A comparative study of traditional and novel risk assessment methods for unmanned aircraft system operations

Abstract

Det forventes at bruk av droner skal øke eksponentielt i de kommende tiår. Det europeiske flysikkerhetsbyrået og Europakommisjonen arbeider med å etablere konsepter, standarder og forskrifter som vil grunnlegge utviklingen av infrastruktur for droner og dronetrafikk.

Sikkerhet blir et svært viktig og relevant tema i disse tidlige utviklingsfasene. Hensikten med å etablere en infrastruktur og trafikk for droneoperasjoner er, i tillegg til å realisere driftspotensialet og den teknologiske utviklingen av droner og dronebruk, å sørge for at økningen i dronebruk går hånd i hånd med sikkerhetstenkning og at utviklingen av dronetrafikken er basert på et system som vil alltid prioritere sikkerhet først.

Formålet med denne masteroppgaven er å skape en forståelse av risikoen i droneoperasjoner, metodene som kan brukes for å vurdere risiko i droneoperasjoner og risikoreduserende tiltak (i form av dronetrafikkinfrastruktur) som kan brukes for å redusere droneoperasjonsrisiko. To metoder for risikovurdering er av spesiell interesse: en tradisjonell metode - Functional Hazard Assessment, og en nylig utviklet metode som er blitt lagd for droneoperasjoner med middels risiko - Specific Operation Risk Assessment.

En litteraturgjennomgang ble utført om følgende temaer: droneoperasjoner, styring av dronetrafikk og risikoaksept for bemannede og ubemannede luftfartøyoperasjoner. Dette ble fulgt av en casestudie for å demonstrere anvendelsen av de to risikovurderingsmetodene. Resultatene av denne masteroppgaven er et kriterie for risikoaksept for operasjonene i casestudiet som er blitt utviklet basert på den utførte litteraturgjennomgangen, to sett med risikovurderinger utført på casestudieoperasjonene og en liste over mulige infrastruktur og tjenester i dronetrafikken som kan fungere som risikoreduserende tiltak for casestudieoperasjonene.

Basert på resultatene over finner man i oppgaven at, selv om mulig, mangles det transparens og korrelasjon når man baserer kriteriene for aksept av dronerisiko på risikoakseptkriteriene for bemannet luftfart. Videre er risikovurderingen utført ved hjelp av Functional Hazard Assessment sett til å være mer omfattende i sin tilnærming sammenlignet med Specific Operation Risk Assessment. Den sistnevnte er enkel og trenger ikke mye ressurser å anvende, men samtidig klarer ikke den å ta hensyn til flere av risikoelementene i casestudieoperasjonene.

Drone traffic is expected to exponentially increase in the coming decades. European aviation agencies as well as regulatory bodies are doing the work in establishing concepts and regulations that will found the development of unmanned aircraft traffic infrastructure.

Safety is an essential topic in these early developmental phases. The purpose of realizing a defined infrastructure and environment for drone traffic is, apart from enabling the operation potential and technical growth of drones and drone application, to ensure safe practice and the development of a system that considers and prioritizes safety.

This thesis aims to create an understanding of the risk involved in unmanned aircraft system operations, the methods that can be used to assess said risk and lastly, the risk mitigation measures that can be applied to reduce drone operation risk in the form of drone traffic infrastructure. Two methods for risk assessment are of particular interest: a traditional method - the Functional Hazard Assessment, and novel method which has been developed specifically for medium risk drone operations - the Specific Operation Risk Assessment.

A literature review was performed on unmanned aircraft system operations, drone traffic management and risk acceptance of manned and unmanned aircraft operations, followed by a case study in order to demonstrate the application of the Functional Hazard Assessment and the Specific Operation Risk Assessment. The results of the thesis are a risk acceptance criteria for the case study operations that have been developed based on the performed literature review, two sets of risk assessments performed on the case study operations and a list of possible drone traffic infrastructure services that may act as risk mitigation measures for the case study operations.

Based on the results, the thesis finds that, although possible, there is a lack of transparency and correlation in basing the criteria for drone risk acceptance solely on the risk acceptance criteria for manned aviation. Further, the Functional Hazard Assessment is found to be more comprehensive in its approach compared to the Specific Operation Risk Assessment. Although simple and concise, the latter approach fails to take into account many aspects of the case study operations.