Les drones au service de la sécurité et de l'environnement - UVS Info

Les drones au service de la sécurité et de
l’environnement
UAS for Security and Environmental-related Purposes
1
Auteurs :
Catherine Fargeon, Dr. Ing., Conseil général de l’armement
Ingénieur général François Lefaudeux (IGHC 2S)
Les drones, des plus petits (moins de 1,5 kg) au plus lourds (poids d’un avion de ligne), émergent
aujourd’hui comme un moyen exceptionnel apte à remplir un grand nombre de missions liées à la
sécurité et à la protection de l’environnement. Nettement plus économiques que les moyens
traditionnels dans un grand nombre de cas, ils constituent aussi le seul moyen de satisfaire certains
des besoins nés de la situation d’insécurité actuelle.
Résumé :
La présente communication constitue la synthèse d’une étude prospective sur les utilisations
futures des drones au sein de l’Union Européenne et de l’évaluation des marchés correspondants.
L’estimation prospective est toujours difficile, les chiffres figurant dans cette étude ont été établis sur
la base d’interviews avec les utilisateurs potentiels de différentes administrations et organisations :
police, douanes, sécurité civile, environnement, télécommunications, équipement.
Les prix ont été évalués sur la base des prix actuels en utilisant les formules connues sur les
relations entre coûts et quantités produites.
Une conclusion importante est que dans le domaine de la sécurité, les drones seront
majoritairement mis en œuvre par des sociétés spécialisées et non pas directement par l’utilisateur
final. Ceci distinguera fortement ces applications du modèle actuel d’acquisition patrimoniale tel que
classiquement utilisé par les Forces armées.
A l’horizon étudié, l’hypothèse principale est que la réglementation permettra l’emploi des drones
dans l’ensemble de l’espace aérien, c’est-à-dire que les drones pourront voler dans l’espace aérien
civil commercial. Les technologies pour le faire sans risques existent et seront prochainement
commercialisées.
L’emploi à grande échelle des drones constituera alors un moteur du développement économique
européen. L’Europe ne peut se permettre de rester à la traîne du reste du monde dans ce domaine.
Abstract:
This paper presents the conclusion of a prospective study on the future use and markets of UAV
systems (UAS) inside EU. Prospective is always difficult, figures in this report have been put forward
following interviews with potential future users from various governmental institutions – customs,
police, civil security, environment, communication service.
Prices have been computed from known prices of today’s UAS - aircraft and equipments trends.
One important finding is that, for security missions, UAS will in majority be operated by Services
providers and not directly by the end user. This constitutes an important change from the current
Patrimonial economic model as exemplified by Military Forces.
At this horizon, the main hypothesis made is that regulations will have been adopted to permit UAS
to fly in the non-segregated European sky, put more simply, to fly in the commercial controlled
European airspace. Technology exists or is on the verge to be commercially available.
The generalized use of UAS will constitute a boost for the European Economy and Europe cannot
afford to lag behind more dynamic Countries or Regions on this subject.
CGARM_synthèse drones_Aug07

Key words:
UAS – Unmanned Aerial Systems (nowadays, UAS is preferred to UAVs – Unmanned Aerial
Vehicles), Police, Customs, Homeland Security, Border Surveillance, Maritime Surveillance,
Environment.
INTRODUCTION
Les percées technologiques actuelles
concernent toutes les classes de drones,
(allant d’une masse maximale au décollage de
quelques centaines de grammes à plusieurs
tonnes) et tous les types de plates-formes
aériennes (ailes fixes, voilures tournantes,
voilures souples). Beaucoup de ces classes et
catégories de drones ont des applications
potentielles dans le domaine des tâches de
police, des douanes, de sécurité et de
protection civile ainsi que dans les domaines
des services publics et parapublics.
Target prices micro mini TUAS HP LE
Low
Acquisition 170 418 1 382 3 076
Non
mutualised
service supply
or
Mutualised
service supply
Average operation user's cost per flight hour (€)
183 347 1 113 2 284
171 272 1 084 2 104
La présente étude, dénommée USEP (UAS
for Security & Environmental purposes) a été
lancée par le Conseil général de l’armement
(CGARM) au dernier trimestre 2005. Elle
couvre les applications de sécurité ainsi que
diverses autres applications civiles
commerciales ou non en Europe.
UVS International, association indépendante
qui regroupe plus de 253 membres venant de
l’industrie ou des institutions officielles de 34
pays, a accepté de participer à cette étude en
fournissant les moyens de communications, en
organisant les séminaires nécessaires et en
fournissant les compétences techniques
professionnelles ad hoc.
Les autorités gouvernementales des pays
européens ont été invitées à contribuer à cette
2
initiative en établissant et en communicant
leurs besoins potentiels. La vocation de cette
étude est de fournir une recommandation
consensuelle concernant les actions à
proposer au niveau européen, ceci sans
engager formellement aucun Etat particulier.
La question fondamentale de l’insertion des
drones dans l’espace aérien civil contrôlé est
traitée par des groupes de travail européens
spécifiques et elle n’entre donc pas dans le
champ de cette étude.
Le projet de rapport final de cette étude a
été présenté à la Commission Européenne
(PARS) et à l’AED.
Le schéma de réalisation de cette étude est
donné par la planche ci-contre. Deux
principaux thèmes d’enquête ont été traités : le
premier concerne l’analyse des besoins
potentiels des grandes administrations,
notamment chargées de la sécurité, les
synergies techniques avec les besoins
militaires, l’évaluation du marché potentiel
comprenant les business plans pour les
fabricants et les prestataires de services ; le
second concerne l’organisation et les moyens
à mettre en œuvre pour concrétiser ces
perspectives.
Partie I – Besoins et technologies
1. Définitions courantes et bases
1.1. Critères techniques et opérationnels
de segmentation
Pour la facilité de compréhension du
domaine et pour aider à l’établissement des
besoins, une segmentation simplifiée du
secteur des drones a été établie.
Le premier critère à la base de cette
segmentation est la dichotomie entre :
• L’EMPLOI ISOLE : utilisation par un agent ou
une équipe réduite,
• LES OPERATIONS COORDONNEES : utilisation
des drones dans un cadre comportant
l’utilisation d’un réseau de communication
en temps réel entre les différents
participants (plusieurs administrations,
voire plusieurs États).
CGARM_synthèse drones_Aug07

L’infrastructure nécessaire dans le second
cas est plus importante avec un accent mis sur
l’interconnexion entre la station de contrôle du
ou des drones et les réseaux des participants.
Les drones destinés aux opérations isolées
seront mis en œuvre par des personnels
n’ayant pas une formation complète de pilote
d’avion ou d’hélicoptère et placés, en outre,
souvent dans des situations de stress
importantes ; ils devront donc être fortement
automatisés.
L’efficacité des drones de la deuxième
catégorie dépendra de la qualité de leur
insertion dans le ou les réseaux de données,
dont ils reçoivent leurs instructions de contrôle
et qu’ils alimentent en retour en informations
en temps réel.
Cette catégorie peut être découpée en deux
sous-ensembles :
• l’une correspondant aux OPERATIONS
OPPORTUNISTES, c’est-à-dire décidées sur
information sans préavis ou même
correspondant à des décisions prises
pendant le vol au vu des observations. Cette
catégorie est proche de la catégorie des
drones militaires tactiques.
• l’autre correspondant aux OPERATIONS
PROGRAMMEES A L’AVANCE, demandant des
charges utiles importantes. Cette catégorie,
correspond à la catégorie des drones
militaires stand-off à forte capacité d’emport
et longue endurance (plus de 24 heures).
Une des grandes différences entre les
applications civiles et les applications militaires
concerne les liaisons entre le ou les drone(s)
en vol et la ou les station(s) de contrôle. Les
systèmes militaires exigent des liaisons audelà
de l’horizon (BLOS) puisque devant voler
au-dessus de territoires hostiles, alors que les
drones civils seront le plus souvent utilisés audessus
d’un territoire national disposant d’un
réseau de relais terrestres, permettant ainsi
des liaisons à vue (LOS) beaucoup plus
simples de mises en œuvre.
S’ils sont bien adaptés aux besoins des
utilisateurs, les systèmes de drones doivent
offrir un service moins onéreux et de meilleure
qualité que ce qui peut être attendu d’aéronefs
pilotés.
Un des intérêts des drones est leur capacité
de permanence au dessus de la zone d’intérêt.
L’information en temps réel est une autre
caractéristique qui est souvent demandée.
L’enregistrement à bord, en parallèle avec la
transmission temps réel, peut aussi être
souhaité par les utilisateurs.
Finalement, la segmentation proposée est
limitée à trois grandes catégories :
3
• les micro drones (24
heures)
1.2. Avantages sur le terrain des drones
Dans les opérations militaires, les drones
contribuent au raccourcissement de la boucle
USEP USEP
Toward an European UAS road map
Micro (
500 kg)
UCAV, specifically designed for combat, are out of scope for
this study.
Segmentation
de prise de décision. Ils occupent une place
clé dans les systèmes de conduite des
opérations centrés.
Dans nombre d’opérations civiles, disposer
d’informations en temps réel est aussi un atout
(surveillance des frontières, protection des
infrastructures sensibles, contrôle des
approches maritimes, etc.).
Dans tous les cas, les drones permettent
une percée dans la conduite des opérations et
offrent des avantages tels que :
• une réduction significative du coût de
possession (coûts d’entraînement plus
faibles, coût des pertes de matériel –
attrition - moins élevé)
• une qualité de service grandement accrue
(permanence sur zone, flexibilité d’emploi),
• des capacités opérationnelles nouvelles
telles que prélèvement et mesures dans des
nuages présumés toxiques.
Les drones comblent une lacune entre les
satellites et les systèmes purement terrestres.
La planche suivante montre un concours de
micro drones basé sur un scénario
d’observation urbaine.
CGARM_synthèse drones_Aug07
CGARM CGARM
UVS UVS II
Slide N°6

USEP USEP
Mini & Micro
UAS
individual use
Observation
TUAS
Intervention
TUAS
HP LE
‘stand off’
4
2. Inventaire des missions
L’inventaire a été classé selon les
To edict a specific regulation
allowing use of UAS < 1.5kg
catégories suivantes :
• douanes,
• police,
• sécurité civile,
• défense,
• environnement,
• télécommunications,
• besoins privés.
Les besoins des ministères de la recherche
n’ont pas été listés, s’agissant par nature de
prototypes et non de véritables marchés.
Les tableaux suivants constituent un résumé
des scénarios retenus.
.
Global security applications
Military Police Customs
Fire brigade /
homeland
security
Close Combat Law and order
People detection
inside buildings
Biological and chemical agents’ sampling in contaminated areas
observation,
surveillance and
tactical reconnaissance
Neutralisation or
destructive actions
transport and dropping
of ammunitions on high
risk areas
strategic surveillance
Traffic surveillance
(roads, …)
Pacific or hostile
events surveillance
prevention against
vandalism
Crowd counting
Fire-support
Preliminary information
gathering previous to
task force intervention,
permanent
surveillance of
infrastructure networks
All types Transmissions relays
Mini & micro
UAS
individual use
Observation
TUAS
Intervention
TUAS
HP LE
‘stand off’
Toward an European UAVs road map
Geolocalisation
Tracking,
Discreet audio
video surveillance,
of border, road,
coastal and
maritime traffics.
Border, coastal and
maritime traffics
surveillance
Civilian and environmental applications
Detection of forest
fires starting
Combing
operations
Emergency relief
droppings (food,
medicine, …)
Agriculture Sustainable development Equipment Miscellaneous
Ground water layers
analysis
Irrigation networks
surveillance
Spreading
Oceanographic
measurements -
plankton, fish farms
CGARM CGARM
UVS UVS II
Slide N°8
Pollens surveillance
Measurement inside
cyclones
Vegetation coverage
health survey
Ecosystems follow-up
Climatic and
meteorological
measurements
Civilian works
auscultation
Networks
maintenance
(water, gas,
electrical, etc.)
Still photography
and movies
CGARM_synthèse drones_Aug07

Pour décrire les scénarios, le premier
paramètre est, bien sûr, la distinction entre
aéronefs à voilure tournante et aéronefs à
voilure fixe. Les scenarios demandant des
voilures tournantes sont bien identifiés et nous
ne reviendrons pas sur eux.
De l’analyse des scénarios, pour lesquels la
solution drones est éligible, trois paramètres
ressortent :
4 operational clusters
Micro
Mini
Plusieurs groupes bien marqués
apparaissent sur un tel graphe :
• moins de 1.5 kg de charge utile :
8 scénarios utilisent des micro drones,
• entre 1.5 kg et 15 kg : 5 scenarios utilisent
des mini drones,
• dans la tranche 150 à 400 kg de charge
utile, on trouve deux groupes :
5
l’endurance (temps de transit + temps sur
zone),
la capacité d’emport,
l’altitude.
Ce troisième paramètre est le moins
discriminant. Il est dès lors intéressant de
placer chaque scénario sur un plan capacité
d’emport / endurance.
HP LE
TUAS
un paquet de 10 scénarios pour des
endurances souhaitées de 5 à 9 heures, il
correspond bien à la catégorie militaire des
‘MALE faible emport et autres drones
tactiques’,
une famille plus dispersée en capacité
d’endurance, nous l’avons divisée en deux, la
partie basse en endurance exécutables par la
catégorie des drones tactiques, la partie
CGARM_synthèse drones_Aug07

haute ralliant la base de la catégorie des
drones de longue endurance.
• enfin, le groupe des très gros drones, à forte
charge utile et très longue endurance.
Cette segmentation naturelle des scénarios
confirme l’intérêt de celle choisie.
3 Recommandations techniques
3.1. Points techniques ayant une forte
influence opérationnelle
Spécification des charges utiles en
vue d’une aussi grande
commonalité que possible entre
applications militaires et civiles
Nous présentons dans le rapport trois
tableaux, un pour chaque grande catégorie de
drones, pour établir les niveaux souhaitables
de financement de la R&D correspondante.
Les micro et mini drones constituent un
nouveau marché devant avoir rapidement un
fort potentiel. L’approche combinée civile /
militaire conduit aux propositions suivantes :
• IR : réduction des coûts unitaire et
miniaturisation (poids et consommation
électrique). L’IR fait partie de l’équipement de
base de quasiment tous les scénarios.
• N (nucléaire) : cette option nouvelle doit être
développée dans le contexte de la lutte antiterrorisme
et de la sécurité civile.
• COMINT (interception des communications
radioélectriques) : la localisation des
émetteurs est nécessaire pour les taches de
sauvetage et de coordination des équipes
d’intervention multiservices, le pistage des
téléphones mobiles correspond à de
nombreux besoins, mais est sans doute
difficile à réaliser sur cette catégorie de
drones.
• logiciels opérationnels : le pistage
automatique de véhicules à bord est
souhaitable pour différentes tâches de police.
Les drones de taille moyenne (drones
tactiques ou MALE en langage militaire),
constituent un marché militaire existant, mais
avec des perspectives de marché civil réduites
à court terme, dans l’attente de la solution des
questions de régulation et d’autorisation
d’insertion dans le trafic aérien civil.
Parallèlement, il y a absence de sociétés de
service de mise en œuvre. Les
recommandations pour ce segment sont les
suivantes :
• détecter et éviter : la mise sur le marché de
tels dispositifs est indispensable à
l’émergence du marché civil. Prix et poids
doivent être adaptés à la taille moyenne des
6
drones de cette catégorie, pour ne pas
pénaliser l’emport des charges utiles
« utilisateur ».
• détection chimique et biologique : à
développer dans le contexte anti-terrorisme,
mais aussi dans le contexte de la sécurité
générale (ex : légionellose).
• SAR/MTI/ISAR : les récents
développements dans cette catégorie de
charges utile ont déjà permis de réduire
masses et consommation, l’effort doit
maintenant porter sur les coûts, de manière à
ouvrir le marché des applications civiles. Le
pistage directement à bord, n’est pas
fondamental.
• COMINT : détection à bord des
communications de téléphonie mobile,
identification des numéros et pistage font
partie des fonctions clé pour cette catégorie
de drones.
• EO/IR : L’effort doit porter impérativement
sur la réduction des coûts de ces charges
utiles « de base ». L’utilisation de platesformes
dites « slow-fast », c’est-à-dire à
grande amplitude des vitesses
opérationnelles possibles doit permettre
d’aider à résoudre ce problème.
Les drones de longue endurance à forte
charge utile constituent un nouveau marché
avec un bon potentiel à moyen terme dans les
applications de sécurité. Les domaines à
privilégier sont les suivants :
• détecter et éviter : Ces équipements sont
nécessaires, les contraintes de prix et de
poids sont moins fortes que pour la catégorie
moyenne de drones.
• liaisons : les liaisons satellites ou avec relais
eux-mêmes faits par des drones sont
nécessaires. Le développement d’antennes
conformes est critique : il permettra
l’utilisation de plates-formes aéronautiques
provenant de l’aviation pilotée conduisant à
une réduction massive des coûts d’utilisation
de ce type de drones. Les équipements
embarqués doivent permettre
l’interopérabilité des liaisons entre différents
services utilisateurs nationaux ou
plurinationaux.
• COMINT : la détection, l’identification et le
pistage des téléphones mobiles est
indispensable pour les applications de
sécurité. L’effort doit porter sur la réalisation
de ces fonctions en restant à haute altitude.
Le poids est secondaire et le prix initial peut
être assez important.
• SAR/MTI/ISAR : Ces équipements ont
maintenant une bonne capacité de détection
et une grande précision. L’effort doit porter
sur la réalisation du maximum de traitements
à bord de manière à limiter les bandes
passantes nécessaires. L’ouverture réelle du
CGARM_synthèse drones_Aug07

marché civil demandera aussi un effort sur
les prix.
• EO/IR : l’effort devra surtout porter sur les
coûts.
Décollage et atterrissage
automatique
Cette aptitude est un facteur très important
d’efficacité. Il multiplie par un facteur de l’ordre
de trois les temps de disponibilité des drones.
Ainsi, pour les Hunter, cette disponibilité est
passée de 100 jours/an à 300. Ces dispositifs
réduisent en outre considérablement les taux
d’accident ; ils permettent l’utilisation de nuit et
par visibilité faible.
Gestion des vols et interface équipe
de contrôle système
Les drones et leurs charges utiles sont
contrôlés du sol ou d’une autre plate-forme
aérienne pilotée par une équipe de
spécialistes qui doivent développer entre eux
une intelligence collective forte de manière à
traiter le flux d’information et d’événements,
notamment ceux susceptibles d’engager la
sécurité.
La complexité de la gestion de l’espace
aérien ainsi que celle de l’exploitation des
charges utiles pousse à automatiser les tâches
répétitives. Il s’agit de gérer au mieux
globalement la charge de travail des équipes,
même si elles ne sont pas co-localisées.
« Plug and Play »
Les besoins des systèmes de drones en la
matière sont voisins de ceux des systèmes
informatiques : adaptation aux missions du
jour, possibilité d’utiliser des matériels
standards, gestion de l’obsolescence
technologique. Il est donc indispensable
d’adopter une architecture système qui
permette cette indispensable souplesse,
flexibilité et adaptivité.
Les règles bien identifiées pour obtenir et
garantir ces caractéristiques sont :
• Spécification et conception des logiciels
système par couches bien identifiées et
cloisonnées, permettant la maintenance
séparée de chaque couche et sa réutilisation
sur des configurations matérielles modifiées.
• modèles génériques des composants des
systèmes,
• architecture modulaire.
Tout ceci impose le choix d’une architecture
ouverte publique qui seule permet la
conception modulaire, les évolutions systèmes,
le développement parallèle et coopératif des
7
applications, l’intégration de nouveaux
modules (logiciels comme matériels), etc.
3.2. Points techniques ayant une forte
influence sur les coûts
Choix d’une cellule motorisée
Les systèmes de micro et de mini drones
offrent un potentiel substantiel d’emploi pour
des applications variées de sécurité dans les
environnements urbains. Ceci suppose une
capacité à lutter contre les effets venturi, les
vents rabattants, etc. et souvent la capacité de
vol stationnaire. Les principales clés
techniques concernent les sources d’énergie
embarquée qui ont une conséquence directe
sur la durée de mission et les charges utiles
utilisables. Pour les cellules et la motorisation,
le monde de l’aéromodélisme offre expérience
et solutions éprouvées.
Pour les autres catégories, tous les
aéronefs du domaine de l’aviation générale et
de l’aviation commerciale (voilures tournantes
comme voilures fixes) constituent des platesformes
potentielles de drones. Celles ayant les
caractéristiques aérodynamiques et de
motorisation les mieux adaptées aux missions
prévues doivent évidemment être préférées.
En procédant ainsi, les drones bénéficieront
automatiquement de la R&D dédiée à l’aviation
commerciale, notamment en matière de
motorisation, domaine dans lequel des
ruptures technologiques majeures sont
nécessaires pour faire face à la raréfaction des
carburants fossiles et entrer dans le cadre du
développement durable. Il existe un large
spectre de plates-formes certifiées et adaptées
à toutes les formes de missions et capables
d’emporter un large spectre de charges utiles
allant des ULM rigides et des planeurs
motorisés (handicapés par leur envergure)
jusqu’au haut de gamme des avions d’affaire
biréacteurs, avec, entre les deux tous les
degrés.
Aujourd’hui, un des challenges techniques
les plus délicats est l’installation des antennes
de liaisons satellites sur des cellules d’avions
commerciaux. Cette difficulté doit être
surmontée dans le futur proche avec l’arrivée
dans le domaine commercial des antennes
électroniques surfacique.
Un point très intéressant est que les platesformes
venant de l’aviation générale et
commerciale peuvent embarquer un pilote,
lorsque c’est nécessaire ou utile. Cette
possibilité offre de nombreux avantages :
• les essais en vol des charges utiles et leur
qualification est facile à organiser et à mener
CGARM_synthèse drones_Aug07

dans l’espace aérien civil contrôlé sans
aucune dérogation aux règles de vol. Cette
possibilité réduit considérablement les coûts
de développement et d’intégration.
• Cette possibilité est aussi d’un intérêt
majeur pour les utilisateurs opérationnels
dans la période transitoire avant que les
drones ne soient autorisés à voler sans
restriction dans l’espace aérien contrôlé.
Lorsque de tels systèmes peuvent être
utilisés sans pilote, ils bénéficient d’une plus
grande endurance et, dans le cas contraire,
ils peuvent néanmoins remplir leurs missions
avec des relèves plus fréquentes.
Modularité
La modularité est le second caractère
fondamental permettant de réduire les coûts
de possession globaux sur la durée de vie des
systèmes.
• Le système d’avionique embarqué doit avoir
une architecture ouverte capables
d’accommoder des composants matériels et
logiciels très divers.
• La cellule et la motorisation doivent dans
toute la mesure du possible répondre au
même concept : cellule, aile, motorisation et
électro-générateurs, réseaux de données
embarqués et transmissions doivent pouvoir
accepter les charges utiles les plus variées,
sans reprise lourde de l’intégration et de la
qualification.
Les avantages de telles solutions sont bien
connus :
• disponibilité de logiciels et de périphériques
(charges utiles) « Plug and Play », utilisation
de calculateurs indépendant des standards
propriétaires,
• réelle capacité d’évolution et, le cas
échéant, de développement incrémental,
meilleurs outils de test et d’intégration des
sous-systèmes et composants sélectionnés,
• possibilité pour les intégrateurs systèmes et
les sous-traitants de travailler en parallèle,
d’où la facilitation des coopérations
interindustrielles et transnationales.
• choix plus important de fournisseurs initiaux
de sous-systèmes et maintien de cette
possibilité en cours de vie pour les évolutions
vers des performances plus grandes et les
remplacements pour cause d’obsolescence
technique, le tout au prix du marché,
• réduction très significative des coûts de
maintenance logicielle (facteur pouvant
atteindre dix) en raison de la diffusion des
logiciels publics ouverts et des outils de
développement associés.
Tous ces avantages disparaissent lorsqu’on
utilise des standards propriétaires qui mettent
8
l’utilisateur entre les mains d’un industriel
particulier.
Plage de vitesse opérationnelle de la
plate-forme
Ceci est un paramètre système. Une large
plage de vitesses opérationnelles offre de
nombreux avantages en termes de
performances système et de réduction des
coûts système. Ces avantages sont souvent
sous-estimés :
• réduction du temps de transit vers la zone
d’opérations,
• SAR plus efficaces à des vitesses élevées,
• par contre, une vitesse faible (100km/h)
peut permettre l’utilisation de capteurs EO/IR
beaucoup moins onéreux que ceux
habituellement proposés pour les platesformes
militaires.
Altitude de vol
Pour les gros drones, le choix d’une altitude
de vol, et tout particulièrement l’altitude
maximale spécifiée, est décidée en fonction
soit de la largeur du champ de vision
demandé, soit de la distance de sécurité à
préserver. Ces arguments doivent être
examinés finement dans le cadre d’une
approche système.
Concernant la largeur de la fauchée, le
paramètre système sous-jacent est la surface
couverte par unité de temps. L’utilisation de
plusieurs drones de moyenne altitude plus
simples doit être comparée à celle de drones
très haute altitude pour les applications
militaires, cette comparaison doit aussi inclure
les conséquences de perte potentielle d’un des
vecteurs durant la mission.
L’altitude maximale de vol doit être définie
comme la somme de l’altitude nécessaire audessus
du terrain observé pour le bon
fonctionnement des charges utiles et de
l’altitude des zones d’opérations prévues ou
envisagées. Concernant l’altitude de vol en
transit, il suffit de pouvoir voler au-dessus du
mauvais temps. Une altitude de vol au-dessus
du niveau de la mer de l’ordre de 9 000 m
semble suffisante pour satisfaire pratiquement
tous les besoins des utilisateurs européens (ce
serait évidemment différent pour les Afghans,
les Pakistanais ou les Indiens). Une telle
altitude est accessible aux moteurs à piston
turbo chargés.
Une altitude maximale de vol très grande
(>55 000 pieds) parfois suggérée est
extrêmement onéreuse. Un tel investissement
est rarement justifiable par les nécessités de la
mission, elle demande de grandes surfaces
CGARM_synthèse drones_Aug07

d’ailes, des moteurs spéciaux et des systèmes
de réfrigération des charges utiles, tout ceci se
traduisant par des coûts importants en termes
de masse et de consommation de carburant.
Agilité en altitude
Les drones d’observation doivent pouvoir
voler à des altitudes variées au dessus du sol,
en fonction de la mission et du temps. Les
missions SAR peuvent être effectuées au
dessus des nuages, pourvu que la trajectoire
soit stable, mais les drones doivent aussi
pouvoir voler sous la couverture nuageuse
pour les missions de type EO/IR. Ainsi, les
drones CL 289 allemands ont été
régulièrement utilisés en dessous de la
couverture nuageuse dans les Balkans, alors
que les avions pilotés ne pouvaient être
utilisés efficacement en raison des conditions
climatiques.
3.3. Points techniques ayant une forte
influence sur les marchés –
réglementations
Quatre domaines sont concernés par le
contexte réglementaire : la certification des
avions eux-mêmes, la réglementation
opérationnelle, la réglementation concernant la
qualification et l’entraînement des pilotes et
des contrôleurs et, enfin la réglementation
concernant la maintenance.
L’idée d’émettre rapidement une
réglementation européenne commune
permettant aux micro drones de moins de 1.5
(ou 2 kg) répondant à des spécifications
simples - stabilité de vol naturelle, construction
en matériaux légers et mous - d’être mis en
œuvre à l’extérieur par les gouvernements et
leurs agences, à vue et hors de vue, sans
campagne de certification a été lancée et
semble actuellement faire son chemin.
L’expérience montre que les engins plus
lourds sont rapidement remisés par les
utilisateurs des agences civiles pour des
raisons de sécurité. Cette mesure concernant
les micro-drones très légers aidera les
agences gouvernementales, nouvelles venues
dans l’usage des drones, à apprendre sans
crainte à les employer et, par là, à affiner leurs
besoins opérationnels à plus long terme.
Dans le domaine de la réglementation
opérationnelle, les textes s’appliquant aux
aéronefs habités insistent sur la notion de
« détecter et éviter » (“sense and avoid” en
anglais), mission qui est celle du pilote, même
en procédure de vol IFR, et dans l’espace
aérien contrôlé. En l’absence d’un pilote à
9
bord, cette responsabilité doit être assumée
par un « commandant d’aéronef » à terre. Le
propriétaire du drone doit faire la preuve qu’il
est capable d’assurer le même niveau de
sécurité que celui exigé pour un avion piloté.
La mise en œuvre à partir de 2015 de l’ATM
qui va automatiser la réponse des avions aux
consignes de trajectoire de vol des contrôleurs
aériens (de leurs stations de contrôle) pourrait
faciliter l’acceptation des drones dans l’espace
aérien contrôlé puisqu’ils répondront de facto
aux exigences de cette norme.
L’utilisation d’aéronefs optionnellement
pilotés constitue une bonne réponse transitoire
à cette question.
Pour la formation et l’entraînement, la
formation initiale doit être suivie de deux
formations complémentaires formation et
entraînement au fonctionnement du système,
entraînement à la réalisation de missions
spécifiques.
3.4. Points techniques avec un fort impact
sur la disponibilité en temps réel des
informations – liaisons de données
Les besoins en bande passante des
systèmes de drones sont dus essentiellement
aux charges utiles « mission ». Ces besoins ne
sont donc pas spécifiques aux systèmes de
drone. Cependant, c’est l’émergence des
systèmes de drones qui fait exploser le besoin
en missions d’observation fine et amplifie
énormément le besoin en bande passante.
L’agence nationale des fréquences a
conduit une évaluation des besoins en bande
passante générés par ces nouvelles
applications à la fois pour les liaisons de
donnée des charges utiles et pour les liaisons
de contrôle des drones en l’air, ceci à l’échelle
de l’Union Européenne, la propagation des
ondes n’ayant pas de frontière. Cette
estimation décrit un besoin pouvant atteindre
1 GHz, ceci sur la seule période 2010-2020.
Ce besoin doit être satisfait, pour des raisons
technologiques, en utilisant des porteuses à
moins de 16 Ghz. Les besoins en bande
passante pour le plus long terme n’ont pas
encore été évalués. On espère, qu’à cet
horizon, la technologie des transmissions sur
des porteuses au dessus de 16 GHz sera
validée. De plus, on compte beaucoup sur une
compression du débit à la source beaucoup
plus forte que celles utilisées aujourd’hui, en
introduisant ce qu’on appelle une compression
sémantique, c’est-à-dire une compression ne
transmettant que les parties d’image
CGARM_synthèse drones_Aug07

susceptibles de comporter les indices
recherchés.
On peut faire l’hypothèse que s’établira à
terme un marché des bandes passantes de
drones comme il y a un marché des licences
de téléphones mobiles.
La standardisation mondiale de l’état de l’art
en matière de télémétrie et de télé-contrôle
des équipements aéronautiques en
conjonction avec la diversité des lieux
possibles d’utilisation des systèmes de drones
impose une coordination mondiale en matière
d’usage des fréquences allouées aux activités
aéronautiques.
Chapitre II – BUSINESS PLAN
4. Perspectives d’équipements
4. 1. Analyse des coûts d’acquisition
Une estimation des coûts moyens
d’acquisition des systèmes complets – i.e. les
plates-formes avec les charges utiles, les
stations de contrôle, les données d’exploitation
et les stations de dissémination de données,
les transmissions – est décrite dans les
évaluations sur la base de deux hypothèses,
l’une intitulée “haute”, l’autre appelée “basse”.
L’hypothèse “haute” se fonde sur les prix
des systèmes de drones actuels, ceux établis
par les grands comptes, sans effort de
réduction des prix. Les administrations sont
supposées n’avoir aucune contrainte
budgétaire pour couvrir leur besoins avec des
drones tactiques ou des gros porteurs de
longue endurance. Cette hypothèse sert de
UAS Cost Price Objectives (Industry)
indexed per vehicle, horizon 20 – 30 years
10
point de référence initial. Elle n’est pas réaliste
dans la mesure où les entretiens démontrent
que le marché ne peut pas suivre des prix
aussi élevés.
L’hypothèse « basse » admet comme
postulat que la pression à la réduction des prix
se met en place grâce à la pression exercée
par l’accès au marché des PME-PMI et des
sociétés de service. Dans cette hypothèse, les
contraintes budgétaires des administrations
sont prises en compte, ce qui est plus réaliste
que dans l’hypothèse haute.
Payload prices included as well as proportional part of ground stations
Objective price for
institutions (€)
Volume Attrition rate
Mean year Sales, starting
2020, in M€
High
hypothesis
Low
hypothesis
High Low High Low
MAV & mini no mature UAS yet, price & volume driven by market 1,5 269 264
tactical
opportunist
Objective
including opt.
piloted, rotary
& MALE-
MALE+ &
Prices of
systems in
use today
prices, able
to rise
interest from
civilian
satisfaction
of full needs
20% under
satisfaction
of full needs
1,2 275 131
heavy
payload LE
customers
1,05 459 195
Total 1 002 590
D’autres hypothèses sont faites concernant
la mutualisation des services entre les
institutions nationales et au niveau Européen.
On observe que, du fait de circuits de décision
d’achat de niveau différent, les mini- et micro-
systèmes présentent, dans les deux
hypothèses, un volume de vente en proportion
du prix de vente et que, pour les systèmes à
prix plus élevé, la fonction et le déploiement
figent le volume des ventes.
On notera que les systèmes
optionnellement pilotés ont un taux d’attrition
plus faible, pris à 1,005 et non mentionné dans
le tableau.
Ainsi, les leçons suivantes apparaissent dés
le départ :
• Le volume de vente sur les petits systèmes
est directement lié à leur prix ; le seuil de prix
client se situe entre 21 000 € et 30 000 €
pour un système complet (une station avec 3
plates-formes), l’équivalent du prix d’une
voiture (ce qui sous-entend que l’acquéreur
compte pouvoir l’utiliser à plein temps
pendant un an) ;
• Le nombre d’unités vendues dans les
secteurs des systèmes de drones
CGARM_synthèse drones_Aug07

« opportunistes », aussi appelés tactiques, et
celui des gros porteurs n’est pas corrélé
fortement avec leur coût d’acquisition à moins
que ceux-ci soient considérés comme hors
valeurs acceptables. Le besoin est
directement calculé à partir des dimensions
de la zone à surveiller et du nombre
d’applications clientes potentielles.
• La valeur moyenne prise en compte est tirée
vers le haut par les nombreuses applications
des plates-formes à rotor, plus couteuses.
• Le coût des gros porteurs est très largement
fonction des charges utiles emportées, en
particulier en hypothèse basse puisque les
vecteurs privilégiés sont les aéronefs
commerciaux existants, moins couteux.
Comme déjà mentionné, le fait de choisir les
plates-formes existantes – aéromodèles, ULM
rigides, jets d’affaires – se traduit par une
réduction substantielle des coûts.
Les calculs présentés sont une prospective
du marché à un horizon de 20 ans. Le nombre
des UAS correspond à celui des plates-formes,
mais le coût de référence tient compte de la
part système pour chaque vecteur. Ainsi, ce
prix comporte une part des stations de contrôle
et des liaisons de données. Les courbes ne
mettent pas en valeur un nombre de systèmes,
car le nombre de vecteurs par systèmes
dépend de plusieurs facteurs – le fabricant,
l’application, la complexité technique du drone
– et le besoin de l’utilisateur s’exprime mieux
en proportion du nombre de vecteurs.
Une autre hypothèse concerne le ratio
d’attrition ; celui retenu correspond au nombre
de plates-formes qu’il est nécessaire de
remplacer chaque année.
À ce stade, les courbes ne tiennent pas
compte des montants des ventes de service,
d’outillage et de maintenance. Ainsi, le graphe
qui suit ne tient compte que des coûts initiaux
des systèmes.
Cette question est complétée dans le
chapitre sur les chiffrages concernant les
services. Il prend en compte les coûts de
possession (qui donnent lieu aux prix des
prestations de service) avec les pièces
détachées, la maintenance, l’assistance à
l’utilisateur, et les coûts capacitaires avec en
plus le personnel d’exploitation de l’utilisateur.
Le flux industriel total (produits et services) se
traduit par des ventes globalement supérieures
de 40% au chiffrage initial.
Concernant les gros porteurs, si l’on
compare les résultats des deux hypothèses,
un paradoxe semble exister : si les prix sont
bas, le nombre de systèmes en service ne
changent pas énormément. Ainsi, le chiffre
d’affaires total est plus faible que lorsque les
11
prix sont élevés. Ceci renforce l’appréciation
que l’hypothèse haute doit être tenue pour
irréaliste ; dans la pratique, les besoins
étatiques ne sont pas couverts lorsque les prix
du marché restent trop élevés.
USEP USEP
Turnover in M€
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
-100
2010
Toward an European UAS road map
UAS European Market - manufacturer mean stream
2012
2014
2016
2018
2020
2022
2024
2026
2028
2030
Equipment perspective
MAV
T- UAS only
T- opt piloted
T- opt pil USAR
HP LE
Sum
CGARM CGARM
UVS UVS II
4.2. Cas où la comparaison coût/efficacité
est à l’avantage des solutions alternatives
à celles des drones
Quelques applications ont été écartées du
fait de l’existence de solutions potentielles
alternatives à base de satellites ou de ballons.
Du fait des contraintes sur les bruits émis ou
sur les économies de carburant, les ballons
sont choisies préférentiellement aux UAS dans
les cas suivants :
• investigation criminelle sur plusieurs jours,
• surveillance de manifestation publique
(évènement culturel, rencontre sportive, G8,
Rave partie),
• surveillance de police ininterrompue,
• surveillance des animaux sauvages.
De même, les satellites sont une meilleure
alternative que les drones dans les cas où la
zone à couvrir est très vaste :
• contrôle du plancton en mer,
• mesure des mouvements des bancs de
sable,
• suivi des glaciers et de la banquise,
• quadrillage de larges étendues de terrain.
L’établissement de perspectives
d’équipements quantitatives sont une branche
délicate de la prospective. Ainsi, n’importe quel
enjeu politique ou technique peut se traduire
par la modification des politiques d’achat et
d’utilisation de services des administrations
CGARM_synthèse drones_Aug07
Slide N°15

impliquées. Néanmoins, des fourchettes de
chiffrage sont proposées.
4.3 Besoins européens
Le graphe précédent donne les valeurs
médianes des chiffres d’affaires pour chacun
des segments de produits.
Les courbes sont calculées selon la courbe
de maturité classique - montée, palier et
déclin.
Les courbes tiennent compte tant d’une
réussite de l’effort d’interopérabilité, y compris
dans l’axe civil/défense, et de ses effets
d’échelle, que d’un effort de réduction des
coûts sur les bases suivantes :
• recherche des synergies en R&D sur les
aspects duaux, ainsi que dans le domaine
des tests et de la maîtrise d’ouvrage,
• adaptation des spécifications au meilleur
couple coût-performances,
• optimisation du choix des plates-formes.
L’effort de mutualisation au travers de sociétés
de service n’est pas encore pris en compte à
ce stade.
4.4 Recommandations pour l’offre de
matériels et la politique industrielle
Le marché de la sécurité et d’autres
marchés civils sont sérieusement concernés
par :
• le contexte bas coût - on va donc retrouver
toutes les recommandations techniques
impactant les coûts, dans une logique
utilisateur,
• la question de la certification
(communications, intégration dans le trafic
aérien),
• le respect de la vie privée – usage des
mandats d’autorisation pour toute
surveillance de personne physique sur ses
lieux privées par exemple.
Les utilisateurs potentiels de drones de
sécurité demandent de manière récurrente des
opérations fiables et au coût le plus faible
possible :
• des coûts d’exploitation bas – l’achat de
services est une des réponses possibles.
Etre bien organisé, c’est-à-dire capable
d’utiliser des équipements mutualisés, est
une source importante de réduction des coûts
comme le montre les calculs synthétisés
dans les tables ;
• l’usage de plates-formes optionnellement
pilotées – avec les avantages déjà cités :
12
intégration et test des charges utiles de
manière moins onéreuse et beaucoup plus
rapide,
réduction considérable des délais et du coût
de développement,
facilitation de l’acquisition d’une expérience
de base des opérations avec les UAS, afin de
mieux optimiser les options coût – efficacité
pour les achats de plus grande envergure
ultérieurs, ceci en avance de phase sur
l’établissement de la réglementation des UAS
non pilotés ;
• des plates-formes à coût d’exploitation
faible : l’usage des plates-formes de l’aviation
générale commerciale – plus économique
tant pour les coûts d’acquisition que ceux de
maintenance, par rapport à ceux des platesformes
dédiées ;
• des charges utiles EO/IR bas coût : l’usage
de plates-formes tactiques pourvues d’une
large gamme de vitesses, va réduire les
exigences techniques des charges utiles, et
en conséquence leur coût, à performances
opérationnelles constantes du système.
Lors d’une même mission, il s’agit de pouvoir
utiliser une même configuration de charges
utiles bas coût, grâce à des vitesses basses
lors de l’emploi des charges utiles optiques et
des vitesses élevées pour le radar. De
nombreuses missions ne demandent pas
l’utilisation simultanée des capteurs optiques
et des capteurs radar.
En ce qui concerne la politique industrielle des
systèmes de drones gros porteurs de longue
endurance, on peut déduire de la valeur
estimée du volume de marché qu’il y a de la
place au mieux pour deux fabricants sur
l’Europe. Les nations européennes doivent
joindre leurs efforts pour répondre à ce
segment. En d’autres termes, de façon à avoir
un fabricant en Europe tout en conservant
l’esprit de compétition, les décisions suivantes
sont nécessaires :
• que les développements, l’acquisition et
l’utilisation des HP LE soient orchestrés au
niveau européen ;
• que l’on maintienne une compétition au
niveau de la conception entre deux
fabricants ;
• que la compétition au niveau de la fourniture
de services soit préservée au travers de deux
ou plusieurs fournisseurs potentiels ou
qu’une institution européenne se charge de
déployer ce type de service.
Concernant les systèmes de drones, mini ou
tactiques, les décisions de politique industrielle
ne sont pas influencées par de telles
contraintes, « le moins cher sera le meilleur ».
De façon à atteindre ce résultat, des soutiens
financiers spécifiques pourraient tout de même
être prévus, afin que des PME-PMI puissent
CGARM_synthèse drones_Aug07

USEP USEP
faire des offres innovantes et satisfaisantes en
termes de coût/efficacité.
Toward an European UAS road map
EU UAV industry SWOT Analysis
5. Accessibilité des marchés et
concurrence
5.1. Concurrence et capacités
industrielles européennes
CGARM CGARM
UVS UVS II
Strength Opportunities
Good technology Service supplying to get started
Innovative SMEs
Numerous well equipped test centres Homeland security market Opening
CGARM study
New gen. enthusiasm for tech. field
Scattered industry No certification regulations/process
Over expensive Majors General aviation concern
Lack of European programme Poor interest from CEOs
National Governments foreign acq. acq Strong foreign competition
Fuel shortage
Weaknesses Threats
Slide N°18
Six nations européennes ont des industries
qui fabriquent des vecteurs pour systèmes à
base de gros porteurs de longue endurance,
ou qui sont capables de le faire, et un bien
plus grand nombre est susceptible de
développer des plates-formes plus petites.
Un grand nombre de sociétés européennes
ont déjà développé des charges utiles ou sont
capables de le faire, qu’elles soient spécifiques
aux UAS ou déclinées des charges utiles et
équipements électroniques des avions pilotés.
Quelques sociétés ont la compétence pour
assurer le rôle d’intégrateur, c’est-à-dire en
partant des spécifications clients, choisir les
meilleurs vecteurs et équipements satisfaisant
la demande et construire pour les utilisateurs
un système complet efficace s’intégrant dans
les systèmes de commandement et, le cas
échéant, dans leurs équivalents civils.
En ce qui concerne les micro- UAS, la
plupart des nations souhaitent développer leur
propre industrie pour de tels systèmes, en
apparence si simples (mais ils ne le sont pas
en réalité !).
Il y aura donc probablement plusieurs
marchés distincts, chacun alimenté par sa
propre industrie : USA, Europe, Chine, Inde,
Israël, Russie, peut-être Australie.
13
5.2. Analyse SWOT 1 de l’industrie
européenne
Le tableau ci-contre met en évidence les
forces et faiblesses de notre industrie et de
notre organisation.
5.3. Accessibilité des marchés par
catégories de produits
Il y aura une concomitance entre l’ouverture
du marché du fret international sans pilote et
celui des gros porteurs de longue endurance
ainsi que, dans une moindre mesure, celui des
drones tactiques.
Les marchés seront cantonnés à l’Europe
principalement du fait :
• des restrictions sur l’exportation, induites
par la convention de non prolifération
(principalement le MTCR — Missile
Technologies Control Regime), qui s’applique
aux HP LE et à certains TUAS,
• une vaste compétition entre les systèmes
tactiques et entre les UAS mini et micro sur
les quelques marchés déjà ouverts,
• une attitude mondialement reconnue de
protectionnisme.
Chapitre III – Organisation
6. Acquisition patrimoniale ou
achat de services
6.1. Les standards d’interopérabilité
ouvrent la porte à l’achat de services
USEP USEP
Toward an European UAS road map
Service renting levels from 1 to 4 :
1. Stored data
2. Real time data
Interoperability versus service levels
1
SWOT signifie “forces, faiblesses, opportunités,
menaces”.
CGARM_synthèse drones_Aug07
CGARM CGARM
UVS UVS II
3. Time of direct Payload control – service
User buys: supplier has no access to information
(confidential action)
4. Time of direct Vehicle control
5. Patrimonial acquisition
Slide N°20

USEP USEP
La figure précédente montre la relation
existant entre les différentes sortes d’offres de
services et cette standardisation.
On voit que le cinquième niveau correspond
à l’acquisition patrimoniale de systèmes
pilotés, classique dans les Forces Armées à ce
jour.
À titre d’exemple, un fournisseur de services
faisant du service de classe 3 lancera et
contrôlera la trajectoire du vecteur selon les
spécifications préprogrammées du client, les
charges utiles et les données seront
disséminées et directement contrôlées par le
client sans qu’aucune information de mission
ne transite via le fournisseur de services, à
l’exception de celles concernant les
paramètres du contrôle de vol.
À chaque fois que la trajectoire du vecteur
doit être contrôlée par le client, afin qu’il puisse
opérer une action opportuniste – poursuite de
contrebandiers en mer, par exemple -, alors le
niveau 4 doit être préféré.
6.2. Impact économique – Approche duale
entre les ministères civils et celui de la
défense
La figure ci-dessous donne une vue
d’ensemble des investissements de R&D
nécessaires au développement des futurs
UAS.
Toward an European UAS road map
7 years financial effort from “industry industry + nations + EU” EU
(incl. Payloads & Control stations)
Sum
HP LE
TUAV
Micro
European R&D 'medium' hypothesis in M€
196
542
466
1 205
0 500 1 000 1 500
Needed today for tomorrow…
tomorrow
EU R&D budget for UAV systems
CGARM CGARM
UVS UVS II
Slide N°21
Il y a d’importantes divergences entre les
budgets européens et ce qu’il est nécessaire
de financer pour développer les UAS si l’on se
base sur le ratio classique de l’industrie
aéronautique. Une partie de l’argent manquant
doit être recherché au sein de l’industrie elle-
14
même bien sûr, mais cela ne sera
probablement pas suffisant.
Ceci implique qu’un changement soit décidé
en termes de modèle économique industriel.
L’industrie doit s’adapter pour parvenir à
fonctionner avec un ratio de R&D par rapport
au volume des ventes qui soit moitié moins
élevé que celui du domaine des avions de
transport de passagers. Plusieurs options
doivent être suivies pour transformer le modèle
industriel de l’aviation commerciale vers celui
qui serait le mieux adapté aux systèmes de
drones.
USEP USEP
Toward an European UAS road map
UAS market shifts towards civilian applications
in the long term prospect
45%
40%
35%
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
Defence UAS market share 2030
Micro- mini HP LE TUAS
Defence UAV market share by 2030
CGARM CGARM
UVS UVS II
Slide N°22
Un autre point à noter est le fait
qu’aujourd’hui le marché est presque
exclusivement militaire, alors qu’il deviendra
progressivement mixte (cf. figure au centre cicontre).
Comme chacun le sait, les clients
civils ne financent pas la R&D au même niveau
que c’est encore fait actuellement dans le
secteur militaire. C’est une autre raison pour
changer le modèle économique de l’industrie.
6.3. Prévision des budgets nationaux et
européens en incluant l’approche services
Le tableau de la page suivante exprime, sur
la première ligne, le coût ‘capacitaire’ moyen
de l’heure de vol des pour chaque catégorie de
drone dans le cas d’une acquisition
patrimoniale classique. Puis, les deux lignes
suivantes indiquent le coût obtenu en faisant
appel à du service, d’abord sans effort de
mutualisation puis avec mutualisation des
flottes, mais pas des charges utiles.
On rappelle que l’hypothèse basse est celle
correspondant aux coûts objectifs pour que le
marché civil puisse s’ouvrir, en particulier pour
les segments TUAS et HP LE.
Seul, le micro drone reste le plus souvent
d’une utilisation moins couteuse en patrimonial
du fait de sa nature ‘crash and go’, c’est-à-dire
CGARM_synthèse drones_Aug07

que l’utilisateur doit être capable de le réparer
lui-même en quelques minutes en cours
d’usage, sans qu’un industriel n’ait besoin de
‘courir à côté’ du servant.
Average operation user's cost per flight hour (€)
micro mini TUAS HP LE
Mean value
Acquisition 151 382 1 707 3 675
Non
mutualised
service
supply
or
Mutualised
service
supply
172 315 1 503 2 823
164 254 1 424 2 502
Un effort timide vers une réduction de coût
se solderait par un échec commercial dans la
mesure où les avions pilotés actuels rendent
souvent le service à des coûts connus et
répertoriés, moins chers. Par exemple le coût
complet de l’heure d’hélicoptère est de 1 300 €
pour les missions de gendarmerie et de police.
Target prices micro mini TUAS HP LE
Low
Acquisition 170 418 1 382 3 076
Non
mutualised
service supply
or
Mutualised
service supply
Average operation user's cost per flight hour (€)
183 347 1 113 2 284
171 272 1 084 2 104
Comparé au chiffrage d’une tendance
‘moyenne’, entre les hypothèses basse et
haute, qui porte le coût équivalent à 1 700 €
(2 000 € pour les systèmes de drones actuels
en hypothèse haute), ces services n’auraient
aucune hésitation à conserver les vecteurs
pilotés.
L’option ‘drones’ ne sera choisie que face à
un coût horaire clairement avantageux.
Pour les mini- et les micro-UAS, on rappelle
que les prix sont calculés sur la base de l’offre
et la demande, ce qui explique que l’hypothèse
haute, qui favorise de plus grand volume, donc
des effets d’échelle, tire les prix vers le bas
dans leur cas, à l’inverse des autres segments.
D’autres facteurs entrent en jeu sur les aspects
services.
Ainsi, sur le marché audiovisuel, où la
facturation s’effectue à la journée et comporte
les frais de déplacement, la fourchette de prix
pour un mini drone se situe entre 2 500 € et
15
4 800 €, soit entre 270 € et 515 € de l’heure,
déduction faite des frais de déplacement. Le
chiffre de 270 € est situé entre les valeurs
calculées en hypothèse haute (coût actuel)
entre services mutualisés et non mutualisés 2 .
Le montant de 515 € correspond à des
prestations supplémentaires propres au
cinéma (en préparation, montage et autres) qui
requiert un personnel spécialisé.
7. Stratégie de coopération et
lancement commercial
7.1. Efforts sur les standards
La maturité dans l’expression des besoins et
des standards souhaitables diffère largement
d’une nation à l’autre.
Une réflexion sur les standards est
nécessaires, avec à l’esprit les avantages des
architectures ouvertes :
• les standards OTAN sont décrits à un
niveau trop proche de la technique, ce qui
entraîne des incohérences entre les
standards qui ne sont pas créés par les
mêmes équipes ;
• des standards de haut niveau émanant de
l’AED - Agence Européenne de la Défense -
propulseraient en avant l’industrie
européenne de sécurité et son aptitude et
efficacité en termes d’innovation ;
• les standards civils qui bénéficient d’une
dynamique de perfectionnement plus rapides
sont à privilégier lorsqu’ils couvrent le besoin.
Des groupes de travail OTAN s’efforcent
d’harmoniser les interfaces STANAG issus de
différentes périodes, chacune avec des
concepts et une maturité technologique
différentes, de sorte qu’ils puissent s’appliquer
concurremment aux systèmes et aux systèmes
de systèmes.
Le développement de standards AED à un
méta niveau serait d’un grand intérêt pour les
services drones et aurait un impact favorable
pour améliorer les chassés-croisés des
STANAG variés sur l’interopérabilité.
2 Toutes les vérifications, comme la comparaison avec
les 1 300 € de l’hélicoptère de la gendarmerie et les prix
du secteur audiovisuel, ont été faites après coup, les
calculs ont été effectués de manière indépendante.
CGARM_synthèse drones_Aug07

7.2. Optimisation des budgets sur la base
d’une politique de mutualisation
Les avantages financiers, de l’hypothèse
basse, résumés dans le tableau de la page
suivante sont un encouragement puissant en
faveur des recommandations proposées.
Profit over investment ratio for service suppliers
micro-mini TUAS HP LE
with target amortization amortization amortization
prices
Non
over 1 year over 5 years over 10 years
mutualised
service
supply
or
Mutualised
37,6% 6,4% 4,5%
service
supply
88,1% 13,0% 11,9%
Tant au niveau national qu’européen, les
agences gouvernementales clientes doivent
interagir.
De façon à faciliter une stratégie de
coopération européenne, un soutien de la R&D
devrait être programmé de manière continue
fiabilisant l’industrie dans sa planification.
L’émergence des programmes
incrémentaux est un enjeu certain pour la
prochaine génération d’UAS. Une telle
difficulté sera mieux gérée par des
fournisseurs de services que par des
ministères nationaux éparpillés. C’est une
raison supplémentaire en faveur de la
mutualisation et de la fourniture de service.
7.3. Les applications de drones relevant
de la fourniture de services et d’une
coopération européenne
Les applications de drones suivantes, avec
figurant entre parenthèses le meilleur système
candidat, sont extraites de la base de données
du fait de leur fort potentiel en termes de
coopération européenne et de mise en œuvre
sous forme de services :
• Pour les douanes :
surveillance maritime des cargaisons illicites
(HP LE) ;
surveillance terrestre des frontières
européennes des cargaisons illicites (HP LE).
• Besoins en matière de police :
contrôle de l’immigration côtière (HP LE) ;
contrôle de l’immigration sur les frontières
terrestres (HP LE).
• Forces de sécurité civile :
surveillance maritime (HP LE).
• Besoins environnementaux :
mesures environnementales d’ozone (UAS
LE),
16
prévisions météorologiques (HP LE).
Services en matière de communication :
réseaux de communication de secours (UAS
LE),
relais de réseaux de communication sur de
larges étendues ((HP LE).
Dans ces cas-là, la commission européenne
est tout à fait dans son rôle pour animer la
planification, la R&D et la politique industrielle,
car son impact est maximal en termes
technique et économique. Pour le déploiement
de HP LE, c’est la seule solution pour que des
sociétés de service interviennent.
Vu les risques techniques, elles ne se
positionneront pas sur ce marché à un ratio
financier de 4,5%. Seule une action concertée
européenne, porte ouverte à une mutualisation
intelligente des moyens, sera de nature à les
conforter dans un ratio supérieur à 10.
Le rapport n’a pas abordé la question de la
mutualisation du porteur lorsque celle-ci
entraine, par accumulation de masse des
charges utiles, le passage à un porteur de
catégorie TUAS à HP LE. Cette question
délicate doit être approfondie par une analyse
des avantages et inconvénients opérationnels.
Les mutualisations envisagées sont en
quelque sorte à ‘iso-porteur’.
7.4. Les applications de drones relevant
d’une fourniture de services mutualisée
au niveau national et d’une coopération
R&D au niveau européen
Les applications de drones suivantes sont
extraites de la base de données au titre de leur
potentiel important, comme axe de R&D mené
en coopération européenne aux fins de
fourniture de services mutualisés au niveau
national. Dans certains cas, les fournisseurs
de services bénéficieront d’un effort de
mutualisation entre les besoins de plusieurs
ministères et institutions nationales. La
mutualisation signifie le partage
d’infrastructures, de plates-formes et de
stations de contrôle, mais pas pour autant de
manière systématique des charges utiles ni
surtout de leurs logiciels spécifiques à une
application.
• En maritime :
patrouille côtière de recherche de cargaison
illicite (système optionnellement piloté)
contrôle d’immigration aux frontières sur les
côtes (système optionnellement piloté)
surveillance des couloirs maritimes –
dissuasion du dégazage (système
optionnellement piloté)
recherche et sauvegarde en mer (voilure
tournante optionnellement pilotée)
CGARM_synthèse drones_Aug07

USEP USEP
prévention des noyades sur les côtes
(système optionnellement piloté)
contrôle des pêcheries – défense de
périmètres, suivi de la réglementation de
pêche, contrôle du plancton (système
optionnellement piloté).
• En terrestre :
patrouilles aux frontières terrestres de
cargaisons illicites (système optionnellement
piloté)
contrôle de l’immigration aux frontières
nationales terrestres (système
optionnellement piloté)
surveillance du trafic routier (MALE tactique)
transport de ravitaillement en nourriture et en
médicaments (voilure tournante
optionnellement pilotée)
conduite des secours lors de catastrophes
majeures – inondations, tremblements de
terre, tempête (système optionnellement
piloté)
surveillance des feux de forêts (système
optionnellement piloté)
relais de réseaux de communication – petits
théâtres (UAS LE).
Comme on peut le déduire au travers de cet
extrait de la base de données, la majorité des
applications sera dépendante de l’obtention
d’une solution bas coût, le plus souvent un
système optionnellement piloté. Au niveau
national, les sociétés de services n’auront pas
la possibilité de se complaire dans des
solutions coûteuses.
7.5. Les synergies techniques entre les
solutions militaires et civiles renforcent la
recommandation d’une action au niveau
de l’Europe
Les divergences les plus fortes sont
cantonnées aux TUAS pour lesquels, par
exemple, le besoin de liaison satellite n’est
présent que dans le cas des projections
militaires, les civils disposant des relais au sol.
Toward an European UAS road map
CGARM CGARM
UVS UVS II
Major differences Commonalities
Range (km) Within LOS (300 km) for civilian
TUAS
Mini-micro, HP LE
Persistence on scene (H) TUAS: 3-9 (C) and 8-12 (D) Mini-micro, HP LE
Pre-flight preparation Mini-micro and TUAS civilian asks
for quicker readiness
HP LE
Stealth TUAS: tougher acoustic
requirements on civilian side
Mini-micro, HP LE
Launch and recovery TUAS Mini-micro, HP LE
Network links Local relays for civilian, strong
satellites demand for military use
Payloads SAR precision, BLOS Links EO/IR
Synergies defence / civilian systems
Slide N°26
17
Les catégories micro et HP LE, de loin les
plus demandeuses d’efforts technologiques,
de surcroît coordonnés, sont les domaines de
prédilection à une action R&D de niveau
européen, les HP LE créant en plus la
nécessité d’une action de mise en œuvre
mutualisée à ce niveau du fait de leur coût
élevé.
8. Structures et compétences à
compléter
8.1. Centres d’entraînement, d’expertise
et de tests
L’impact d’une démarche commune
européenne aurait les retombées suivantes :
harmonisation et rééquilibrage des
équipements, des moyens d’essais, des
ressources humaines et des ambitions des
programmes entre les différents
laboratoires de recherche (ONERA FR, FOI
SW, DLR GE, DSTL UK, CIRA IT, INTA
SP, NLR NL, etc.) ;
émergence de cycles d’entraînement et de
formation des ressources humaines dans
les écoles, les universités et les centres de
tests.
Les centres d’essais, en particulier ceux
relevant des ministères de la défense, doivent
rester maîtres de la qualification des systèmes
de drones achetés et mis en œuvre par les
sociétés de service pour les besoins des
institutions nationales. En dehors de la
question de la certification de navigabilité, ils
auront à qualifier ces systèmes selon des
spécifications écrites par les organisations
clientes, comme la police, les douanes et la
sécurité civile.
8.2. Structure de maintenance et de mise
en œuvre
Les ministères de la défense des nations
européennes pourraient s’interroger sur
l’intérêt de se positionner comme fournisseurs
de services de maintenance dans ce domaine
sur la base de leurs infrastructures
aéronautiques.
Ils pourraient envisager aussi de mutualiser
une partie de leurs infrastructures.
Alors, la taille des moyens structurels de
maintenance des ministères nationaux de
défense pourra être dimensionnée en
concertation avec les fournisseurs de services
agissant comme partenaires.
CGARM_synthèse drones_Aug07

8.3. Maîtrise d’ouvrage
Une recommandation importante, envisagée
ici afin de réduire les coûts des systèmes
tactiques et miniaturisés, concerne les PME-
PMI. Elles devraient, pour ces catégories de
drones, bénéficier d’un accès privilégié à ces
marchés au travers d’appels d’offres qui leur
soient dédiés.
8.4. Maîtres d’œuvre intégrateurs et
fournisseurs de services
L’effort principal demandé à l’industrie porte
sur la réduction des coûts, engendrée par les
synergies entre les marchés afin d’aboutir à un
effet d’échelle entre les besoins et afin d’être
compatible des budgets des utilisateurs civils.
La prestation technique ‘système’ relève
naturellement de l’intégrateur pris au sens
plate-forme, et la prestation technique
‘système de système’, ou tout au moins sa
spécification de performances, interviendrait
plutôt, dans la chaîne de valeur ajoutée, chez
le prestataire de services, par nature plus
proche de son client sur cette question.
L’industrie devra rester vigilante à ne pas
susciter des problèmes de frontières de
périmètre entre ces deux catégories de
fournitures. Cela compliquerait inutilement les
stratégies de politique industrielle nationales et
européenne.
8.5. Appel aux investisseurs dans la
fourniture de service aéronautiques
L’implication et la mise à niveau de
fournisseurs de services doivent être mises en
route.
Le ratio financier estimé entre la marge et
l’investissement financier est de 10 % pour les
drones tactiques et les HP LE. Ces ratios sont
bien meilleurs que bon nombre d’autres
investissements. Dans le cas d’un service
HP LE, dont la maîtrise d’ouvrage serait tenue
par une agence européenne, il n’y aura pas de
risque commercial, tandis que dans le domaine
des drones tactiques, les clients étant
éparpillés, le risque est majoré.
Le ratio pour les mini drones dépasse les
30%, même dans l’hypothèse la plus
défavorable, avant toute mutualisation.
8.6. Recommandation de stratégie et
d’organisation
L’acquisition patrimoniale sera de plus en
plus considérée comme une solution
18
économiquement peu viable sur la base des
cycles de vies des drones.
Quand l’utilisation de services extérieurs
sera autorisée par le type de missions, les
militaires, eux aussi, auront intérêt à basculer
sur de l’achat de services tant bien même
qu’ils seraient de niveau 4, alors que les forces
de sécurité civiles seront, le plus souvent,
satisfaites avec un niveau 3, du fait des
contraintes réglementaires.
L’approche service ne supprime pas le
besoin de qualification du matériel pour la
mission demandée par le client. Cela signifie
que les centres d’essais (la plupart d’origine
militaire en Europe aujourd’hui) seront
nécessaires pour le secteur sécuritaire.
La stratégie des industriels sur la question
des périmètres réciproques du fabricant par
rapport au fournisseur de services est une
question importante. Si l’enjeu se réduisait à la
supervision du vol d’un aéronef, il est clair que
les fournisseurs de services pourraient se
comporter comme des compagnies aériennes.
Mais, dans la mesure où les charges utiles et
les logiciels d’applications varient beaucoup en
fonction des missions et du fait que les
sources pour ces produits sont multiples, on
peut en déduire que le fournisseur de services
préférera adopter la stratégie consistant à
choisir et intégrer lui-même ceux-ci.
CONCLUSION et SYNTHESE
Les scénarios, sommairement décrits pour
des raisons de confidentialité, illustrent
cependant le potentiel élevé des systèmes de
drones pour la satisfaction de missions
présentant des bénéfices sociaux pour
l’Europe, en particulier les applications de
sécurité.
Les prévisions d’équipements aboutissent à
un chiffrage élevé de la demande civile avec
de nombreuses synergies avec les
applications militaires.
D’ici une vingtaine d’années, il est prévu
que les applications hors défense dépasseront
de plus de la moitié le marché global des
équipements de drones européens.
De façon à diminuer les coûts initiaux,
puisque le financement est rare, il est suggéré
de veiller aux points suivants :
l’utilisation d’avions optionnellement pilotés
(y compris dans le cas de leur application
immédiate à l’entraînement et aux tests de
charges utiles) ;
CGARM_synthèse drones_Aug07

l’utilisation de vecteurs issus de l’aviation
générale, civile et commerciale pour les
drones tactiques et les gros porteurs de
longue endurance ;
la réduction du coût des charges utiles par
l’obtention d’effets d’échelle en mutualisant
les besoins civils ;
l’appel à des fournisseurs de services pour
la réalisation de certaines missions.
L’adoption par la plupart des instances
utilisatrices des gouvernements nationaux et la
commission européenne d’un modèle d’achat
de services et non plus de l’acquisition et du
développement patrimonial classique auxquels
ils sont habitués est une absolue nécessité, au
plan économique.
Tant les utilisateurs que les fournisseurs de
services bénéficieront d’un effort de
mutualisation des besoins entre les institutions
gouvernementales et ministères variés. La
mutualisation signifie le partage
d’infrastructures, de plateformes et de stations
de contrôle, mais pas nécessairement des
charges utiles, ni surtout de leurs logiciels
spécifiques dédiés à une application. Les
prestataires de services choisiront de
préférence les solutions à base de systèmes
optionnellement pilotée, car elle leur permet
d’augmenter leurs marges et de gagner en
flexibilité.
Pour les systèmes miniaturisés, l’ouverture
du marché est imminente. En partie du fait de
leur cycle de vie court, le volume de ce marché
sera très dépendant des prix unitaires. Sur ce
segment, on considère que le modèle
économique d’acquisition patrimonial reste le
plus souvent le mieux adapté.
La commission européenne et l’AED
pourraient promouvoir l’idée d’assouplir la
réglementation de navigabilité et d’intégration
de vol pour les micro drones de moins de
1,5 kg satisfaisant quelques critères simples
(naturellement non contondants, stables, et
constitués de matériaux souples) de manière à
ce que les autorités et agences
gouvernementales puissent les utiliser en
extérieur dans ou hors du champ de vision,
sans qu’ils aient à supporter le coût élevé de
procédures de certification.
D’ici une vingtaine d’années, le marché
européen pour la défense et la sécurité des
drones d’observation pour la totalité des trois
segments de l’offre (mini- et micro- UAS,
TUAS, HP LE) est estimé entre 1 G€ et 2,1 G€
en flux industriel annuel, produits et services
19
mutualisés. Moins de la moitié de ce marché
sera dédié défense.
Le chiffre d’affaires des fournisseurs de
services déduction faite de leurs dépenses
d’achat des UAS (situé entre 0,5 et 0,8 M€ par
an selon les hypothèses, pauvre ou riche, en
mutualisé) est estimé comme légèrement
inférieur à celui des intégrateurs (évalué entre
0,55 et 1,3 M€ par an). Les différents ratios
entre les marges et les investissements
calculés pour chaque catégorie de drones,
démontrent que les investisseurs financiers
seraient récompensés en créant des sociétés
de services (plus de 11%).
Si l’on compare le volume de marché global
annuel et le montant de la R&D identifiée
(couverte à la fois par les fonds industriels
nationaux et ceux issus de la commission
européenne ; cf. planche 21), on obtient un
ratio très significativement inférieur à celui
recommandé dans l’industrie aérospatiale
(entre 20 et 25 %).
Dans le contexte des missions non-militaires
incluant les applications sécuritaires, il est
recommandé qu’un effort de financement
public avec autofinancement industriel soit
engagé au profit des développements
suivants :
• systèmes « détecter et éviter »,
• procédures de qualification de
l’interopérabilité,
• sécurité des liens de communications,
• miniaturisation des capteurs d’images en
particulier des SAR,
• senseurs multi-spectraux & hyperspectraux,
USEP USEP
Toward an European UAS road map
Specifics of the security UAS market
Poor R&D support at National level
National customers not ready to pay a high price for UAVs
But open to service renting solutions
Services Providing Companies will be strongly sensitive to
Investments costs
Maintenance load
Direct flight hour cost
User friendliness
This implies a brand new technical and market approach, as
debated in the report.
Conclusions
• LIDAR dédiés aux missions en
environnement urbain,
CGARM_synthèse drones_Aug07
CGARM CGARM
UVS UVS II
Slide N°27

• autodirecteur avec guidage sur téléphone
portable pour la police (pour les équipes de
sécurité civile),
• antennes de communications conformes
fonctionnant pour les relais satellites
embarqués,
• source de puissance de substitution
(cellules carburant, cellules solaires à
efficacité accrues, batteries lithium
polymères, etc.),
• traitement embarqué amélioré, en particulier
en traitement sémantique d’images, de façon
à extraire à bord les informations pertinentes
à transmettre,
• large capacité d’enregistrement embarqué,
• alternatives à la propulsion essence, par
exemple substituts à base électrique ou
hydrogène.
La plupart des enjeux de R&D sont
communs avec d’autres marchés
aéronautiques qui bénéficieront ainsi, euxmêmes,
de cette R&D.
Cela signifie que l’industrie devra investir
plus sur fonds propres en avance de phase sur
l’ouverture des marchés et qu’elle aura à
changer de modèle économique. Le secteur
des avions sans pilote doit être pensé selon
une approche encore plus contrainte au plan
économique que ceux des avions militaires ou
commerciaux.
Bibliographie
On trouvera plus de détail, et en particulier
la description complète des scénarios dans
UVS International Yearbook 2007. Les calculs
économiques associés figurent dans les
annexes du rapport CGARM.
20
Biographies :
Catherine Fargeon est ingénieur Sup’Aéro,
docteur ingénieur en robotique, MBA. Elle a
fait l’essentiel de sa carrière à la DGA, d’abord
en recherche à la DRET, puis dans les
services de programmes où elle a été
responsable du domaine drones, puis de
programmes aéronautiques dans le cadre des
pays de la LOI. Elle a participé à ce titre à de
nombreuses actions internationales et
européennes. Elle est actuellement au Conseil
général de l’armement. Elle intervient comme
expert auprès de la Commission européenne
pour le 7 ème PCRD et dans des instances
nationales et régionales d’innovation.
François Lefaudeux est ingénieur de
l’armement, il est spécialiste de traitement du
signal, il a fait une grande partie de sa carrière
dans le domaine de la détection sous-marine.
Il a ensuite été adjoint au délégué général pour
l’armement, inspecteur des constructions
navales et responsable de la sécurité nucléaire
au sein de la DGA, inspecteur de la délégation
générale pour l’armement. Il est actuellement
en deuxième section, expert auprès du
CGARM et membre de l’académie des
technologies.
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