Britannique), à Fort St. John (Colombie-Britannique), à
Springbank (Alberta), à l’aéroport de Calgary (Alberta), à l’Aéroport international Lester B. Pearson de
Toronto, à l’Aéroport international Pierre-Elliott-Trudeau de Montréal et à Fredericton (Nouveau-
Brunswick).
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Figure 1 : Concept de multilatération
2.3 Espace aérien non radar
De grandes portions de l’espace aérien intérieur canadien se trouvent à l’extérieur de la couverture
radar ou MLAT; dans ces zones, les vols IFR évoluant dans l’espace aérien contrôlé sont gérés par
l’ATC au moyen d’un espacement aux procédures. Ces procédures prévoient des espacements plus
grands entre les aéronefs que dans un environnement de surveillance. Les opérations aériennes y
sont donc moins efficaces : retards au départ et à l’arrivée, routes moins directes, ou altitudes
assignées peu optimales.
2.4 Surveillance dépendante automatique en mode diffusion – émission
La surveillance dépendante automatique en mode diffusion (ADS-B) est une technologie de
surveillance qui améliore la sécurité et l’efficacité et dont profitent les pilotes, les contrôleurs, les
aéroports, les exploitants d’aéronefs et le grand public.
L’ADS-B est un système Automatique, puisqu’il ne nécessite aucune entrée du pilote ou interrogation
externe; il est Dépendant, puisqu’il dépend de données précises sur la position et la vitesse fournies
par le système de navigation de l’aéronef; il assure la Surveillance, puisqu’il donne la position,
l’altitude, la vitesse et d’autres données de surveillance de l’aéronef aux aménagements qui ont
besoin de ces données; et il diffuse l’information (« Broadcast », en anglais), puisque les données
sont communiquées en continu.
Dans le système ADS-B émission, des équipements électroniques embarqués diffusent
automatiquement les données de vol à partir de l’aéronef par liaison de données numériques. L’ATC
peut utiliser ces données pour indiquer la position et l’altitude des aéronefs sur les écrans d’affichage
sans avoir besoin de radars et à un coût beaucoup moins élevé. Les données de l’ADS-B sont
diffusées toutes les demi-secondes sur une liaison de données numériques 1090 (fréquence de liaison
de données numériques en MHz) ES (émission spontanée allongée – « extended squitter » en
anglais). Dans son Plan mondial de navigation aérienne, l’Organisation de l’aviation civile
internationale (OACI) privilégie le système de surveillance ADS-B émission 1090ES, car il fournit des
données de surveillance aérienne plus riches et précises, ce qui permet une utilisation plus efficace de
l’espace aérien.
En outre, le Plan de l’État pour la PBN de Transports Canada (bloc 1, 2018-2022, section 9.2.3,
Surveillance) prévoit quelques objectifs clés :
• Exiger l’utilisation de l’équipement ADS-B dans l’espace aérien désigné;
10• Apporter des modifications à la réglementation pour permettre l’établissement d’espaces
aériens où l’utilisation d’un système ADS-B sera obligatoire et pour définir des normes
relatives à l’équipement d’avionique des systèmes ADS-B.
ADS-B sol
Les stations ADS-B au sol sont des aménagements qui fonctionnent selon la portée optique. La
capacité d’une station au sol à recevoir des données ADS-B d’un aéronef dépend de l’altitude de
celui-ci, de sa distance de la station et des obstructions du relief. La couverture à haute altitude est
d’environ 250 milles marins. Grâce à l’ADS-B émission sol, NAV CANADA a étendu sa couverture de
surveillance de l’espace aérien canadien à une superficie de 4 millions de kilomètres carrés (voir la
figure 2). On estime que cette expansion de la couverture de surveillance, combinée à l’amélioration
du service ATC offert aux aéronefs évoluant au FL290 et au-dessus, permettra à nos clients
d’économiser quelque 374 millions de dollars en carburant d’ici 2020. De fait, il sera possible d’utiliser
des routes moins énergivores et de réduire du même coup les émissions de gaz à effet de serre
d’environ 982 000 tonnes métriques (Rapport d’état sur les initiatives concertées pour la réduction des
émissions [ICRE], 2016).
Figure 2 :
Carte de la couverture ADS-B sol du Canada (rouge : 18 000 pi; bleu : 24 000 pi; violet :
60 000 pi)
NAV CANADA utilise l’espacement de surveillance ADS-B dans les secteurs Hudson et Minto
depuis 2009, dans l’est du Canada depuis 2010, et dans le sud du Groenland desservant une partie
de la route préférentielle Atlantique Nord (NAT) depuis 2012.
Des analyses de détermination des dangers et d’évaluation des risques (DDER) pour l’utilisation de
l’ADS-B aux fins de surveillance aérienne ont été effectuées avant la mise en œuvre du système au
sol. La première DDER a été réalisée en deux phases. La première phase (juin 2006), qui portait sur
l’utilisation générique de l’ADS-B pour une norme d’espacement de 5 NM, a permis de conclure
qu’une telle norme pourrait servir de référence pour une DDER sur la mise en œuvre propre à
l’emplacement. La seconde phase (août 2007) concernait les opérations spécifiques à la baie
d’Hudson et à ses cinq stations réceptrices ADS-B; il a été conclu que l’ADS-B couvrirait
probablement tout l’espace aérien de la baie d’Hudson au-dessus du FL370, mais qu’au FL290, il y
11aurait un espace sans couverture centré à 60'05" N 85'05" W et ayant une superficie d’environ
100 NM x 100 NM. De plus, une DDER sur l’utilisation de l’ADS-B aux fins de surveillance dans
l’espace aérien entourant le sud du Groenland – le NAT –, la côte est du Labrador et l’île de Baffin a
été réalisée en 2010 avant la mise en œuvre.
2.5 ADS-B satellitaire : l’avenir du contrôle de la circulation aérienne
La création d’une couverture mondiale reposant sur la réception de signaux ADS-B par les récepteurs
d’Aireon installés sur la constellation de satellites en orbite basse terrestre (LEO) de remplacement
d’Iridium Communications constitue un important pas en avant pour la surveillance ATS (voir la
figure 3). La constellation Iridium NEXT comptera 66 satellites en service sur six orbites quasi polaires,
neuf satellites de rechange en orbite et six satellites de rechange au sol. Le premier lancement a eu
lieu le 14 janvier 2017, et le service Aireon devrait être complètement opérationnel à la fin de 2018.
Les récepteurs d’Aireon sont compatibles avec tous les transpondeurs conformes à la norme DO-260
(ou l’équivalent); des mises à jour logicielles permettront d’assurer la comptabilité avec des
spécifications éventuelles, au besoin.
Figure 3 : ADS-B sol et satellitaire (satellites LEO) (Source : Aireon)
En tant que client d’Aireon, NAV CANADA profitera du service offert par l’entreprise pour étendre et
bonifier la couverture de surveillance ATS. NAV CANADA évalue continuellement où et comment
utiliser l’ADS-B satellitaire pour améliorer la couverture de surveillance ATS dans l’espace aérien
intérieur canadien. La surveillance ATS peut être utilisée pour les services d’espacement et
d’information de vol. Comme pour toute autre forme de surveillance ATS, l’espacement réel et les
autres services pouvant être fournis dépendent des capacités de communications et de l’avionique.
Aireon offre gratuitement, aux usagers inscrits, un service appelé Aireon ALERT, qui indique la
position et la plus récente route de vol disponible des aéronefs manquants ou en retard, pour faciliter
leur localisation et aider les organismes de recherche et de sauvetage.
Là où il y a une couverture VHF voix, on s’attend à ce que le service de surveillance ATS fourni par
Aireon permette l’application d’un espacement cible à cible de 3 milles marins entre les aéronefs.
L’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI) a défini un espacement aux procédures par
surveillance accrue (ASEPS) devant être utilisé avec les supports de communications autres que VHF
voix.
12En résumé, un environnement dans lequel les aéronefs respectent les exigences de performance
proposées pour l’ADS-B émission permettrait de maintenir ou de rehausser la sécurité et d’accroître,
par le fait même, la capacité et l’efficacité du SNA. Il procurerait aussi une plateforme flexible et
extensible pour répondre à la croissance future du trafic tout en évitant des retards et des limitations
du système.
Tableau 1 : Sommaire des considérations techniques liées aux systèmes de surveillance ATS
(Source : Lignes directrices de la CANSO à l’intention des fournisseurs de SNA pour la mise en œuvre
des services de surveillance ATS à l’aide de
l’ADS-B satellitaire)
2.6 Capacités de communication
Les capacités de communication constituent un élément crucial à examiner lorsque vient le temps de
déterminer le service de surveillance ATS à fournir (y compris les minimums d’espacement) dans un
espace aérien donné ou entre certains aéronefs. En dehors de la portée des communications directes
contrôleur-pilote (DCPC), l’ATC doit revenir à des méthodes d’espacement aux procédures où les
minimums à appliquer sont directement liés à la précision de la navigation de l’aéronef, ainsi qu’à la
fréquence et à la précision des mises à jour de position qui lui sont fournies. Lorsque la position de
l’aéronef est déterminée au moyen de la surveillance ATS, la norme d’espacement peut être appliquée
sans recours à la fonction de navigation.
Les capacités de communication au sein de la flotte mondiale actuelle varient considérablement, les
aéronefs disposant chacun d’un, de plusieurs ou de tous les systèmes suivants : VHF voix; liaison de
données VHF; HF voix; liaison de données HF; SATCOM (liaison de données par satellite); ou
SATVOICE (communication vocale par satellite).
À la fin des années 1990, les capacités du futur système de navigation aérienne (FANS) 1/A ont été
implantées dans les flottes évoluant dans les régions océaniques et éloignées. Offrant une capacité
intégrée de communication, de navigation et de surveillance, le FANS 1/A représentait la première
utilisation opérationnelle des communications contrôleur-pilote par liaison de données (CPDLC) et de
l’ADS-C pour encadrer l’application de la réduction de l’espacement aux procédures. Les applications
du FANS 1/A fonctionnent avec le réseau du système embarqué de communications, d’adressage et
de compte rendu (ACARS), ce qui permet d’assurer la coordination des opérations entre l’ATC,
l’équipage de conduite et les opérations aériennes.
13L’ADS-C comprend une capacité de compte rendu de position – le contenu et la fréquence des
comptes rendus de position sont spécifiés par le système ATM – et une capacité de signalement des
événements – les comptes rendus de l’ADS-C sont transmis si certains événements se produisent. La
capacité de signalement des événements de l’ADS-C sert essentiellement à faire état de la position de
l’aéronef à un intervalle donné ainsi qu’au prochain intervalle et ainsi de suite. Le système ATM peut
établir un contrat exigeant la transmission d’un compte rendu ADS-C si l’aéronef se situe en dehors
d’une plage verticale ou latérale prévue ou s’il change de route.
La capacité du système ATM à spécifier la fréquence des comptes rendus ADS-C a permis d’établir
des minimums d’espacement aux procédures plus faibles que ceux qui étaient auparavant requis dans
les régions océaniques et éloignées. Ces minimums peuvent être appliqués entre des aéronefs dotés
des capacités de PBN prévues; ils ont eu des retombées très bénéfiques.
Les CPDLC du FANS 1/A procurent deux grands avantages : la réduction des erreurs de
communication et l’intégration des fonctions de communication dans le système de gestion de vol
(FMS). L’une des procédures prises en charge par les CPDLC permet aux opérations aériennes
d’optimiser le profil de vol après le départ. Dans le cadre de cette procédure, appelée « planification
dynamique des routes aériennes », ou DARP, l’équipage de conduite envoie, par liaison de données
ACARS, les paramètres à jour de l’aéronef au personnel des opérations aériennes, qui déterminera s’il
y a lieu d’emprunter une route moins énergivore que celle du plan de vol. Le cas échéant, la nouvelle
route sera communiquée à l’équipage de conduite par liaison de données ACARS. L’équipage
transmettra ensuite cette route par CPDLC dans une demande à l’ATC. Si la route demandée est
acceptable, l’ATC l’approuvera par CPDLC; la route pourra ensuite être transférée directement au
FMS de l’aéronef. Puisque la liaison de données est utilisée pour toutes les parties de l’échange, le
risque d’erreurs de transcription ou d’erreurs à l’entrée du FMS est éliminé.
2.7 Amélioration de la sécurité au moyen de l’ADS-B satellitaire
On s’attend à ce que la mise en œuvre du système ADS-B satellitaire apporte plusieurs avantages sur
le plan de la sécurité :
a. Conscience situationnelle accrue
La surveillance réduit l’écart entre la position prévue de l’aéronef selon les autorisations ou les
instructions communiquées aux pilotes et sa trajectoire réelle. De plus, grâce à une étiquette
d’identification de cible, la surveillance peut signaler tout écart entre les attentes et la situation
courante. En plus d’améliorer la conscience situationnelle du service de la circulation
aérienne, les messages ADS-B émission peuvent être reçus directement par les aéronefs
équipés de l’avionique ADS-B réception. Il existe plusieurs options de réception et d’affichage
des cibles dans le poste de pilotage, qu’il s’agisse d’affichages intégrés homologués pour
l’évitement des collisions ou de tablettes de cabine non homologuées pour la surveillance
générale de la circulation.
b. Avertissement/alerte précoce
L’avertissement/alerte précoce désigne la capacité de détecter le moment précis où un
aéronef s’écarte de l’altitude ou de la route qui lui a été assignée, les empiétements dans des
zones dangereuses, les « erreurs aberrantes » et autres alertes similaires avant qu’elles ne
deviennent des conflits. Cependant, cet avantage diminue à mesure qu’augmente la
saturation de la capacité du contrôleur à surveiller et à traiter l’information. Dans ce cas,
l’automatisation pourrait améliorer l’efficacité des systèmes d’alerte.
c. Meilleure intégration de l’environnement d’exploitation
Chaque fois qu’il est nécessaire de modifier une trajectoire de vol ou une route en raison du
chevauchement d’espaces aériens disposant de règles et de procédures différentes, des
erreurs peuvent se produire et entraîner des manœuvres d’aéronef vers une altitude ou une
route ou un repère erroné. Les chances qu’un aéronef obtienne sa trajectoire ou sa route
privilégiée sont plus grandes avec la surveillance, ce qui réduit conséquemment le nombre de
demandes de modifications et le risque d’erreur. Sans compter que dans un environnement
intégré, l’ATC n’a plus à intervenir en augmentant l’espacement des aéronefs au cours des
14transitions vers un espace aérien non surveillé, ce qui assure un débit de circulation plus
prévisible et ordonné et réduit la charge de travail et le stress.
d. Meilleure capacité d’intervention en cas de changements inattendus
On s’attend à voir une amélioration de la sécurité découlant normalement d’un flux de trafic
aérien plus ordonné. En outre, la surveillance contribuera à optimiser les interventions en cas
d’événements imprévus, tels que les urgences, les conditions météorologiques dangereuses,
les fortes turbulences en ciel clair, etc. Si une zone dangereuse est connue, l’information sur
la position et la précision de position offerte par la surveillance permettront à l’aéronef
d’emprunter une trajectoire plus efficace tout en restant à une distance sécuritaire du danger.
e. Précision accrue de l’information
Mise à jour rapide des données, position d’aéronef plus précise, variabilité réduite des erreurs
de vitesse, vecteurs de vitesse plus fréquents et précis : tous ces facteurs contribuent à
améliorer la prédiction et la résolution des conflits.
f. Amélioration de la localisation d’urgence et des interventions de recherche et de sauvetage
Le service de repérage d’aéronefs en situation d’urgence (ALERT) sera offert à tous les
aéronefs équipés dans l’espace aérien canadien et sera fourni à l’échelle mondiale. La date et
l’heure de la notification et la précision de position réduiront les délais d’intervention ainsi que
les risques de perte de vie.
g. Service ALERT et suivi des aéronefs à l’échelle mondiale
Grâce à l’ensemble mondial de données ADS-B d’Aireon, il sera possible de mettre au point
d’autres options pour répondre aux objectifs et aux exigences de performance de la balise
ELT 406. Le service de suivi des aéronefs à l’échelle mondiale d’Aireon répond déjà aux
critères de l’OACI pour le Système mondial de détresse et de sécurité aéronautique (GADSS).
2.8 Analyse des avantages
La prise en charge de certaines applications ATS dépend fortement de la capacité des aéronefs.
NAV CANADA planifie ses investissements en fonction de sa connaissance des capacités existantes
ou prévues dans les flottes exploitées dans ses zones de responsabilité. En règle générale, elle
s’assure que les améliorations ATC concordent avec les capacités des appareils, en consultation avec
les exploitants d’aéronefs.
La transition vers des opérations fondées sur l’avionique nécessite un alignement entre le niveau de
service et le coût de l’équipement et des services. Dans sa planification des améliorations aux
services nécessitant une mise à niveau des aéronefs, NAV CANADA a tenu compte des coûts
potentiels liés à l’encadrement d’un environnement en mode mixte.
Dans les zones où la couverture de surveillance ATS est inexistante ou limitée, l’implantation de
l’ADS-B satellitaire pourrait procurer des gains d’efficacité importants sur le plan de la sécurité, de
l’exploitation et des infrastructures, réduire les normes d’espacement et assouplir la planification des
routes.
Dans les zones où la surveillance ATS est déjà offerte, l’ADS-B satellitaire viendra combler les
lacunes dans la couverture. NAV CANADA déterminera les avantages potentiels liés à l’utilisation de
l’ADS-B satellitaire pour les services de relève ou d’urgence. L’ADS-B satellitaire pourrait prendre la
relève en cas de défaillance du système de surveillance ATS primaire dans un espace aérien
achalandé.
L’implantation ou l’expansion des services ATS augmentera la souplesse opérationnelle et la
prévisibilité au profit des exploitants. Lorsque les exploitants sont certains d’être en mesure d’exécuter
leur profil de vol optimal ou quasi optimal, ils peuvent réduire la quantité de carburant transportée et,
par conséquent, leur consommation de carburant. Toute baisse des émissions de GES qui en
résultera aura des retombées économiques et environnementales.
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