L’ÉTS amorce un projet de recherche majeur

Nouvelle génération de radio logicielle avionique pour avions et véhicules aériens sans pilote

8 juillet 2019

L’École de technologie supérieure est fière d’annoncer un important projet de recherche internationale en avionique de nouvelle génération. Entrevue avec le professeur René Jr Landry.
 

Chercheur au Département de génie électrique et directeur du Laboratoire des technologies spatiales, systèmes embarqués, navigation et avionique (LASSENA), le professeur René Jr Landry a obtenu une importante subvention du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) et du Consortium de recherche et d’innovation en aérospatiale au Québec (CRIAQ) pour des travaux à réaliser avec un réseau de partenaires-leaders de l’industrie aérospatiale ainsi que de spécialistes et chercheurs universitaires.

En effet, le professeur Landry amorcera en septembre prochain avec ses collègues et partenaires un autre projet de recherche et développement d’envergure sur une période de quatre ans portant sur une nouvelle génération de radio logicielle avionique.

Grâce au financement du CRSNG, accompagné du soutien financier du CRIAQ et de quelques partenaires stratégiques industriels dont Thales Canada et Bombardier, près d’une trentaine de chercheurs et étudiants universitaires de haut niveau vont concevoir, développer et tester une radio logicielle avionique à entrées et sorties multiples pour la communication, la navigation et la surveillance (CNS) dans les avions modernes et les véhicules aériens sans pilote.

Le professeur Landry répond à quelques questions sur ce grand projet de recherche.

Quelle est la portée de ce projet?

Le projet consiste à intégrer ou, en quelque sorte, à faire vivre nos nouvelles technologies dans des applications concrètes actuelles et futures en transport aérien.

Il permet notamment à notre équipe de poursuivre nos recherches effectuées précédemment en avionique moderne au LASSENA, en collaboration étroite avec nos partenaires industriels dans le cadre des projets AVIO-404 et AVIO-505, projets complétés en 2018. Pour faire suite aux grands succès atteints – nous avons obtenu des résultats probants, plusieurs publications et des prix d’excellence – le CRSNG a de nouveau donné le feu vert pour aller encore plus loin.

Pendant quatre années, nous créerons et testerons une nouvelle génération de radio logicielle avionique ultra flexible, intelligente et polyvalente. Les fonds totaux investis par l’industrie et les organismes subventionnaires sont de l’ordre de 2,3 millions de dollars.

En quoi cette radio logicielle se distinguera des systèmes qui existent présentement?

Tout en offrant de meilleures performances, elle permettra de regrouper les systèmes avioniques de CNS dans les avions modernes et les véhicules aériens sans pilote dans une seule unité matérielle, à l’intérieur d’une architecture robuste, redondante et optimisée. L’architecture apportera de nombreux avantages notamment aux plans de la sécurité, de l’intégrité des données et de la portabilité.

Aujourd’hui, une série d’unités matérielles disparates recoupent ces fonctions de CNS. Or ces systèmes, bien que sécuritaires, ne communiquent pas de façon efficace entre eux, nécessitent des kilomètres de câbles et de nombreux connecteurs, ajoutent du poids et du volume dans les appareils. L’architecture actuelle est complexe et onéreuse en matériel, logiciels et maintenance.

Pourquoi y a-t-il autant de composantes dans les avions modernes?

J’aime rappeler que les besoins en systèmes avioniques se sont développés il y a un siècle, soit après la Première Guerre mondiale. Au début, bien sûr, ces systèmes étaient rudimentaires. Avec le temps, ils se sont perfectionnés : qu’on pense au système d’atterrissage aux instruments, au système de navigation aérienne tactique, au GPS ou aux radios altimètres, par exemple. Mais ils se sont développés en vase clos, si je puis dire.

Saviez-vous qu’un avion peut contenir jusqu’à 100 kilomètres de câbles et des milliers de connecteurs pour l’avionique? Si l’on réfléchit aux aspects essentiels dans un avion que sont la taille, le poids, la puissance et le coût de ses composantes, on comprend tout de suite qu’il y a un intérêt à regrouper tout cela, sans parler de l’aspect environnemental et de la sécurité.

On peut faire la comparaison avec nos téléphones intelligents : on y retrouve, sous une seule unité matérielle, un téléphone, un système de messagerie, un appareil photo, un enregistreur vocal, divers systèmes de navigation (GPS) et de communication (Bluetooth, WiFi, LTE), un agenda, une calculatrice… toutes des applications qui nécessitaient divers appareils individuels auparavant … mais complètement connectées aujourd’hui!

On parle d’une collaboration universités–industrie; qui en fait partie?

En plus des organismes subventionnaires CRSNG et CRIAQ, les entreprises Thales Canada, Bombardier, ACSS (Aviation Communication & Surveillance System) et SII Canada sont toutes partenaires technologiques et stratégiques de ce projet de portée internationale et y apportent leur savoir-faire et leur expertise en avionique de nouvelle génération.

Comme partenaire universitaire, nous pouvons compter sur Polytechnique Montréal, dont le professeur Jean-Jacques Laurin, spécialisé en antennes. À l’ÉTS, les professeurs Frédéric Nabki et Dominic Deslandes seront intimement liés à la recherche au niveau des systèmes de radiofréquence et des antennes.

Sur quels appareils s’appliquera cette nouvelle technologie?

À chaque année du projet de recherche, nos étudiants et chercheurs feront des tests en vol sur différents avions notamment au départ de l’aéroport de Saint-Hubert. Ces tests périodiques permettront de confirmer les performances mesurées en laboratoire par de nombreux scénarios de tests en vol, en milieu réel d’application. Les processus de certification de cette radio logicielle multi-systèmes (couvrant plusieurs standards de l’industrie) seront regardés pour en faciliter la commercialisation par nos partenaires industriels.

D’un point de vue commercial, tout type d’avion pourra intégrer la radio dans sa suite avionique. Une fois la certification du produit complétée par nos partenaires industriels, non seulement les jets d’affaires pourront l’intégrer, mais également les grands transporteurs, les petits avions de loisir et les futurs drones-avions sans pilote. Dans un avenir assez rapproché, on peut aussi penser aux taxis aériens.

Seulement en aéronautique?

On peut prévoir que cette nouvelle génération de radio logicielle s’appliquera aussi aux voitures autonomes, au transport en général (par camion, par train), aux véhicules sous-marins et aux technologies spatiales ou médicales, pour ne citer que ces exemples.

La radio logicielle fait déjà partie de notre quotidien mais ses capacités et possibilités ne sont présentement exploitées qu’à moins de 10 %. Son développement permettra de nombreuses nouvelles applications.

Qu’est-ce qui fait que ce projet est aussi stimulant?

Tout d’abord, c’est le domaine de l’avionique… Il gagne à être mieux connu! Bien sûr, c’est très stimulant comme pilote d’avion. J’ai aussi une passion naturelle pour les systèmes de communication, de navigation et de surveillance (CNS).

En général, ces systèmes sont souvent l’œuvre de spécialistes pour un système ciblé alors que, par définition, l’avionique regroupe l’ensemble des systèmes CNS. L’avionique représente la pierre d’assise sur laquelle reposent les services nécessaires pour assurer la sécurité des systèmes de transport. La confiance dans le transport aérien… c’est critique! C’est pour cette raison que des milliards de dollars sont continuellement investis pour assurer cette confiance et augmenter la sécurité. D’ailleurs, avec les nouvelles applications de transport autonome, cette sécurité devient d’autant plus essentielle.

Ensuite, en plus de faire de la recherche et de la simulation en laboratoire, nos étudiants vont tester les technologies développées en milieu réel d’application, sur le terrain, avec des équipes au sol et des équipes en vol, accompagnées par des pilotes professionnels. Il y aura plusieurs allers-retours entre nos laboratoires et le terrain afin de perfectionner constamment le nouveau système.

Décrivez-nous un peu plus comment se feront ces allers-retours entre les laboratoires et le terrain.

C’est une méthode éprouvée en recherche dans notre secteur d’activités. Nous procéderons en six étapes :
 

  1. Recherche et développement de prototype en laboratoire;
  2. Approche HIL (Hardware-in-the-loop) où nous conduisons des tests en laboratoire à l’aide d’un simulateur avionique avec les signaux réels en radiofréquence;
  3. Tests au sol;
  4. Tests en vol;
  5. Rétroaction sur les résultats obtenus;
  6. Ajustements apportés au système.

Et on recommence ainsi de suite avec les différentes fonctions avioniques, jusqu’à notre satisfaction totale sur la performance de la radio logicielle. En parallèle à ces travaux, nous nous pencherons également sur les processus de certification des fonctionnalités en tentant de faciliter et de réduire les étapes nécessaires et les coûts associés – qui sont très élevés.

Pourquoi l’ÉTS a-t-elle été choisie pour ce projet novateur?

Je crois que c’est à la suite des succès obtenus par nos projets antérieurs AVIO-404 et AVIO-505. Nos partenaires industriels, dont Bombardier, nous ont demandé de poursuivre les travaux à des niveaux supérieurs. Je crois aussi, bien humblement, que notre laboratoire LASSENA s’est forgé une solide réputation. Nous sommes les spécialistes au Québec en avionique, en particulier en radio logicielle avionique et systèmes embarqués.

Comment recruterez-vous tout le personnel de recherche requis?

Compte tenu que nous aurons besoin de près d’une trentaine de chercheurs et d’étudiants universitaires de haut calibre, ce sera effectivement un beau défi. Nous sommes à mettre en place le plan d’embauche, qui sera déployé d’ici à l’automne.

Voir aussi :
LASSENA - Laboratoire des technologies spatiales, systèmes embarqués, navigation et avionique

Pour information :
Service des communications
514 396-8410

Toutes les nouvelles