Le CENA

Le Centre d'Etudes de la Navigation Aérienne (CENA) est un service de la Direction Générale de l'Aviation Civile (DGAC) chargé d'études, recherches et expérimentations dans le domaine de la gestion du trafic aérien, et des moyens techniques associés de communication, navigation et surveillance.

Le CENA est installé sur deux sites à Athis-Mons près d'Orly et à Toulouse sur le site de l'Ecole Nationale de l'Aviation Civile.

Les études sont menées pour améliorer la sécurité et développer la capacité des systèmes de contrôle du trafic aérien. Dans nos systèmes l'homme le contrôleurcomme le pilote continue à jouer un rôle essentiel. Le développement des futurs systèmes d'assistance au contrôle nécessite de mieux connaître les mécanismes cognitifs mis en oeuvre par les opérateurs (contrôleurs, pilotes, superviseurs), qui travaillent en coopération au travers des liaisons radio, téléphoniques ou numérqiues et de systèmes informatiques.

Intérêt du thème


Le système de gestion du trafic aérien est un domaine où par nature les communications entre contrôleurs et pilotes, mais aussi entre contrôleurs de secteurs, d'aéroports ou de centres adjacents jouent un rôle important dans l'acquisition et le partage des informations, et dans le processus de prise de décision en temps-réel par le contrôleur ou le pilote.

Quels objectifs pour la navigation aérienne ?

Il s'agit d'augmenter la sécurité, la capacité et l'efficacité du système. Pour cela il est nécessaire de définir, de développer et de valider des procédures opérationnelles, des outils (fonctions et interfaces ) et la formation associées. L'évolution technologique, en particulier les liaisons de données numériques air-sol, vont modifier les rapports entre le sol et le bord. Pour les évolutions un consensus existe aujourd'hui sur la nécessité de préserver l'image mentale du contrôleur ou du pilote (situation awareness) afin d'assurer la sécurité et l'efficacité.

Les thèmes d'études du CENA et la Cognition

La cognition et la communication jouent un rôle clé dans les études du CENA, dans la mesure où les limites actuelles du système sont liés aux capacités humaines et que l'on souhaite garder à l'opérateur une place centrale dans l'évolution du système. Ces thèmes se retrouvent donc dans les études de base sur les interactions homme-machine, les méthodes de conception et de validation des applications (Stéphane Chatty, Véronique Laval, Muriel Preux), mais aussi dans le développement des applications et des outils pour les opérateurs : les outils coopératifs (ERATO, Marcel Leroux), les applications data link (Sophie Tahmassebi), la formation et la transformation des compétences (Sylvie Figarol), l'administration des systèmes (Elisabeth Troillard).

Des thèmes non abordés

Un certain nombre de sujets n'ont été que peu abordés jusqu'à présent et mériteraient des recherches : Quel sera l'impact sur la mémoire, élément important mais fragile du système des transformations en cours ? Comment maintenir l'attention de l'opérateur sur les événements : leur détection, leur interprétation et l'anticipation/action ? Quel rôle joue la multimodalité : actuellement : le son, l'image et le signe sont utilisés dans les échanges entre opérateurs et entre opérateurs et systèmes ? Comment les liaisons numériques et l'environnement électronique vont-ils transformer le travail des opérateurs ? La coopération joue un rôle fondamental dans le système actuel ? Comment les communications numériques vont elles la transformer du point de vue cognitif et social ?

Les collaborations actuelles

Aujourd'hui le CENA a des conventions avec plusieurs laboratoires qui travaillent sur les thèmes de la psychologie cognitive, des sciences cognitives : ARAMIIHS (Pavard, Salembier...),
CREA (Sperber, Cara),
UTM Toulouse (Cellier) Bordeaux (Claverie).
Eurisco (G. Boy) et
l'Aérospatiale
ont des préoccupations connexes, avec les aspects embarqués de la liaison de données. Le SFACT(Amalberti) a lancé des études sur ces sujets.(CNAM, Falzon).
Les sociologues et les historiens Paris I (Alain Gras) sur plusieurs contrats DGAC développent leur analyse des macrosystème technique par l'analyse anthropologique et historique de la navigation aérienne et des évolutions en cours.

Situations d'expérimentation et d'observation

On peut distinguer peut en distinguer plusieurs types :
- les situations expérimentales en simulations plus ou moins réalistes
- les situations expérimentales pré-opérationnelles sur le terrain
- les situations opérationnelles dans les CRNA et Tour/approche

- les situations en formation initiales ou les transformations de compétences et là aussi en simulation ou en opérationnel (sur le tas OJT)
Aujourd'hui on trouve ces situations sur les différents thèmes évoquées plus haut.

Observation et analyse de situation réelle sur le terrain


Face à l'objectif opérationnel et aux multiples activités d'études en cours dans les Centres de contrôles, liés en particulier à l'arrivée des nouveaux postes de travail Phidias et à la formation de nombreux contrôleurs, il faut considérer les contrôleurs et les centres comme des denrées rares.

Une méthodologie rigoureuse s'impose pour accéder au milieu opérationnel. Pour eux être observé ou participer à une expérimentation représente un coût important. Il est nécessaire que l'encadrement et les opérateurs y voient un intérêt.

Toute action de ce type nécessite : - au préalable une présentation et une acceptation par les opérateurs et l'encadrement,
- en cours d'action, des précautions, en particulier dans le milieu opérationnel pour des raisons de sécurité,

- et a posteriori un retour individuel et collectif des résultats de l'étude.
A cela s'ajoute les clauses classiques de respect de l'anonymat, du secret statistique...

Il faut également que les opérateurs et encadrement puisse dans une certaine mesure participer à la validation et à l'interprétation des résultats bruts. En bref il n'est pas facile d'entrer sur le terrain. Il ne suffit pas de dire allez-y la porte est ouverte et ce n'est pas le CENA qui peut le dire, même si il peut y aider.

Les expérimentations


Pour les expérimentations en simulation, faites au CENA ou dans les centres, il faut déterminer l'intérêt et la profondeur des observations et des analyses face au degré de réalisme des expérimentations. Là encore il ne faut pas négliger l'importance du coût des expérimentations - temps contrôleur - pseudo-pilote - observateur - moyens techniques, développement informatique. Il est sûr que l'on va faire des expérimentations importantes dans les années qui viennent.

Faut-il ajouter les objectifs de laboratoires à nos propres objectifs ou peuvent-ils apporter un éclairage utile complémentaire ?

Limite des propositions


Il apparait donc que les situations qui pourront être proposées en réposne à cet appel d'offre seront à évaluer face à la disponibilité des ressources rares que sont les opérateurs, au coût de coordination, à l'accessibilité du terrain, à la nécessité d'avoir un retour vers les opérateurs, à l'intérêt pour les services de la navigation aérienne. à la nécessité de compléter les expériementations prévues, aux études déjà en cours.

Liste des thèmes

Dans le cadre de l'appel d'offre du GIS Sciences de la Cognition, Cognition et Communication, nous présentons des situations d'expérimenations ou d'observation du terrain qui pourraient servir pour les réponses à cet appel d'offre.

Les liaisons de données air-sol


L'arrivée des liaisons de donnéees numériques (data-link) va changer les rapports entre le contrôleur au sol et le pilote, qui n'avait jusqu'à présent que des liaisons radio vocales pour échanger des informations. Différentes expétrimentations sont prévues au CENA en simulation, puis en réel pour étudier l'intérêt et les problèmes posées par de telles liaisons. Ces expérimentations donneront lieu à des observations et des analyses qui pourraient servir de base à différents thèmes de l'appel d'offre.
Correspondant : Sophie Tahmassebi t

Les outils coopératifs. (projet ERATO)


Le projet consiste à définir des outils d'assistance au contrôleur, lui permettant de maintenir sa ccnscience de la situation, de préserver son savoir-faire et d'augmenter sa capacité. Ce projet est basé sur les méthodes de l'ingénierie cognitive et fera l'objet d'expérimentations importantes en simulation dans les 2 prochaines années.
Correspondant : Marcel Leroux

L'Administration et la supervision des systèmes


La division 'Administration des Chaînes Techniques' (ACT) étudie l'évolution des missions et des outils des Services Techniques dans les centres de contrôle du trafic aérien. Ils sont chargés de l'installation, la gestion et la maintenance des systèmes techniques (radio, téléphone, informatiques, réseaux, énergie). La maintenance opérationnelle comprend la surveillance, le diagnostic de dysfonctionnement, la reconfiguration ou la remise en fonction des systèmes en fonction des besoins de la salle de contrôle.

Les thèmes d'étude actuels sont les suivants : - analyse de situation de maintenance opérationnelle dans les CRNA,
- analyse des communications entre opérateurs de maintenance opérationnelle et responsables de salle de contrôle,

- analyse du travail des responsables de salle de contrôle,
- fiabilité humaine des systèmes homme/machine de supervision technique,
- futur poste opérateur de maintenance opérationnelle,
- expérimentation/validation de système de supervision.

Des analyses de situations complémentaires, ou une participation aux expérimentations seraient envisageables, dans le cadre des études décrites ci-dessus.
Correspondant Christine Bailleul

L'interaction homme-machine


Le thème "apports des considérations cognitives dans les processus de conception" de l'axe 3 intitulé Dimensions cognitives dans l'interaction homme-machine est un des sujets de recherche de la division PII. Pour les futures stations de travail des contrôleurs, il est nécessaire de pouvoir évaluer les performances et l'utilisabilité des mécanismes d'interaction homme-machine intégrés dans une tâche complexe. Tout d'abord, il faudrait mesurer expérimentalement les temps d'action et de perception des utilisateurs dans le cadre des futurs systemes de contrôle de traffic aerien (forte charge cognitive et manipulation hautement interactive). Dans le but d'aider à la construction de tels systemes, une deuxième étape consisterait à proposer des notations permettant la description des applications et intégrant les mesures recueillies expérimentalement, pour permettre une évaluation a priori des performances du système en construction.

Les études du CENA pourraient servir de domaine d'application pour des études menant à ce type de resultats.
Correspondant Stéphane Chatty

Les aéroports et les approches


A completer
Correspondant Véronique Laval laval@cena.dgac.fr

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GIS
"Sciences de la Cognition"

Sommaire

Cognition et
communication (1996)