Piloting the Future: Design of a Data Link System With Airport Moving Map for Taxi Operations

Cette étude présente la conception, la mise en œuvre et l'évaluation d'un système intégré de communication contrôleur-pilote par liaison de données (CPDLC) et de carte mobile d'aéroport (AMM) destiné à améliorer la communication, la conscience de la situation et la sécurité pendant les opérations de surface dans les aéroports. La communication par radio, bien qu'omniprésente, est souvent source d'ambiguïté et contribue à la charge de travail mentale, en particulier lors des procédures de roulage non nominales ou sensibles au temps. Le CPDLC offre une alternative numérique en transmettant des autorisations normalisées et préformatées. Associée à l'AMM, qui permet de visualiser graphiquement et en temps réel les itinéraires de roulage, l'intégration qui en résulte est susceptible de réduire considérablement la charge de travail des pilotes, d'améliorer la prise de décision et d'accroître la fidélité des communications. Dans cette étude, huit pilotes professionnels licenciés ont effectué six procédures de roulage nominales et non nominales dans un simulateur de vol en utilisant soit le système CPDLC-AMM, soit des instructions radio et une carte papier comme référence. Les scénarios ont été soigneusement conçus et divisés en trois groupes fonctionnels : séquençage et priorisation sensibles au temps, réacheminement adaptatif en raison de contraintes opérationnelles et opérations de routine. Chaque participant a été confronté à chaque type de scénario dans les deux modes de communication, dans un ordre contrebalancé afin d'éliminer les effets d'apprentissage. Les résultats ont montré que le système CPDLC-AMM a permis de réduire la charge de travail par rapport à la condition de référence avec la radio, en particulier en ce qui concerne la gestion des changements inattendus dans les itinéraires et les autorisations, ainsi que l'amélioration de la conscience de la situation. La charge de travail a été évaluée à l'aide du NASA-TLX, et le système intégré a montré des réductions similaires sur les six dimensions, avec des résultats particulièrement notables pour la demande mentale, l'effort et la frustration. La conscience de la situation, mesurée par le SAGAT, était significativement plus élevée lors de l’utilisation du CPDLC-AMM, ce qui indique une meilleure perception, compréhension et projection des situations de trafic. Notamment, la condition de communication radio a conduit à 9 erreurs de navigation sur 24 essais, alors que le CPDLC-AMM n'a conduit à aucune erreur. Ces erreurs étaient principalement dues à de mauvais virages et se sont produites le plus souvent dans des scénarios impliquant une pression temporelle ou un réacheminement dynamique. L’utilisabilité du système a été évaluée à l'aide de l'échelle SUS et du questionnaire sur l'expérience de l'utilisateur UEQ. Le score SUS moyen était de 68,12, ce qui indique une facilité d'utilisation acceptable. Les résultats du questionnaire sur l'expérience de l'utilisateur étaient favorables pour les dimensions portant sur l'efficacité, la clarté et la stimulation, tandis que des préoccupations modérées ont été notées en ce qui concerne la fiabilité et l'attractivité de l’interface. Les commentaires des participants ont renforcé les conclusions relatives à la facilité d'utilisation, la plupart des pilotes déclarant que le système était intuitif, facile à apprendre et bénéfique dans les situations de forte charge de travail. Quelques pilotes ont souligné des préoccupations concernant l'augmentation du temps passé la tête basse et le besoin d’ajout d'alertes visuelles en temps opportun. Dans l'ensemble, les résultats soutiennent la mise en œuvre de systèmes de communication numérique intégrés dans les environnements de cockpit modernes afin de garantir la sécurité, l'efficacité et la croissance des opérations aéroportuaires. Il est important de noter que notre étude est la première à rapporter une charge mentale plus faible lors de l’utilisation du CPDLC-AMM comparativement à la radio durant les scénarios sensibles au temps. Le système CPDLC-AMM développé a démontré des avantages évidents en réduisant les taux d'erreur, en améliorant la conscience de la situation, la charge de travail et de l'expérience de l'utilisateur, en particulier dans les scénarios de roulage non nominaux où les systèmes radio traditionnels ne sont pas à la hauteur. L'étude contribue aux efforts en cours pour moderniser les opérations de surface et fournit un prototype validé qui pourrait être affiné en vue d'un déploiement opérationnel.