CADRE DE RÉFÉRENCE. Mandat canadien concernant l exigence de performance ADS-B Out

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1 CADRE DE RÉFÉRENCE Mandat canadien concernant l exigence de performance ADS-B Out NAV CANADA Navigation et espace aérien Niveaux de service 77, rue Metcalfe, 7 e étage Ottawa (Ontario) K1P 5L6 Aout 2017 Les renseignements et les schémas que renferme le présent document sont fournis à titre indicatif seulement et ne doivent pas être utilisés pour la navigation.

2 TABLE DES MATIÈRES 1.0 But Portée de l étude Contexte Méthodologie Plan de gestion de la sécurité Ressources humaines Plan de gestion des activités Ressources financières Importance des changements Consultation Autorité... 11

3 1.0 But Le présent cadre de référence a pour but d entreprendre une étude aéronautique afin de délibérer sur le besoin d un mandat canadien concernant l exigence de performance de la surveillance dépendante automatique en mode diffusion (ADS-B) Out, dans le but d améliorer les services de surveillance et de fournir au contrôle de la circulation aérienne (ATC) des renseignements d une précision accrue pour espacer les aéronefs de façon sécuritaire dans les airs et ainsi améliorer l efficacité et la sécurité aérienne. 2.0 Portée de l étude Cette étude aéronautique déterminera le besoin d un mandat canadien concernant l exigence de performance ADS-B Out dans l espace aérien intérieur canadien au moyen d une approche progressive comme suit : 1. Classe A, classe B et FL600 et au-dessus (classe E) 2. Espace aérien de classe C; zones de contrôle de classes D et E 3. Tous les autres espaces aériens contrôlés L étude aéronautique déterminera le plan de mise en œuvre. À chaque phase, les consultations viseront les répercussions sur le système et sur les clients et parties prenantes touchés. Elle comprendra les opérations aériennes VFR/IFR. 3.0 Contexte 3.1 Le système d ADS-B L ADS-B Out est une technologie qui améliore la sécurité et l'efficacité et dont profitent les pilotes, les contrôleurs, les aéroports, les exploitants d aéronefs et le grand public. Dans le système ADS-B Out, des équipements électroniques à bord des aéronefs diffusent automatiquement les données de vol à partir de l aéronef par liaison de données numériques. L ATC peut utiliser ces données pour illustrer la position et l altitude des aéronefs sur les écrans d affichage sans avoir besoin de radars et à bien plus faible coût. À l aide de l ADS-B, NAV CANADA a étendu la couverture de surveillance de la circulation aérienne à quatre millions de kilomètres carrés d espace aérien (voir la figure 1). On estime que cette expansion permettra à nos clients d économiser quelque 374 millions de dollars en carburant d ici 2020 en empruntant plus de routes moins énergivores qui réduiront du même coup les émissions de gaz à effet de serre d environ tonnes métriques. (Rapport d'état sur les initiatives concertées pour la réduction des émissions [ICRE] 2016) 1

4 Figure 1 Carte de la couverture ADS-B terrestre du Canada : Rouge pi, bleu pi, mauve pi Automatique Ne nécessite aucune entrée du pilote ou interrogation externe. Dépendante Dépend de données précises sur la position et la vitesse fournies par le système de navigation de l aéronef. Surveillance Donne la position, l altitude, la vitesse et d'autres données de surveillance de l aéronef aux aménagements qui ont besoin de ces données. Diffusion Les données sont diffusées en continu. Les données ADS-B sont diffusées chaque demi-seconde sur une liaison de données numériques de 1090 MHz. Les diffusions peuvent comprendre : Identification de vol (numéro du vol ou indicatif d appel de l aéronef) Adresse 24 bits OACI de l aéronef (code de cellule unique à l'échelle mondiale) Position (latitude et longitude) Intégrité et précision de la position (limite horizontale de protection GPS) Altitudes barométriques et géométriques Vitesse verticale (taux de montée/descente) Angle de piste et vitesse sol Indication d urgence (sur sélection du code d urgence) Identification de position spéciale (sur sélection d IDENT) Les stations d ADS-B au sol sont des aménagements qui fonctionnent selon le champ visuel. La capacité d une station au sol à recevoir des données ADS-B d un aéronef dépend de l altitude de l aéronef, de sa distance de la station et des obstructions du relief (voir la figure 2). La couverture à haute altitude peut dépasser 250 milles marins. 2

5 Figure 2 ADS-B sol et satellitaire (satellites LEO) Installation au sol Aireon SM Système ATM L Organisation de l aviation civile internationale (OACI), un organisme spécialisé des Nations Unies, donne l ADS-B Out 1090 (fréquence de la liaison de données numériques en MHz) ES (squitter long) comme étant le système de surveillance préféré dans le Plan mondial de navigation aérienne de l OACI, puisqu il est plus sûr, fournit des données plus riches et précises aux contrôleurs et autorise une utilisation plus efficace de l'espace aérien en combinaison avec la navigation fondée sur les performances (PBN). L ADS-B Out et la PBN nécessitent toutes deux le système mondial de navigation par satellite (GNSS). Par conséquent, il est essentiel que le travail visant l ADS-B Out s inscrive dans la même ligne que le programme de mise en œuvre de la PBN. Le Plan de l État pour la PBN de Transports Canada, bloc , section prévoit certains objectifs clés en matière de surveillance : Exiger l utilisation de l équipement ADS-B dans tout l espace aérien désigné. Apporter des modifications à la réglementation pour permettre l établissement d espaces aériens où l utilisation d un système ADS-B sera obligatoire et définir des normes relatives à l avionique ADS-B. Chronologie ADS-B de NAV CANADA : Avionique volontaire opérations en mode mixte 2009 espacement de surveillance ADS-B dans les secteurs Hudson et Minto 2010 espacement de surveillance ADS-B dans l Est du Canada 2012 ADS-B du sud du Groenland desservant une partie du NAT 2014 suppression de l exigence de l approbation d une Ops Spec 2017 mise au point d une analyse préliminaire et d un cadre de référence pour un mandat proposé d ADS-B 3

6 Trois analyses de détermination des dangers et évaluation des risques (DDER) concernant l utilisation de l ADS-B pour la surveillance dans l espace aérien autour de la baie d Hudson (Canada) ont été réalisées avant la mise en œuvre. La première étude visait l utilisation de la technologie ADS-B (juin 2006) aux fins de surveillance d aéronefs; la deuxième portait sur le passage à un état ADS-B opérationnel dans la région autour de Hudson Bay (août 2007); et la troisième était consacrée au passage à un état opérationnel sur la côte est du Canada, audessus de l île de Baffin et au-dessus du sud du Groenland (octobre 2009). 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 (Canada) a été effectuée en 2010 avant la mise en œuvre. 3.2 L environnement de surveillance actuel Les services de surveillance et d espacement des aéronefs par l ATC sont fournis grâce à l utilisation de radars primaires et secondaires. 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 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 la location d un terrain. Le radar primaire est un moyen de détection passif qui ne nécessite aucun équipement particulier à bord de l'aéronef. Il s agit d une technologie qui transmet 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 le radar primaire, l ATC ne reçoit que la position temporelle d un aéronef. Il ne procure aucun autre renseignement sur l aéronef. Le radar primaire mesure le relèvement et la distance d un aéronef donné. Le relèvement se mesure par la position de l antenne radar pivotante lorsqu elle reçoit une réponse à son signal qui est reflété par l aéronef. La distance se mesure par le délai de réception par le radar de la réponse réfléchie. La détection de changements dans la vitesse de l aéronef nécessite plusieurs balayages radar, qui ont lieu à plusieurs secondes d intervalle. Étant donné que le faisceau de l antenne s élargit à mesure que l aéronef s éloigne du radar, la précision de ce dernier dépend de la distance, et elle diminue donc à mesure que la distance entre l'aéronef et l emplacement radar augmente. Par conséquent, l espacement des aéronefs sur la marge extérieure de la couverture radar ou dans une région sans couverture radar est supérieur, ce qui influence directement l efficacité et, finalement, la capacité du système de navigation aérienne. Un radar secondaire de surveillance (SSR) compte des antennes et des émetteurs, des processeurs étant installés dans les aménagements ATC et des dispositifs radio et des transpondeurs étant installés dans les aéronefs. Ce système rehausse le radar primaire 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 du contrôleur. Une bonne partie de la couverture SSR provient des radars du MDN composant le Système d alerte du Nord (voir la figure 3). NAV CANADA a une entente avec le MDN, mais les alimentations ne sont pas toujours fiables. En effet, les radars du MDN font régulièrement 4

7 défaut en raison de leur âge. Or NAV CANADA n a aucun pouvoir sur l entretien de ces aménagements, puisqu ils ne lui appartiennent pas. Les SSR sont situés dans des régions qui ne sont ni faciles, ni rapides d accès. Figure 3 Couverture radar du Système d alerte du Nord du MDN en jaune En outre, il existe de nombreux endroits où une couverture radar n'est pas possible, que ce soit pour des raisons géographiques (p. ex., régions montagneuses) ou économiques (p. ex., régions éloignées). Par ailleurs, une simple augmentation du nombre de radars ne suffit pas à résoudre la limite inhérente à la technologie radar et ne permet pas l application des normes d espacement par surveillance les plus efficaces. Il est donc inconcevable que l'avenir de la surveillance de la circulation aérienne repose uniquement sur l utilisation du radar. Pour répondre au volume de trafic prévu sans augmenter les retards, il faut doter le système de navigation aérienne d une surveillance plus exhaustive. 3.3 Espace aérien non radar L espace aérien intérieur canadien compte des secteurs hors couverture radar qui sont gérés par l ATC au moyen d un contrôle non radar (espacement non radar). Actuellement, l ATC contrôle les opérations IFR dans l espace aérien non radar au moyen de procédures d'espacement restrictives et n'est pas en mesure de fournir nombre des services consultatifs offerts ailleurs dans un environnement de surveillance. 3.4 L avenir de la surveillance de la circulation aérienne. La création d une couverture mondiale par la réception de signaux ADS-B grâce au remplacement de la constellation de satellites en orbite basse terrestre (LEO) d Iridium NEXT constitue un important pas vers l avant pour la surveillance ATS (services de la circulation aérienne) [voir la figure 2]. NAV CANADA est le principal partenaire d une coentreprise, Aireon LLC, qui a fabriqué des capteurs ADS-B qui seront emportés sur les satellites Iridium NEXT et a aménagé les infrastructures nécessaires pour fournir ces données à l industrie de l aviation. La constellation Iridium NEXT comptera 66 satellites en service sur six orbites 5

8 quasi polaires, neuf satellites de rechange en orbite et six satellites supplémentaires au sol. Le premier lancement a eu lieu le 14 janvier 2017, et le service Aireon devrait être complètement opérationnel au milieu Les capteurs Aireon sont compatibles avec tous les transpondeurs conformes à la norme DO-260 (ou équivalent); des mises à jour logicielles permettront d'assurer la comptabilité avec les spécifications DO-260 à venir, au besoin. En tant que client d Aireon, NAV CANADA utilisera le service d Aireon pour étendre et bonifier la couverture de surveillance ATS. NAV CANADA évalue actuellement où et comment utiliser le service Aireon 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. Les modifications de la classification des espaces aériens et des services, y compris la conversion d espaces aériens non contrôlés en espaces aériens contrôlés, pourraient être possibles et feraient l objet d études aéronautiques indépendantes. Là où il y a une couverture VHF voix, la performance attendue du service de surveillance ATS fourni par Aireon permettra l application de l espacement cible à cible de cinq milles marins entre les aéronefs. L Organisation de l aviation civile internationale (OACI) est en train d'élaborer un espacement aux procédures par surveillance accrue (ASEPS) à utiliser avec les supports de communications autres que VHF voix. Les données de surveillance ATS sont une contribution de qualité aux filets de sécurité au sol qui comparent la position signalée des aéronefs et les données de vol dans les systèmes ATM. Les données ADS-B, en particulier, permettent une comparaison du niveau de vol sélectionné réglé par l équipage et du niveau de vol autorisé connu des contrôleurs pour éventuellement prévenir ou réduire les erreurs verticales. Les exploitants profiteront eux aussi, d autres façons, de l ADS-B s ils s en équipent. Celui-ci fera en sorte qu ils soient visibles dans les systèmes ACAS/TCAS des autres aéronefs, un avantage de sécurité bénéfique des deux côtés. Aireon fournira gratuitement aux utilisateurs enregistrés l emplacement et la route de vol pour aider au suivi et à la localisation d urgence de tout aéronef équipé de l ADS-B partout dans le monde. Un environnement dans lequel les aéronefs respectent les exigences de performance proposées de l ADS-B Out permettrait d'accroître la capacité et l efficacité des fournisseurs de SNA, maintiendrait la sécurité et procurerait une plateforme flexible et extensible aux fins de croissance future du trafic et éviterait des retards et des limitations du système. 3.5 Mandats canadiens concernant des exigences de performance antérieurs Le mandat de liaison de données (DLM) des routes de l'atlantique Nord (NAT) a été mis en œuvre en Il prévoyait l utilisation des services de liaison de données CPDLC/ADS-C et visait à réduire le nombre et la durée des erreurs opérationnelles et des déviations de pilotes. Les objectifs du Groupe de planification coordonnée Atlantique Nord (NAT SPG) consistaient en l expansion du NAT DLM visant à augmenter le nombre d aéronefs équipés du système de liaison de données conformément au Plan mondial de navigation aérienne de l OACI. Les objectifs du NAT SPG précisent que, d ici 2018, 90 % des aéronefs évoluant dans l espace aérien NAT du FL290 au FL410 inclusivement seront équipés des systèmes CPDLC et ADS-C FANS 1/A (ou de systèmes équivalents), et que d ici 2020, 95 % des aéronefs évoluant dans cet espace aérien en seront équipés. 6

9 Actuellement, l espace aérien intérieur canadien est un espace aérien à minimum réduit d espacement vertical (RVSM) du FL290 au FL410 inclusivement. Tous les exploitants aériens qui comptent évoluer dans l espace aérien RVSM sont tenus, depuis 2005, d être équipés de systèmes d altimétrie et de maintien d altitude, qui respectent les spécifications de performances minimales des systèmes de bord (MASPS) RVSM. Les exploitants ont aussi besoin d une autorisation spéciale (Ops Spec) de l État d immatriculation de l aéronef ou de l État de l'exploitant avant d évoluer dans cet espace aérien. Les exploitants qui ne possèdent pas cette autorisation n ont pas le droit d évaluer dans l espace aérien RVSM (circulaire d information de TC n o 0220). Les meilleurs volets où obtenir le plus de bénéfices : volume de trafic élevé, espacement réduit, économies de carburant. 3.6 Mandats ADS-B d autres pays Australie Depuis le 2 février 2017, tous les aéronefs IFR doivent transporter un équipement d émission ADS-B en état de service conforme à la configuration d équipement approuvée en fonction des conditions d approbation énoncées à l annexe XI du document Civil Aviation Order australien. Nouvelle-Zélande La Civil Aviation Authority est en train d'élaborer des changements aux politiques et aux règlements pour favoriser le remplacement des infrastructures radar de surveillance aérienne de la Nouvelle-Zélande, qui atteindront la fin de leur vie utile en La proposition comprend la mise en œuvre de l ADS-B Out comme principal système de surveillance en Nouvelle-Zélande. Le projet de mise en œuvre de l ADS-B Out est un projet fondamental de New Southern Sky (NSS), un programme décennal de modernisation du système aérien du pays. Le NSS propose que l ADS-B Out soit exigé sur tous les aéronefs évoluant en espace aérien contrôlé au-dessus du FL245 après le 31 décembre 2018 et dans tout l'espace aérien d ici le 21 décembre États-Unis Aux États-Unis, les aéronefs qui évoluent dans l espace aérien qui exige actuellement un transpondeur mode C ou mode S devront être équipés de l ADS-B Out d ici le 31 décembre Cela comprend les espaces aériens de classe A, B ou C, l'espace aérien de classe E à pi MSL et plus au-dessus des 48 États contigus des États-Unis et du district de Columbia, et l espace aérien de classe E au-dessus du golfe du Mexique de la ligne côtière des États-Unis jusqu à 12 milles marins et au-dessus de pi MSL. En dehors de ces catégories, une solution ADS-B Out sera encore exigée pour les aéronefs évoluant de la surface jusqu à pi MSL à l intérieur de 30 milles (48 km) de la plupart des aéroports principaux de classe B (voir la figure 4). 7

10 Figure 4 ADS-B aux États-Unis Mexique Proposition d exigence du 1090ES à partir du 1 er janvier 2020 dans les espaces aériens de classe A, B, C et E au-dessus de pi et d autres espaces aériens spécifiés; l exigence pourrait entrer en vigueur plus tôt dans certains espaces aériens au-dessus du golfe du Mexique. Europe Actuellement, tous les aéronefs pesant plus de kg ( lb) ou ayant une vitesse de croisière maximale de plus de 250 nœuds TAS dans l espace aérien européen doivent être équipés de l ADS-B Out 1090ES avec diversité. Actuellement, il est exigé que les nouveaux aéronefs en soient équipés et, après 2020, le règlement s applique à la mise à niveau des aéronefs anciens. D ici juin 2020, tous les aéronefs existants pesant plus de kg ( lb) ou ayant une vitesse de croisière maximale de plus de 250 nœuds TAS dans l espace aérien européen devront être équipés de l ADS-B Out 1090ES avec diversité. Hong Kong Tous les aéronefs évoluant dans l espace aérien de Hong Kong au FL290 et plus doivent être équipés de l ADS-B Out. Indonésie ADS-B Out 1090ES exigé au FL290 et plus. Singapour Tous les aéronefs qui évoluent dans certaines voies aériennes précises dans une région donnée de la FIR de Singapour au FL290 et plus ont besoin de l ADS-B Out 1090ES. Sri Lanka Le 1090ES est requis dans la Colombo Terminal Control Area, à partir du FL290 et au-dessus. Taïwan Tous les aéronefs évoluant dans l espace aérien Taïwanais au FL290 et plus doivent être équipés de l ADS-B Out. 8

11 Vietnam Tous les aéronefs qui évoluent dans les voies aériennes L625, M771, N892, L642, M765, M768, N500 et L628 au FL290 et plus ont besoin de l ADS-B Out 1090ES. 4.0 Méthodologie Une étude aéronautique a pour but d évaluer et d analyser les renseignements recueillis dans le cadre de la collecte de données et de la consultation des clients et des parties prenantes. L équipe chargée de l étude sera responsable des tâches suivantes : confirmer les exigences des parties prenantes concernant la mise en œuvre d un mandat canadien d ADS-B Out; analyser les préoccupations et les problèmes soulevés par les parties prenantes; élaborer des solutions et (ou) des options possibles; exécuter un processus de DDER, au besoin; présenter les recommandations à la haute direction aux fins d approbation; assurer la coordination avec les gestionnaires appropriés qui participeraient à la mise en œuvre technique et opérationnelle des changements de service proposés; assurer la coordination avec Transports Canada. L équipe chargée de l étude doit s assurer que la consultation avec les clients et les parties prenantes intéressées ou concernées est suffisante avant de formuler toute recommandation à la haute direction. Une analyse de rentabilisation visant à décrire et à quantifier les avantages économiques et autres avantages réalisables, ainsi que les coûts de mise en œuvre du mandat décrit sera préparée. Parmi les avantages, une utilisation accrue de trajectoires de vols efficaces préférées par les exploitants dans les espaces sans surveillance, l évitement de coûts d immobilisations associés au remplacement de la surveillance au sol et une surveillance redondante dans certains espaces. L équipe chargée de l étude effectuera la DDER et pourra faire appel aux parties prenantes pour participer à l analyse de certains scénarios. 5.0 Plan de gestion de la sécurité Le gestionnaire responsable de l application de toute décision découlant de la présente étude aéronautique doit préparer un plan de gestion de la sécurité liée au projet. Le plan comprend les mesures d atténuation et de surveillance nécessaires à la mise en œuvre du changement de service. 6.0 Ressources humaines L équipe multidisciplinaire de l étude sera composée, au besoin, de représentants des domaines techniques, opérationnel et de soutien. Dans le cas où des ressources considérables seraient nécessaires, les gestionnaires respectifs devraient négocier entre eux. Chef d'équipe : gestionnaire, Niveaux de service et études aéronautiques 9

12 Autres membres de l équipe : gestionnaire, Niveaux de service et études aéronautiques Conseillers : Spécialiste principal, Technologie des opérations CNS Gestionnaire national, Niveaux de service Spécialiste, Niveaux de service Directrice, Relations gouvernementales et affaires publiques Gestionnaires et personnel ACC, les sept ACC seront consultées Gestionnaire, NOCC Gestionnaire, AIM Gestionnaire, Services commerciaux 7.0 Plan de gestion des activités Approbation du cadre de référence : Automne 2017 Durant une étude aéronautique, les activités suivantes seront entreprises : 1. Élaboration d un plan de communication et de consultation automne Début de l étude automne Consultations automne 2017 et hiver Évaluation des résultats de la consultation hiver Exécution de la DDER hiver et printemps Achèvement du rapport de l étude aéronautique printemps Approbation de la direction été Approbation du Conseil d administration (au besoin) été Diffusion à Transports Canada aux fins d étude des considérations en matière de sécurité automne 2018 À la suite de l examen par Transports Canada : 10. Coordination du plan et des dates de mise en œuvre avec les groupes appropriés à déterminer 11. Préparation d une soumission AIM à déterminer 12. Élaboration et publication d une AIC à déterminer 13. Élaboration et publication d un avis public à déterminer 14. Mise en œuvre à déterminer 15. Surveillance examens après la mise en œuvre 8.0 Ressources financières Les frais de déplacement et d autres dépenses connexes de l équipe chargée de l étude relèvent de chaque gestionnaire responsable, qui doit aussi gérer les heures supplémentaires. Les changements relatifs à la conception des services peuvent donner lieu à une exigence de soutien à l Ingénierie. Cette exigence sera cernée à mesure que l étude progressera, et une proposition d occasions afin d entamer la planification du projet sera présentée pour la mise en œuvre des recommandations relatives à l Ingénierie qui figurent dans l étude. 10

13 9.0 Importance des changements Il se peut que certaines options de prestation des services représentent un changement important. Si tel est le cas, des avis officiels conformément à la Loi sur la commercialisation des services de navigation aérienne civile s appliqueront Consultation Un plan de communications approprié, qui incorpore un plan de consultation exhaustive, sera rédigé. Les organisations de l aviation représentant les aéroports, l aviation générale, l aviation d affaires et d autres organisations, selon le cas, seront consultées durant l étude aéronautique. Une liste complète des parties prenantes et des clients consultés sera jointe à l étude aéronautique Autorité Vice-président, Exploitation, ou Conseil d administration de NAV CANADA 11