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Article Dans Une Revue Systems Engineering Année : 2024

Mission‐based design of UAVs

Approche basée mission de la conception de système de drone

Résumé

Over the past decades, Unmanned Aerial Vehicles have been used increasingly in a wide variety of missions that range from surveillance to delivery. Unlike aircraft that always carry goods and passengers from an airport to another, UAVs do not systematically implement the same type of mission. UAVs are indeed multi-mission during their time in operation, and the systems engineering approaches developed for one mission aircraft must be adapted to the multi-mission context. Therefore, UAV design requires application of mission engineering upstream systems engineering, either to assess there is a UAV system that may accomplish a new mission, or to specify a new UAV according to the mission. To achieve that goal, the authors of the paper support the use of Model-Based Mission Engineering. A three-layer architecture - purpose, operation, functions/capabilities - is proposed as a design framework for missions. The Goal-Oriented Requirements Language serves as mission description language. The paper extends GRL to better address mission-based design of UAVs. It is proposed to distinguish between internal and external resources. A goal detailing mechanism is introduced. A degraded mode evaluation becomes possible. GRL tools make it possible to evaluate how much a UAV system - at least, an operator, a ground station, and a UAV - may satisfy every stakeholder in both nominal and degraded modes. The proposed approach is applied to a high voltage surveillance UAV. The case study enables the introduction of four actors Authority, Client, UAV and MissionSupervisor that turn out to be generic and can be reused for other mission and UAV designs.
Depuis quelques années, l'utilisation de drones (UAVs) est de plus en plus forte pour accomplir différents types de mission comme la surveillance ou la livraison. Contrairement à l'avion, dont la mission est stable, consistant généralement à transporter des biens et des personnes d'un aéroport à un autre, un drone sera souvent utilisé pour différentes missions pendant son exploitation. L'approche d'ingénierie système utilisée pour un avion à mission unique, doit être adaptée à ce contexte multi-mission. La modélisation de la mission doit recevoir une attention particulière et devenir suffisamment indépendante pour : soit alimenter la conception d'un nouveau drone, soit s'assurer qu'un drone existant soit compatible avec cette mission. Dans cette optique, les auteurs encouragent l'utilisation d'une ingénierie de mission basé modèles. Une architecture de modèle en trois couches - purpose, operation, functions/capabilities - est proposé comme cadre de modélisation. Le GRL (Goal Oriented Language) sera utilisé comme base de langage de description. Cet article propose des extensions à celui-ci, afin de mieux correspondre à la description de mission de drones. Il sera notamment proposé de rendre explicite le fait qu'une ressource soit interne ou externe et d'étendre la modularité du GRL en l'ajoutant à la notion de but. La possibilité de modéliser des modes dégradés de manière naturelle et de suivre leur impact sur la satisfiabilité des différente partie prenante est aussi proposée. L'approche est illustrée sur un cas de surveillance de ligne à haute tension. Les quatre acteurs introduits dans cette illustration sont par ailleurs réutilisables pour d'autres mission de drone : l'Autorité, le Client, le Drone et le superviseur de la mission.
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Systems Engineering - 2024 - Chaudemar - Mission‐based design of UAVs.pdf (5.93 Mo) Télécharger le fichier
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hal-04531039 , version 1 (03-04-2024)

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Citer

Jean‐charles Chaudemar, Ombeline Aïello, Pierre de Saqui‐Sannes, Olivier Poitou. Mission‐based design of UAVs. Systems Engineering, 2024, ⟨10.1002/sys.21754⟩. ⟨hal-04531039⟩
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