Alors que les drones aériens n’ont eu de cesse d’alimenter la recherche en automatique durant ces dix dernières années pour réaliser des missions toujours plus complexes, de nouvelles problématiques en estimation et en commande émergent tout juste pour intégrer ces engins de manière sûre et robuste dans les espaces aériens civils. Autrefois considérés comme une technologie exclusivement militaire, les drones aériens ont réussi aujourd’hui à perforer la sphère de l’aviation civile avec de nombreux projets de recherche, certains financés par la Commission européenne, permettant d’étudier des idées d’application potentielle notamment pour le transport aérien. Parmi tant d’autres, citons leurs exploitations futures pour répondre aux problèmes du trafic routier et des interventions d’urgence avec la livraison de poches de sang, d’organes ou d’échantillons entre hôpitaux ; ou encore l’utilisation de plusieurs mini-drones en flotte coordonnée lors de catastrophes naturelles ou accidentelles pour lesquelles les premiers secours doivent intervenir le plus rapidement possible sur des zones multiples, là où celles-ci sont dévastées ou instables et donc dangereuses pour les sauveteurs. Grâce aux nouvelles techniques de robotique inspirées des progrès de l’Intelligence Artificielle (IA), les mini-drones sontdésormais capables de percevoir, de décider et de s’adapter localement à l’environnement pour mener à bien des missions de façon plus ou moins autonome. Pour cela, le drone dispose d’un système avionique dont l’optimisation confère à l’engin un degré d’autonomie et des qualités de vol en boucle fermée en adéquation avec la ou les missions qu’il doit remplir. De façon très concrète, il se compose d’une partie matérielle (comprenant un calculateur embarqué, des capteurs, un ensemble d’actionneurs et un module de communication sol/bord) et d’une partie logicielle qui regroupe un certain nombre de fonctionnalités algorithmiques : I des algorithmes de traitement du signal qui assurent des fonctions aussi diverses que le débruitage des sorties des capteurs ou la reconstruction des états du drone ou d’autres paramètres de vol, à partir d’une fusion des données mesurées disponibles à bord ; I des algorithmes de contrôle « bas-niveau », synthétisés à partir d’une connaissance de la dynamique de l’engin, pour le pilotage et le guidage de l’appareil en boucle fermée de sorte que celui-ci soit commandé en consigne à atteindre ; I et enfin, des algorithmes de contrôle « haut-niveau » pour la communication, la navigation, la re-planification ou l’aide à la décision en l’absence d’un opérateur humain. Les algorithmes d’estimation, d’état ou de paramètres, et de contrôle apparaissent donc primordiaux dans le développement de tout drone aérien. L’estimation permet de fusionner, en temps réel, les informations imparfaites provenant des différents capteurs et de fournir une estimée, par exemple de l’état du drone (orientation, vitesse, position), la masse au décollage ou l’environnement de vol (vent, obstacles, etc.), au calculateur embarqué où sont implémentés les algorithmes de commande de l’engin. Ce contrôle de l’appareil doit garantir sa stabilité en boucle fermée quel que soit l’ordre de consigne fourni directement par l’opérateur ou par tout système automatique de gestion du vol et, assurer que celle-ci soit correctement recopiée. Estimation et commande participent donc grandement au succès de toute mission. Le contexte des systèmes de transports aériens vise désormais à mettre l’accent sur une plus grande sécurisation des vols de mini-drones afin que ces engins puissent de manière sûre s’insérer et partager les espaces aériens civils. Nous pensons ici notamment aux problématiques liées aux mini-drones à voilure fixe pour lesquels des conditions aérologiques difficiles peuvent faire sortir l’engin de son enveloppe de vol nominale ou bien à de potentielles pannes structurelles et/ou algorithmiques, issues de circonstances accidentelles ou malveillantes. Pour répondre à cet enjeu, les travaux de recherche actuels sur le développement des futurs systèmes de drones se fondent sur un triple constat : comme mentionné précédemment, il est possible aujourd’hui de doter un drone de fonctionnalités suffisamment performantes pour qu’il réalise des missions extrêmement complexes (vol en zone urbaine, en flotte de drones coordonnées, etc.) ; de telles fonctions d’autonomie sont intrinsèquement liées à un gain d’efficacité dans la mission et une amélioration de la sécurité et de la sûreté de fonctionnement ; pour concevoir ces fonctions d’autonomie, on a besoin d’outils permettant de garantir la sûreté et la sécurité de fonctionnement de l’engin dans tous les cas d’application. Ce dernier point ainsi que le précédent, motivent l’ensemble de nos recherches en estimation qui doivent conduire in fine, aux développements de systèmes avioniques plus sûrs et robustes dès leurs conceptions.