Retirer ce qui ne peut pas voler, puis router

Modèles camion-drone, et réseau de drones seuls

La recherche abondante porte sur le couple camion-drone. Dans le problème du voyageur de commerce avec drone, et dans sa variante dite « flying sidekick », le camion visite des clients tandis que le drone quitte le camion, sert un client et rejoint de nouveau le camion. Le camion est un dépôt mobile. Il remet l’autonomie à zéro. Étendue à plusieurs véhicules terrestres, la même idée s’appelle problème de tournées de véhicules avec drones. La formulation de Murray et Chu de 2015 est l’une des origines que les articles ultérieurs continuent de citer. La référence est ici au niveau de la citation. Ce guide ne refait pas les équations. Ce qu’il emprunte, c’est la structure : l’endurance découpe la sortie en un bloc rigide.

Un réseau composé uniquement de drones est un problème différent. Les dépôts et les ports sont fixes. L’endurance interdit généralement une chaîne de nombreux atterrissages ; un itinéraire correspond donc à une sortie vers un arrêt, ou peut-être deux. Il existe une fenêtre horaire chez le client et une autre sur l’aire. L’énergie varie avec le vent et la charge utile, et un échange de batterie prend du temps. La capacité de l’espace aérien n’est pas la capacité en kilogrammes d’un véhicule. L’optimisation ressemble moins à une tournée de quarante arrêts qu’à l’affectation et à l’ordonnancement de sorties. Les travaux sur plusieurs drones dans le cadre « flying sidekick » ont montré que l’ordre des lancements et des récupérations est un ordonnancement : ignorez-le, et la contrainte d’endurance produit des plans impossibles à voler. L’ordre n’est pas une décoration de la géométrie.

Retirer d’abord les contraintes strictes

Ce que vous retirez en premier n’est pas quelque chose que vous pouvez franchir en payant. L’espace aérien réglementé : zones interdites et réglementées, surfaces aéroportuaires, restrictions temporaires de vol. Le relief et les obstacles : la ligne droite sur une carte n’est pas une trajectoire avec une marge verticale. La météo : un arc qui enfreint les minima de vent, de précipitations, de visibilité ou de température n’existe pas, et ce n’est pas un arc coûteux. L’énergie : un arc qui ne peut être volé avec la réserve, et avec le retour ou la station de dégagement, n’existe pas non plus. L’occupation des ports : une surface accepte une arrivée ou un départ par intervalle de traitement. Encodez-les comme de fortes pénalités, et un solveur sous pression paiera pour traverser une zone interdite. C’est une erreur de modélisation. Supprimez l’arc, puis énoncez l’objectif.

Les objectifs viennent en second. Le temps, selon l’horloge du client ou l’horloge clinique. L’énergie, en tant que coût et en tant que durée de vie de la batterie. Le risque : qui vit sous la trajectoire, et à quel point les plans de secours sont imbriqués. Fondez les trois en un seul poids, et la surprise sera un itinéraire rapide au-dessus d’une école. Gardez les poids comme un choix visible. Un score qui convertit silencieusement le risque en minutes masque ce qui a été sacrifié. Dans un réseau de drones seuls, contrairement à un chauffeur de camion qui attend au bord du trottoir, une attente en l’air consomme de l’énergie. Ne laissez pas « attendre » dans le modèle comme une marge bon marché. Une attente n’est possible que si l’énergie et l’aire ont encore de la place.

Un conflit est un volume dans le temps

Un conflit n’est pas un point. Deux trajectoires peuvent se croiser en vue en plan et rester sûres si leurs horaires diffèrent de plus que la marge de séparation. Inversement, un couloir partagé, ou un port unique, qui ne se rejoignent qu’en un point terminal sur la carte, restent en conflit lorsque les horaires se chevauchent. La séparation est quadridimensionnelle, marge comprise. La déconfliction est un tableau indiquant qui se trouve dans un volume à un instant donné, pas un dessin qui écarte des lignes. Résoudre le chevauchement par un vol stationnaire consomme l’énergie que la section précédente vous demandait de ne pas masquer. Une attente bon marché dans un modèle de camion n’est pas bon marché pour un multirotor.

Réservez le port avec la même rigueur que l’espace aérien. Une arrivée géométriquement propre qui trouve la surface occupée n’existe pas en tant que vol. Lorsqu’une fenêtre météo s’ouvre et que de nombreux aéronefs deviennent autorisés en même temps, ce qui se bloque, c’est le créneau, pas la taille du ciel. Résolvez de nombreux aéronefs comme des plus courts chemins simultanés, et ils répondront tous avec le même port à la même minute. Les séparer ensuite, c’est procéder dans le mauvais ordre. Posez d’abord les créneaux et ne gardez que les sorties qui s’y insèrent. La demande qui ne s’y insère pas n’est pas un échec du drone. C’est la capacité réelle de cette heure.

Les techniques plus générales de gestion des itinéraires dans l’espace et le temps et de détection des conflits sont exposées dans planifier des itinéraires dans l’espace et le temps et détecter les conflits (Airffic Flight Institute).

Les recherches sur la couverture d’une zone sans lacune sont présentées dans Survey on Coverage Path Planning with Unmanned Aerial Vehicles, dans le guide Inspection.

L’évitement des conflits dans l’espace et le temps se poursuit dans les guides sur l’espace aérien, l’UTM et le routage.

Un enseignement, pas une loi de commande

Ce que fixe ce chapitre, c’est l’ordre des décisions : supprimer les arcs qui ne peuvent pas être volés, réserver dans le temps le port et l’espace aérien, et seulement ensuite comparer le temps, l’énergie et le risque. C’est un modèle pédagogique. Ce n’est pas un fichier de mission pour un aéronef. Les marges de séparation et les minutes de réserve ne sont pas chiffrées ici, car elles relèvent de l’aéronef, de l’approbation et de l’espace aérien du jour. Un optimum dans un article est optimal sous les contraintes que l’article a supposées. Ce n’est pas une autorisation pour votre ville. Ne confondez pas le fait d’avoir lu la notice bibliographique avec celui d’avoir l’autorisation de voler.

N’envoyez pas cela aux moteurs. Ne le soumettez pas au bouton d’exécution d’une station sol. Utiliser ce texte comme argument de séparation, en l’absence de procédure approuvée, de surveillance réellement existante et de système d’exploitation capable de rejeter un plan, est dangereux. Deux aéronefs qui se croisent lors d’une démonstration ne prouvent pas qu’une déconfliction de réseau est en vigueur. La personne qui arme un aéronef après avoir lu ce chapitre, et pour aucune autre raison, n’est pas prête. Avant d’armer, il faut la règle la plus récente applicable à ce lieu, le manuel de vol de cet aéronef et une autorité habilitée à dire non. Le modèle enseigne un ordre de raisonnement. Il ne porte pas la responsabilité du ciel. Ne téléversez pas un arc de manuel.

Pour vérifier lors de la conception si plusieurs plans se chevauchent en quatre dimensions, utilisez détecter les chevauchements en quatre dimensions entre plans de vol (Airffic Architect). Il est lui aussi consultatif : il ne dépose aucun plan et ne commande aucun aéronef.