EP1738139A1 - Procede d'estimation de distance pour aeronef avec prise en compte de contraintes de navigation aerienne - Google Patents

Procede d'estimation de distance pour aeronef avec prise en compte de contraintes de navigation aerienne

Info

Publication number
EP1738139A1
EP1738139A1 EP05717125A EP05717125A EP1738139A1 EP 1738139 A1 EP1738139 A1 EP 1738139A1 EP 05717125 A EP05717125 A EP 05717125A EP 05717125 A EP05717125 A EP 05717125A EP 1738139 A1 EP1738139 A1 EP 1738139A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
distance
point
points
altitude
propagation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05717125A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Elias Thales Bitar
Nicolas Thales Marty
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thales SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thales SA filed Critical Thales SA
Publication of EP1738139A1 publication Critical patent/EP1738139A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/005—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 with correlation of navigation data from several sources, e.g. map or contour matching

Definitions

  • the present invention relates to a navigation aid for an aircraft. It relates more particularly to the taking into account of the overflight constraints and restrictions imposed by air regulations when establishing distance maps used to prepare navigation aid maps displayed on the dashboard of aircraft.
  • the distance maps bring together the curvilinear distances separating the current position of the aircraft, from the points of a mesh of a location grid plated on a map of the region overflown. These distances are called curvilinear because they correspond to the minimum lengths of the practicable joining paths according to the vertical flight profile of the aircraft and taking account of the reliefs and obstacles on the ground to be circumvented.
  • One way of producing a distance map at a lower computation cost is to use a distance transform by propagation, also called chamfer distance transform, which makes it possible to estimate global distances by propagation of local distances and which is satisfied with calculations on whole numbers.
  • a distance transform by propagation also called chamfer distance transform
  • An example is given in the French patent application filed by the applicant on 9/29/2003, under the number 0311320.
  • the location grid used for the distance estimates is that used by an on-board terrain elevation database or which can be consulted on board the aircraft.
  • the distance estimation method described takes account of the vertical flight profile imposed on the aircraft and accommodates evolving obstacles to bypass, such as the reliefs seen by an aircraft which moves at an altitude varying during the time.
  • the present invention aims to satisfy this need. It relates to a method of estimating the distances of the points of a map extracted from a terrain elevation database, relative to an aircraft subjected on the one hand to dynamic altitude constraints preventing it the crossing of certain too high reliefs of the map, the configuration of which varies according to the vertical flight profile which is imposed on it and on the other hand, to constraints and restrictions originating from the regulations of air navigation; the terrain elevation database containing a set of points each identified by elevation, latitude and longitude, and corresponding to the regular grid of a location grid; said method implementing, on the image constituted by the elements of the database which correspond to the map and are arranged in rows and columns in orders of latitude and longitude values, a distance transform by propagation assimilating the distances different points of the image relative to a source point placed near the aircraft, at the shortest joining path lengths compatible with the dynamic altitude constraints of the aircraft, and being remarkable in that they are not considered by the distance transform by propagation as the joining paths also respecting the constraints
  • the air navigation constraints and restrictions are translated into local altitude constraints for each point of the terrain elevation database, the distance transform by propagation considering only the reachable paths accessible from the aircraft, all points of which satisfy local altitude constraints.
  • the distance transform by propagation propagates on the points of the image constituted by elements of the terrain elevation database, an altitude that the aircraft would take at this point after having traveled a length rejoin path. while respecting its vertical flight profile, known as the propagated altitude, and a distance measurement from the aircraft, called the propagated distance, the distance propagated at a point being taken into account for a distance estimate only if the associated propagated altitude is higher than the elevation of the point considered appearing in the database and respects local altitude constraints.
  • the local altitude constraints at each point of the terrain elevation database are expressed by attributes of authorized minimum and maximum altitudes associated with the elevation value of the terrain at this point.
  • the points of the terrain elevation database are assigned a binary propagation attribute authorizing or not authorizing, as a function of its value, the propagation by the point considered of the distance transform by propagation.
  • local altitude constraints are associated with the points of the terrain elevation database to create virtual obstacles of wire form around sets formed by destination points only accessible by corridors imposed by air regulations.
  • local altitude constraints are associated with points in the terrain elevation database to create virtual obstacles of wire form around sets formed by destination points only accessible by corridors imposed by air regulations, their imposed access corridors and the sides of the angular sectors of access to these corridors, said virtual wire-shaped obstacles constituting around these points, guide barriers in the form of a trap and having loops at their ends forming lateral access roundabouts taking account of the limited turning radius of the aircraft.
  • binary attributes of propagation of unauthorized value are associated with the points of the terrain elevation database to create virtual obstacles of wire form around the assemblies formed by the destination points only accessible by corridors imposed by the air regulations, their imposed access corridors and the sides of the access sectors to these corridors.
  • attributes of minimum imposed altitude of infinite value are associated with the points of the terrain elevation database to create virtual obstacles of wire form around the sets formed by the destination points only accessible by corridors imposed by aviation regulations, their imposed access corridors and the sides of the access sectors to these corridors.
  • the distance transform by propagation analyzes a point of the image constituted by elements of the terrain elevation database only after having verified that a value propagation attribute is not associated with it. not allowed.
  • the distance transform takes into account for this point the highest of the elevation value and the value minimum altitude imposed in place of the point elevation.
  • a maximum authorized altitude attribute is associated with a point in the terrain elevation database and the distance transform by propagation propagates on the points of the image constituted by elements of the base of terrain elevation data, an altitude which is that which the aircraft would take at this point after having traveled a rejoining path of minimum length while respecting its vertical flight profile, and a distance measurement from the aircraft, the distance propagated at a point is only taken into account for a distance estimate if the associated propagated altitude is greater than the elevation of the point considered appearing in the terrain elevation database and less than the value of the maximum authorized altitude attribute.
  • a figure 1 represents an example of a curvilinear distance map covering an area where an aircraft is moving and having the current position of the aircraft as the origin of the distance measurements
  • - a figure 2 represents an example of chamfer mask usable by a distance transform by propagation
  • - Figures 3a and 3b show the cells of the chamfer mask illustrated in Figure 2, which are used in a scanning pass in lexicographic order and in a scanning pass in reverse lexicographic order
  • - a figure 4 illustrates the case of an aircraft finding on its trajectory a prohibited overflight area to be circumvented laterally
  • - a figure 5 illustrates the case of an aircraft finding on its route a restricted area at minimum overflight altitude to be bypassed by a lateral and vertical maneuver
  • - a figure 6 illustrates the case of an aircraft found on s with a trajectory a regulated area at minimum overflight
  • a figure 11 is a diagram illustrating the main stages of an analysis of a point of a map by means of a chamfer mask of a distance transform by propagation
  • - a figure 12 is a diagram illustrating the main stages in processing the distance and altitude propagation done at a point under analysis and at a neighboring point listed in a chamfer mask.
  • a distance map on an evolution zone is formed by the set of values of the distances of the points placed at the nodes of a regular mesh of the evolution zone compared to a point of the zone taken for origin of the measurements of distance.
  • it can be presented in the form of a table of values whose boxes correspond to a division of the evolution zone into cells centered on the nodes of the mesh.
  • the regular mesh adopted is often that of the points of a terrain elevation database covering the area of evolution.
  • the overflight area covered has two reliefs impassable by the aircraft, one 10 completely impassable and the other 11 only passable by bypass paths.
  • Distance maps are often made using a propagation distance transform also known as a distance transform with a chamfer mask.
  • Chamfer mask distance transforms first appeared in image analysis to estimate distances between objects. Gunilla Borgefors describes examples in her article titled "
  • the distance between two points on a surface is the minimum length of all the possible routes on the surface starting from one of the points and ending at the other.
  • a distance transform by propagation estimates the distance of a pixel called "goal" pixel with respect to a pixel called "source” pixel by gradually building up, starting from the source pixel, the shortest possible path following the mesh of pixels and ending at the target pixel, and using the distances found for the image pixels already analyzed and a table called chamfer mask listing the values of the distances between a pixel and his close neighbors.
  • a chamfer mask is in the form of a table with an arrangement of boxes reproducing the pattern of a pixel surrounded by its close neighbors.
  • a box assigned the value 0 identifies the pixel taken as the origin of the distances listed in the table.
  • Around this central box are agglomerated peripheral boxes filled with non-zero proximity distance values and repeating the arrangement of the pixels in the vicinity of a pixel supposed to occupy the central box.
  • the proximity distance value appearing in a peripheral box is that of the distance separating a pixel occupying the position of the peripheral box concerned, from a pixel occupying the position of the central box. Note that the proximity distance values are distributed in concentric circles.
  • a third circle of eight boxes corresponding to the eight pixels of third row, which are closest to the pixel of the central box while remaining outside the line, the column and the diagonals occupied by the pixel of the central box, are assigned a proximity distance value D3.
  • the chamfer mask can cover a more or less extended neighborhood of the pixel of the central box by listing the values of the proximity distances of a more or less large number of concentric circles of pixels of the neighborhood. It can be reduced to the first two circles formed by the pixels in the vicinity of a pixel occupying the central box as in the example of the distance map shown in FIG. 1 or be extended beyond the first three circles formed by the pixels in the vicinity of the pixel in the central box. It is usual to stop at the first three circles as for the chamfer mask shown in Figure 2. It is only for the sake of simplicity that we stopped at the first two circles for the distance map in Figure 1.
  • proximity distances D1, D2, D3 which correspond to Euclidean distances are expressed in a scale whose multiplicative factor allows the use of whole numbers at the cost of a certain approximation. This is how G. Borgefors adopts a scale corresponding to a multiplicative factor 3 or 5. In the case of a chamfer mask retaining the first two circles of proximity distance values, therefore of dimensions 3x3, G.
  • the initial distance values assigned to the goal points are updated during the scanning of the image by the chamfer mask, an update consisting in replacing a distance value assigned to a goal point, by a new lower value. resulting from a distance estimate made at the occasion of a new application of the chamfer mask at the target point considered.
  • a distance estimate by applying the chamfer mask to a target pixel consists in listing all the paths going from this target pixel to the source pixel and passing through a pixel in the vicinity of the target pixel whose distance has already been estimated during the same scan. , to search among the routes listed, the shortest route (s) and to adopt the length of the shortest route (s) as an estimate of distance.
  • the progressive search for the shortest possible paths starting from a source pixel and going to the different goal pixels of the image gives rise to a phenomenon of propagation in directions of the pixels which are the closest neighbors of the pixel under analysis and whose distances are listed in the chamfer mask.
  • the directions of the closest neighbors of a pixel which do not vary are considered as axes of propagation of the distance transform with chamfer mask.
  • the scanning order of the pixels in the image influences the reliability of the distance estimates and their updates because the paths taken into account depend on it.
  • Borgefors recommends double scanning the pixels of the image, once in lexicographic order and once in reverse lexicographic order.
  • the analysis of the image by means of the chamfer mask can be done according to a parallel method or a sequential method.
  • FIG. 3a shows, in the case of the sequential method and a scanning pass in lexicographic order going from the upper left corner to the lower right corner of the image, the boxes of the chamfer mask of FIG.
  • FIG. 3b shows, in the case of the sequential method and of a scanning pass in reverse lexicographic order going from the lower right corner to the upper left corner of the image, the boxes of the chamfer mask of FIG.
  • the distance transform by propagation is applied to an image whose pixels are the elements of the terrain elevation database belonging to the map, that is to say, associated elevation values. to the latitude and longitude geographic coordinates of the nodes of the mesh where they were measured, classified, as on the map, by increasing or decreasing latitude and longitude according to a two-dimensional table of latitude and longitude coordinates.
  • the chamfer mask distance transform is used to estimate curvilinear distances taking into account impassable areas due to their uneven configurations.
  • a prohibited area attribute can be associated with the elements of the terrain elevation database shown on the map. It then signals, when activated, an impassable or prohibited area and inhibits any update, other than initialization, of the distance estimate made by the distance transform with chamfer mask.
  • the configuration of impassable zones evolves as a function of the altitude resulting from the monitoring of the vertical profile of its trajectory.
  • elements of the terrain elevation database are associated with specific attributes of regulatory constraints listing, at each corresponding point, the requirements of the aviation regulations: prohibition of overflight, minimum height or altitude of overflight authorized, authorized ranges of altitude, constraint of heading or slope.
  • These air regulatory constraint attributes can be entered periodically in the terrain elevation database according to planned durations of validity of the regulations or during the preparation of the flight plan. They can also be downloaded dynamically into an on-board terrain elevation database, for the regions located in the vicinity of the foreseeable route of the aircraft.
  • the regulatory constraint attribute is either a simple binary propagation attribute with two values, one authorizing the propagation of the distance transform, the other P prohibiting it, or a floor altitude attribute raised to the infinite value or even an attribute d ceiling raised to zero
  • the regulatory constraint attribute is an attribute ALT C floor altitude.
  • the regulatory constraint attribute is an ARG HC minimum height margin attribute -
  • the regulatory constraint attributes are pairs of attributes of altitudes floor ALTCmin i and ceiling ALTCmax i- When an approach corridor is imposed for access to a destination point, a virtual obstacle prohibited from overflight, in wire form is used to constitute gates in the form of a trap forcing the distance transform to consider only trajectories whose lateral projection actually passes through the lateral projection of the imposed approach corridor.
  • the elements of the terrain elevation database belonging to the virtual obstacle prohibited from overflight then have as regulatory constraint those of a prohibited zone, while those belonging to the imposed approach corridor and its threshold Access points have, for regulatory constraint attributes, ceiling and floor altitude attributes ALTCmin o > ALTCmax o converging towards the elevation of the destination point and respecting the slope imposed in the longitudinal axis of the corridor approach in such a way as to force the distance transform to be considered, among the trajectories projecting onto the lateral projection of an approach corridor, only those actually passing through the approach corridor and respecting its slope.
  • FIG. 7 shows an example of a virtual obstacle prohibited from overflight, in wire form.
  • the elements of the terrain elevation database belonging to this virtual obstacle are identified, on a location grid used by the terrain elevation database, by a propagation authorization attribute raised to the value P corresponding to a propagation ban. They surround the unit formed by a destination point C of latitude LATc and longitude LONGc, its imposed corridor of approach, course TRKc and length De, the longitudinal axis and the direction of travel of which are marked with an arrow and the angular sector of access to the approach corridor.
  • g being the acceleration of gravity
  • GS being the ground speed of the aircraft
  • FIG. 8 shows another example of a virtual obstacle in wire form which covers over a greater length the sides of the angular sector of access to an approach corridor.
  • Figures 9a, 9b and 9c illustrate, in three dimensions and in lateral and horizontal projections, an approach corridor to a landing strip. It has a conical shape, tapering as the track gets closer.
  • the respect, by the distance transform, of its lateral profile visible in FIG. 9b is the fact of a virtual obstacle prohibited from overflight, in wire form, while that of its vertical profile shown in FIG. 9c is the fact of the attributes altitude floor and ceiling associated with the elements of the terrain elevation database on which the approach corridor projects.
  • the different regulatory constraint attributes associated with the elements of the terrain elevation database and the virtual obstacles of wireframe shape are taken into account by the distance transform by propagation during systematic analysis, by a chamfer mask.
  • the chamfer mask used by the distance transform by propagation can be of any size. It is advantageously of dimensions 3X3 or 5X5.
  • FIG. 10 shows the points of the neighborhood involved during an analysis by a chamfer mask of dimension 3 ⁇ 3 according to the parallel method.
  • the chamfer mask is considered in parts: - an upper part (FIG.
  • the end-of-scan test of all the points in the close vicinity, listed by the chamfer mask carried out in the fourth step 23 can be done on the maximum value of an auxiliary index for counting these points which can always be selected in turn. turn, in the same order, for example, using the indexing of Figure 10: C -2 ⁇ , C-12, C12, C 2 ⁇ , C2-1, C ⁇ - 2 , C. ⁇ -2 , C -2 - ⁇ , C-1-, Cn, Cn, C ⁇ conduc ⁇ , C0-1, C.10, C01,
  • FIG. 12 gives an example of processing carried out during the application of the chamfer mask to a pixel Py or target point, to estimate its distance for an aircraft having a vertical profile of imposed trajectory and overflight constraints and limitations imposed by aviation regulations.
  • the goal point considered Py is placed in the central box of the chamfer mask.
  • the processing consists in: - testing, (step 30) the attribute PROP of the goal point Py in analysis , or if it is not present, the attribute ALTc to find out if there is a propagation prohibition (PROP attribute at the prohibition value P or ALTc attribute at the infinite value), if a propagation prohibition is detected: - prohibit propagation (step 31) and change point to Pvy analysis (go to step 24 of the logic diagram in Figure 11), if no propagation ban is detected - read (step 32) the elevation Ey of the point in analysis P da ns the terrain elevation database, - determine (step 33) at least a pair of min altitude thresholds SMIN k .
  • the threshold SMIN O being taken equal to the value of the elevation increased by that of the MARGHC OR attribute to the highest of the values of the elevation and the ALTc attribute when one of the two attributes MARGHC OR ALTc exists and the thresholds SMIN k and SMAX k being taken equal to the attributes ALTCMIN k, and ALTCMAX k, when they exist, - read (step 34) the foreseeable altitude A PV assigned to the neighboring point at the scrutinized neighboring point Pv, - read (step 35) the estimated distance D v from the neighboring point P v , - read (step 36) the coefficient CXY of the chamfer mask corresponding to the square occupied by the scanned neighboring point Pv, - calculate (step 37) the propagated distance D P corresponding to the sum of the estimated distance Dv
  • step 39 if the propagated altitude verifies one of the inequalities: S ⁇ m k + ⁇ A p ⁇ S MAX k ⁇ being a safety margin and k being an index identifying the available pairs of constraint attributes ALTCMIN k, ALTCMAX kune inequality is not checked in the previous step 39:
  • step 42 the propagation and change the neighbor point Pv scanned (passage to step 23 of the logic diagram of FIG. 11), e of the inequalities is checked in step 39:
  • step 40 the distance Dy previously assigned to the point Py during analysis by the chamfer mask
  • step 41 the propagated distance D P with the distance Dy previously assigned to the point Py during analysis by the chamfer mask
  • step 42 if the propagated distance D P is greater than the distance Dy previously assigned to the point Py being analyzed by the chamfer mask, go to step 42 to prohibit propagation and change the neighbor point scanned and from there , in step 23 of the logic diagram of FIG. 11, and
  • the propagation of a distance D P from a neighboring point listed in the chamfer mask is only authorized under two conditions: - The propagated altitude associated AF must be greater than a minimum altitude threshold SMIN and possibly below a maximum altitude threshold SMAX K when such a threshold exists and - The distance propagated D P must be less than the distance previously assigned to the point targeted by the propagation.
  • the minimum altitude threshold SMIN k is the elevation of the point considered appearing in the terrain elevation database.
  • the point considered is either endowed with a regulatory constraint attribute PROP prohibiting any propagation, or with a minimum altitude threshold SMIN k raised to an infinite value or at the very least inaccessible to the aircraft.
  • the minimum altitude threshold SMIN k is the sum of the elevation of the point considered appearing in the terrain elevation database and an attribute of MARGHC regulatory constraint associated with the point considered and corresponding to a minimum height margin imposed.
  • the minimum altitude threshold SMIN k is the highest of the values of the elevation of the point considered and the minimum imposed altitude appearing in a constraint attribute of ALTc regulation associated with the point considered.
  • pairs of regulatory constraint attributes ALTCMIN k, ALTCMAX k are associated with the point considered and taken for minimum altitude thresholds SMIN k and SMAX k -

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Abstract

Ce procédé met en couvre pour l'estimation d'une distance, une transformée de distance par propagation ne considérant que les trajets qui sont à la fois accessibles de l'aéronef compte tenu de son profil vertical de vol et respectueux de la réglementation aérienne. La distance propagée (Dp) est accompagnée d'une altitude propagée (Ap) qui suit en tout point le profil vertical de vol de l'aéronef, tout en étant supérieure aux altitudes de ces points et en respectant les contraintes de la réglementation aérienne en ces points. Cela est obtenu en soumettant la propagation à la satisfaction du profil vertical de vol de l'aéronef, des contraintes des élévations des points du relief et des contraintes de la réglementation aérienne.

Description

PROCEDE D'ESTIMATION DE DISTANCE POUR AERONEF AVEC PRISE EN COMPTE DE CONTRAINTES DE NAVIGATION AERIENNE
La présente invention est relative à une aide à la navigation pour un aéronef. Elle concerne plus particulièrement la prise en compte des contraintes et restrictions de survol imposées par la réglementation aérienne lors de l'établissement des cartes de distances utilisées pour élaborer des cartes d'aide à la navigation affichées sur la planche de bord des aéronefs. Les cartes de distances rassemblent les distances curvilignes séparant la position courante de l'aéronef, des points d'un maillage d'une grille de localisation plaquée sur une carte de la région survolée. Ces distances sont dites curvilignes car elles correspondent aux longueurs minimales des trajets de rejointes praticables suivant le profil vertical de vol de l'aéronef et tenant compte des reliefs et obstacles au sol à contourner. Une manière de réaliser une carte de distances à un moindre coût de calcul consiste à utiliser une transformée de distance par propagation, dite également transformée de distance de chanfrein, qui permet d'estimer des distances globales par propagation de distances locales et qui se contente de calculs sur des nombres entiers. Un exemple en est donné dans la demande de brevet français déposée par la demanderesse le 26/9/2003, sous le n°0311320. Dans cet exemple, la grille de localisation retenue pour les estimations de distance est celle utilisée par une base de données d'élévations du terrain embarquée ou consultable à bord de l'aéronef. Le procédé d'estimation de distance décrit tient compte du profil vertical de vol imposé à l'aéronef et s'accommode d'obstacles à contourner évolutifs, comme le sont les reliefs vus par un aéronef qui se déplace à une altitude variant au cours du temps. Cependant, il peut conduire à des estimations de distance peu réalistes dans le cas où ces estimations sont basées sur des longueurs de trajets de rejointe accessibles de l'aéronef mais non autorisés par la réglementation aérienne alors que les seuls trajets de rejointe permis sont nettement plus longs Il est donc intéressant, d'élaborer des cartes de distances en tenant compte non seulement du profil vertical de vol mais également des contraintes et restrictions de la réglementation aérienne comme, par exemple : - des zones prohibées dont le survol est interdit quelle que soit l'altitude, - des zones réglementées avec une hauteur minimale de survol, - des zones réglementées actives interdites de survol en dehors de tranches d'altitudes définies par des planchers et plafonds d'altitude, - des zones d'aéroport nécessitant une hauteur minimale de survol, hormis en condition d'approche nominale, - des couloirs d'approche imposés pour l'accès à certaines destinations telles qu'une entrée de piste d'atterrissage impliquant le ralliement d'un seuil d'entrée de couloir et le respect d'une consigne de cap, - des pentes de rejointe imposant des conditions de profil vertical à respecter pour autoriser le rapprochement d'une position identifiée par ses coordonnées géographiques 3D (Latitude, longitude, altitude), etc. La présente invention a pour but de satisfaire ce besoin. Elle a pour objet un procédé d'estimation des distances des points d'une carte extraite d'une base de données d'élévations du terrain, par rapport à un aéronef soumis d'une part, à des contraintes dynamiques d'altitude lui interdisant le franchissement de certains reliefs trop élevés de la carte dont la configuration varie en fonction du profil vertical de vol qui lui est imposé et d'autre part, à des contraintes et restrictions provenant de la réglementation de la navigation aérienne ; la base de données d'élévations du terrain renfermant un ensemble de points repérés chacun par une élévation, une latitude et une longitude, et correspondant au maillage régulier d'une grille de localisation ; ledit procédé mettant en œuvre, sur l'image constituée par les éléments de la base de données qui correspondent à la carte et sont disposés en lignes et colonnes par ordres de valeurs de latitude et de longitude, une transformée de distance par propagation assimilant les distances des différents points de l'image par rapport à un point source placé près de l'aéronef, aux longueurs des trajets de rejointe les plus courts compatibles avec les contraintes dynamiques d'altitude de l'aéronef, et étant remarquable en ce que ne sont considérés par la transformée de distance par propagation que les trajets de rejointe respectant également les contraintes et restrictions de navigation aérienne. Avantageusement, les contraintes et restrictions de navigation aérienne sont traduites en contraintes locales d'altitude pour chaque point de la base de données d'élévations du terrain, la transformée de distance par propagation ne considérant que les trajets de rejointe accessibles de l'aéronef, dont tous les points satisfont aux contraintes locales d'altitude. Avantageusement, la transformée de distance par propagation propage sur les points de l'image constituée par des éléments de la base de données d'élévations du terrain, une altitude que prendrait en ce point l'aéronef après avoir parcouru un trajet de rejointe de longueur minimale en respectant son profil vertical de vol, dite altitude propagée, et une mesure de distance depuis l'aéronef dite distance propagée, la distance propagée en un point n'étant prise en compte pour une estimation de distance que si l'altitude propagée associée est supérieure à l'élévation du point considéré figurant dans la base de données et respecte les contraintes locales d'altitude. Avantageusement, les contraintes locales d'altitude en chaque point de la base de données d'élévations du terrain sont exprimées par des attributs d'altitudes minimale et maximale autorisées associés à la valeur d'élévation du terrain en ce point. Avantageusement, les points de la base de données d'élévations du terrain sont affectés d'un attribut binaire de propagation autorisant ou non, en fonction de sa valeur, la propagation par le point considéré de la transformée de distance par propagation. Avantageusement, des contraintes locales d'altitude sont associées aux points de la base de données d'élévations du terrain pour créer des obstacles virtuels de forme filaire autour d'ensembles formés par des points de destination uniquement accessibles par des couloirs imposés par la réglementation aérienne, leurs couloirs imposés d'accès et les côtés des secteurs angulaires d'accès à ces couloirs, lesdits obstacles virtuels de forme filaire constituant autour de ces points, des barrières de guidage en forme de nasse, forçant la transformée de distance par propagation à ne considérer que des trajectoires de rejointe passant effectivement par les couloirs d'accès imposés. Avantageusement, des contraintes locales d'altitude sont associées aux points de la base de données d'élévations du terrain pour créer des obstacles virtuels de forme filaire autour d'ensembles formés par des points de destination uniquement accessibles par des couloirs imposés par la réglementation aérienne, leurs couloirs imposés d'accès et les côtés des secteurs angulaires d'accès à ces couloirs, lesdits obstacles virtuels de forme filaire constituant autour de ces points, des barrières de guidage en forme de nasse et ayant des boucles à leurs extrémités formant des ronds- pointe latéraux d'accès tenant compte du rayon de virage limité de l'aéronef. Avantageusement, des attributs binaires de propagation de valeur non autorisée sont associés aux points de la base de données d'élévations du terrain pour créer des obstacles virtuels de forme filaire autour des ensembles formés par les points de destination uniquement accessibles par des couloirs imposés par la réglementation aérienne, leurs couloirs imposés d'accès et les côtés des secteurs d'accès à ces couloirs. Avantageusement, des attributs d'altitude minimale imposée de valeur infinie sont associés aux points de la base de données d'élévations du terrain pour créer des obstacles virtuels de forme filaire autour des ensembles formés par les points de destination uniquement accessibles par des couloirs imposés par la réglementation aérienne, leurs couloirs imposés d'accès et les côtés des secteurs d'accès à ces couloirs. Avantageusement, la transformée de distance par propagation n'analyse un point de l'image constituée par des éléments de la base de données d'élévations du terrain qu'après avoir vérifier qu'il ne lui est pas associé un attribut de propagation de valeur non autorisée. Avantageusement, lorsqu'un attribut d'altitude minimale autorisée est associé à un point de la base de données d'élévations du terrain, la transformée de distance prend en considération pour ce point la plus forte de la valeur d'élévation et de la valeur d'altitude minimale imposée en lieu et place de l'élévation du point. Avantageusement, lorsqu'un attribut d'altitude maximale autorisée est associé à un point de la base de données d'élévations du terrain et que la transformée de distance par propagation propage sur les points de l'image constituée par des éléments de la base de données d'élévations du terrain, une altitude qui est celle que prendrait en ce point l'aéronef après avoir parcouru un trajet de rejointe de longueur minimale en respectant son profil vertical de vol, et une mesure distance depuis l'aéronef, la distance propagée en un point n'est prise en compte pour une estimation de distance que si l'altitude propagée associée est supérieure à l'élévation du point considéré figurant dans la base de données d'élévations du terrain et inférieure à la valeur de l'attribut d'altitude maximale autorisée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel : - une figure 1 représente un exemple de carte de distances curvilignes couvrant une zone où évolue un aéronef et ayant la position courante de l'aéronef comme origine des mesures de distance, - une figure 2 représente un exemple de masque de chanfrein utilisable par une transformée de distance par propagation, - des figures 3a et 3b montrent les cellules du masque de chanfrein illustré à la figure 2, qui sont utilisées dans une passe de balayage selon l'ordre lexicographique et dans une passe de balayage selon l'ordre lexicographique inverse, - une figure 4 illustre le cas d'un aéronef trouvant sur sa trajectoire une zone interdite de survol à contourner latéralement, - une figure 5 illustre le cas d'un aéronef trouvant sur sa route une zone réglementée à altitude minimale de survol à contourner par une manœuvre à la fois latérale et verticale, - une figure 6 illustre le cas d'un aéronef trouvant sur sa trajectoire une zone réglementée à hauteur minimale de survol à contourner par une manœuvre latérale, - des figures 7 et 8 représentent, sur une grille de localisation, des exemples d'obstacles virtuels de forme filaire utilisés pour forcer une transformée de distance par propagation à suivre un couloir d'approche imposé, - des figures 9a, 9b, 9c représentent, vu en trois dimensions, et en projections latérale et horizontale, un couloir d'accès à une piste d'atterrissage, et - une figure 10 montre une indexation utilisée pour le repérage individuel des éléments du masque de chanfrein de la figure 2, - une figure 11 est un diagramme illustrant les principales étapes d'une analyse d'un point d'une carte au moyen d'un masque de chanfrein d'une transformée de distance par propagation, et - une figure 12 est un diagramme illustrant les principales étapes de traitement de la propagation de distance et d'altitude fait au niveau d'un point en analyse et d'un point voisin répertorié dans un masque de chanfrein.
Une carte de distances sur une zone d'évolution est formée de l'ensemble des valeurs des distances des points placés aux nœuds d'un maillage régulier de la zone d'évolution par rapport à un point de la zone pris pour origine des mesures de distance. Comme montré à la figure 1 , elle peut être présentée sous la forme d'un tableau de valeurs dont les cases correspondent à un découpage de la zone d'évolution en cellules centrées sur les nœuds du maillage. Le maillage régulier adopté est souvent celui des points d'une base de données d'élévations du terrain couvrant la zone d'évolution. Lorsqu'une carte de distances est utilisée pour la navigation d'un aéronef, le point de la zone pris pour origine des mesures de distance est le nœud du maillage le plus proche de la projection au sol de la position courante S de l'aéronef. Sur la figure 1, l'aéronef qui est au point S est supposé se déplacer dans le sens de la flèche. La zone de survol couverte présente deux reliefs infranchissables par l'aéronef, l'un 10 complètement infranchissable et l'autre 11 uniquement franchissable par des trajectoires de contoumement. Les cartes de distances sont souvent réalisées en utilisant une transformée de distance par propagation également connue sous la dénomination de transformée de distance à masque de chanfrein. Les transformées de distance à masque de chanfrein sont apparues initialement en analyse d'image pour estimer des distances entre objets. Gunilla Borgefors en décrit des exemples dans son article intitulé "
Distance Transformation in Digital Images." paru dans la revue : Computer
Vision, Graphics and Image Processing, Vol. 34 pp. 344-378 en février 1986. La distance d'entre deux points d'une surface est la longueur minimale de tous les parcours possibles sur la surface partant de l'un des points et aboutissant à l'autre. Dans une image formée de pixels répartis selon un maillage régulier de lignes, colonnes et diagonales, une transformée de distance par propagation estime la distance d'un pixel dit pixel "but" par rapport à un pixel dit pixel "source" en construisant progressivement, en partant du pixel source, le plus court trajet possible suivant le maillage des pixels et aboutissant au pixel but, et en s'aidant des distances trouvées pour les pixels de l'image déjà analysés et d'un tableau dit masque de chanfrein répertoriant les valeurs des distances entre un pixel et ses proches voisins. Comme montré à la figure 2, un masque de chanfrein se présente sous la forme d'un tableau avec une disposition de cases reproduisant le motif d'un pixel entouré de ses proches voisins. Au centre du motif, une case affectée de la valeur 0 repère le pixel pris pour origine des distances répertoriées dans le tableau. Autour de cette case centrale, s'agglomèrent des cases périphériques remplies de valeurs de distance de proximité non nulles et reprenant la disposition des pixels du voisinage d'un pixel supposé occuper la case centrale. La valeur de distance de proximité figurant dans une case périphérique est celle de la distance séparant un pixel occupant la position de la case périphérique concernée, d'un pixel occupant la position de la case centrale. On remarque que les valeurs de distance de proximité se répartissent en cercles concentriques. Un premier cercle de quatre cases correspondant aux quatre pixels de premier rang, qui sont les plus proches du pixel de la case centrale, soit sur la même ligne, soit sur la même colonne, sont affectées d'une valeur de distance de proximité D1. Un deuxième cercle de quatre cases correspondant aux quatre pixels de deuxième rang, qui sont pixels les plus proches du pixel de la case centrale placés sur les diagonales, sont affectées d'une valeur de distance de proximité D2. Un troisième cercle de huit cases correspondant aux huit pixels de troisième rang, qui sont les plus proches du pixel de la case centrale tout en restant en dehors de la ligne, de la colonne et des diagonales occupées par le pixel de la case centrale, sont affectées d'une valeur de distance de proximité D3. Le masque de chanfrein peut couvrir un voisinage plus ou moins étendu du pixel de la case centrale en répertoriant les valeurs des distances de proximité d'un nombre plus ou moins important de cercles concentriques de pixels du voisinage. Il peut être réduit aux deux premiers cercles formés par les pixels du voisinage d'un pixel occupant la case centrale comme dans l'exemple de carte de distances montrée à la figure 1 ou être étendu au-delà des trois premiers cercles formés par les pixels du voisinage du pixel de la case centrale. Il est habituel de s'arrêter à trois premiers cercles comme pour le masque de chanfrein montré à la figure 2. Ce n'est que dans un but de simplification que l'on s'est arrêté au deux premiers cercles pour la carte de distances de la figure 1. Les valeurs des distances de proximité D1, D2, D3 qui correspondent à des distances euclidiennes sont exprimées dans une échelle dont le facteur multiplicatif autorise l'emploi de nombres entiers au prix d'une certaine approximation. C'est ainsi que G. Borgefors adopte une échelle correspondant à un facteur multiplicatif 3 ou 5. Dans le cas d'un masque de chanfrein retenant les deux premiers cercles de valeurs de distance de proximité, donc de dimensions 3x3, G. Borgefors donne, à la première distance de proximité D1 qui correspond à un échelon en abscisse ou en ordonnée et également au facteur multiplicatif d'échelle, la valeur 3 et, à la deuxième distance de proximité qui correspond à la racine de la somme des carrés des échelons en abscisse et en ordonnée -jx2 + y2 , la valeur 4.
Dans le cas d'un masque de chanfrein retenant les trois premiers cercles, donc de dimensions 5x5, elle donne, à la distance D1 qui correspond au facteur multiplicatif d'échelle, la valeur 5, à la distance D2, la valeur 7 qui est une approximation de et à la distance D3 la valeur 11 qui est une approximation de La construction progressive du plus court trajet possible allant à un pixel but en partant d'un pixel source et en suivant le maillage des pixels se fait par un balayage régulier des pixels de l'image au moyen du masque de chanfrein. Initialement, les pixels de l'image se voient affecter une valeur de distance infinie, en fait un nombre suffisamment élevé pour dépasser toutes les valeurs des distances mesurables dans l'image, à l'exception du ou des pixels source qui se voient affecter une valeur de distance nulle. Puis les valeurs initiales de distance affectées aux points but sont mises à jour au cours du balayage de l'image par le masque de chanfrein, une mise à jour consistant à remplacer une valeur de distance attribuée à un point but, par une nouvelle valeur moindre résultant d'une estimation de distance faite à l'occasion d'une nouvelle application du masque de chanfrein au point but considéré. Une estimation de distance par application du masque de chanfrein à un pixel but consiste à répertorier tous les trajets allant de ce pixel but au pixel source et passant par un pixel du voisinage du pixel but dont la distance a déjà été estimée au cours du même balayage, à rechercher parmi les trajets répertoriés, le ou les trajets les plus courts et à adopter la longueur du ou des trajets les plus courts comme estimation de distance. Cela se fait en plaçant le pixel but dont on veut estimer la distance dans la case centrale du masque de chanfrein, en sélectionnant les cases périphériques du masque de chanfrein correspondant à des pixels du voisinage dont la distance vient d'être mise à jour, en calculant les longueurs des trajets les plus courts reliant le pixel but à mettre à jour au pixel source en passant par un des pixels sélectionnés du voisinage, par addition de la valeur de distance affectée au pixel du voisinage concerné et de la valeur de distance de proximité donnée par le masque de chanfrein, et à adopter, comme estimation de distance, le minimum des valeurs de longueur de trajet obtenues et de l'ancienne valeur de distance affectée au pixel en cours d'analyse. Au niveau d'un pixel en analyse par le masque de chanfrein, la recherche progressive des plus courts trajets possibles partant d'un pixel source et allant aux différents pixels but de l'image donne lieu à un phénomène de propagation en directions des pixels qui sont les voisins les plus proches du pixel en analyse et dont les distances sont répertoriées dans le masque de chanfrein. Dans le cas d'une répartition régulière des pixels de l'image, les directions des plus proches voisins d'un pixel ne variant pas sont considérées comme des axes de propagation de la transformée de distance à masque de chanfrein. L'ordre de balayage des pixels de l'image influe sur la fiabilité des estimations de distance et de leurs mises à jour car les trajets pris en compte en dépendent. En fait, il est soumis à une contrainte de régularité qui fait que si les pixels de l'image sont repérés selon l'ordre lexicographique (pixels classés dans un ordre croissant ligne par ligne en partant du haut de l'image et en progressant vers le bas de l'image, et de gauche à droite au sein d'une ligne), et si un pixel p a été analysé avant un pixel q alors un pixel p+x doit être analysé avant le pixel q+x. Les ordres lexicographique, lexicographique inverse (balayage des pixels de l'image ligne par ligne de bas en haut et, au sein d'une ligne, de droite à gauche), lexicographique transposé (balayage des pixels de l'image colonne par colonne de gauche à droite et, au sein d'une colonne, de haut en bas), lexicographique transposé inverse (balayage des pixels par colonnes de droite à gauche et au sein d'une colonne de bas en haut) satisfont cette condition de régularité et plus généralement tous les balayages dans lesquels les lignes et colonnes sont balayées de droite à gauche ou de gauche à droite. G. Borgefors préconise un double balayage des pixels de l'image, une fois dans l'ordre lexicographique et une autre dans l'ordre lexicographique inverse. L'analyse de l'image au moyen du masque de chanfrein peut se faire selon une méthode parallèle ou une méthode séquentielle. Pour la méthode parallèle, on considère les propagations de distance depuis tous les points du masque que l'on fait passer sur la totalité de l'image en plusieurs balayages jusqu'à ce qu'il ne se produise plus de changement dans les estimations de distance. Pour la méthode séquentielle, on ne considère les propagations de distance que depuis la moitié des points du masque. On fait passer la moitié supérieure du masque sur tous les points de l'image par un balayage suivant l'ordre lexicographique puis la moitié inférieure du masque sur tous les points de l'image selon l'ordre lexicographique inverse. La figure 3a montre, dans le cas de la méthode séquentielle et d'une passe de balayage selon l'ordre lexicographique allant du coin supérieur gauche au coin inférieur droit de l'image, les cases du masque de chanfrein de la figure 2 utilisées pour répertorier les trajets allant d'un pixel but placé sur la case centrale (case indexée par 0) au pixel source en passant par un pixel du voisinage dont la distance a déjà fait l'objet d'une estimation au cours du même balayage. Ces cases sont au nombre de huit, disposées dans la partie supérieure gauche du masque de chanfrein. Il y a donc huit trajets répertoriés pour la recherche du plus court dont la longueur est prise pour estimation de la distance. La figure 3b montre, dans le cas de la méthode séquentielle et d'une passe de balayage selon l'ordre lexicographique inverse allant du coin inférieur droit au coin supérieur gauche de l'image, les cases du masque de chanfrein de la figure 2 utilisées pour répertorier les trajets allant d'un pixel but placé sur la case centrale (case indexée par 0) au pixel source en passant par un pixel du voisinage dont la distance a déjà fait l'objet d'une estimation au cours du même balayage. Ces cases sont complémentaires de celles de la figure 3a. Elles sont également au nombre de huit mais disposées dans la partie inférieure droite du masque de chanfrein. Il y a donc encore huit trajets répertoriés pour la recherche du plus court dont la longueur est prise pour estimation de la distance. La transformée de distance par propagation dont le principe vient d'être rappelé sommairement a été conçue à l'origine pour l'analyse du positionnement d'objets dans une image mais elle n'a pas tardé à être appliquée à l'estimation des distances sur une carte du relief extraite d'une base de donnée d'élévations du terrain à maillage régulier de la surface terrestre. En effet, une telle carte ne dispose pas explicitement d'une métrique puisqu'elle est tracée à partir des élévations des points du maillage de la base de données d'élévations du terrain de la zone représentée. Dans ce cadre, la transformée de distance par propagation est appliquée à une image dont les pixels sont les éléments de la base de données d'élévations du terrain appartenant à la carte, c'est-à-dire, des valeurs d'élévation associées aux coordonnées géographiques latitude, longitude des nœuds du maillage où elles ont été mesurées, classés, comme sur la carte, par latitude et par longitude croissantes ou décroissantes selon un tableau à deux dimensions de coordonnées latitude et longitude. Pour une navigation terrain de mobiles tels que des robots, la transformée de distance à masque de chanfrein est utilisée pour estimer des distances curvilignes tenant compte de zones infranchissables en raison de leurs configurations accidentées. Pour ce faire, un attribut de zone interdite peut être associé aux éléments de la base de données d'élévations du terrain figurant dans la carte. Il signale alors, lorsqu'il est activé, une zone infranchissable ou interdite et inhibe toute mise à jour autre qu'une initialisation, de l'estimation de distance faite par la transformée de distance à masque de chanfrein. Dans le cas d'un aéronef, la configuration des zones infranchissables évolue en fonction de l'altitude résultant du suivi du profil vertical de sa trajectoire. Lors de l'élaboration d'une carte de distances curvilignes couvrant la région survolée, cela se traduit par le fait que la transformée de distance par propagation propage sur les points de l'image constituée par des éléments de la base de données d'élévations du terrain, à la fois, l'altitude que prendrait en ce point l'aéronef après avoir parcouru un trajet de rejointe de longueur minimale en respectant son profil vertical de vol, dite altitude propagée, et une mesure de distance depuis l'aéronef dite distance propagée et que la distance propagée en un point n'est prise en compte pour une estimation de distance que si l'altitude propagée associée est supérieure à l'élévation du point considéré figurant dans la base de données. Pour prendre en compte la réglementation aérienne dans l'élaboration des cartes de distances à partir d'une base de données d'élévations du terrain, on associe aux éléments de la base de données d'élévations du terrain des attributs spécifiques de contraintes de réglementation répertoriant, en chaque point correspondant, les exigences de la réglementation aérienne : interdiction de survol, hauteur ou altitude minimale de survol autorisée, tranches d'altitude autorisées, contrainte de cap ou de pente. Ces attributs de contraintes de réglementation aérienne peuvent être saisis périodiquement dans la base de données d'élévations du terrain en fonction de durées planifiées de validité de la réglementation ou à l'occasion de la préparation du plan de vol. Ils peuvent également être téléchargés de manière dynamique dans une base de données d'élévations du terrain embarquée, pour les régions situées au voisinage de la route prévisible de l'aéronef. Pour les éléments de la base de données d'élévations du terrain appartenant à des zones prohibées, qui sont interdites de survol quelle que soit l'altitude et doivent être impérativement contournées latéralement comme montré à la figure 4, l'attribut de contrainte de réglementation est soit, un simple attribut binaire de propagation avec deux valeurs, l'une autorisant la propagation de la transformée de distance, l'autre P l'interdisant, soit un attribut d'altitude plancher porté à la valeur infinie ou encore un attribut d'altitude plafond porté à la valeur nulle Pour les éléments de la base de données d'élévations du terrain appartenant à des zones réglementées avec une altitude minimale de survol, comme montré à la figure 5, l'attribut de contrainte de réglementation est un attribut d'altitude plancher ALTC. Pour les éléments de la base de données d'élévations du terrain appartenant à des zones réglementées avec une hauteur minimale de survol, comme montré à la figure 6, l'attribut de contrainte de réglementation est un attribut de marge minimale de hauteur ARGHC- Pour les éléments de la base de données d'élévations du terrain appartenant à des zones réglementées actives interdites de survol en dehors de couloirs définis par des planchers et plafonds d'altitude, les attributs de contrainte de réglementation sont des couples d'attributs d'altitudes plancher ALTCmin i et plafond ALTCmax i- Lorsqu'un couloir d'approche est imposé pour l'accès à un point de destination, un obstacle virtuel interdit de survol, de forme filaire est utilisé pour constituer des barrières en forme de nasse forçant la transformée de distance à ne considérer que des trajectoires dont la projection latérale passe effectivement par la projection latérale du couloir d'approche imposé. Les éléments de la base de données d'élévations du terrain appartenant à l'obstacle virtuel interdit de survol ont alors pour attributs de contrainte de réglementation ceux d'une zone prohibée, tandis que ceux appartenant au couloir d'approche imposé et à son seuil d'accès ont, pour attributs de contrainte de réglementation, des attributs de plafond et de plancher d'altitude ALTCmin o> ALTCmax o convergeant vers l'élévation du point de destination et respectant la pente imposée dans l'axe longitudinal du couloir d'approche de manière à forcer la transformée de distance à ne considérer, parmi les trajectoires se projetant sur la projection latérale d'un couloir d'approche que celles passant effectivement par le couloir d'approche et respectant sa pente. La figure 7 montre un exemple d'obstacle virtuel interdit de survol, de forme filaire. Les éléments de la base de données d'élévations du terrain appartenant à cet obstacle virtuel sont repérés, sur une grille de localisation utilisée par la base de données d'élévations du terrain, par un attribut d'autorisation de propagation porté à la valeur P correspondant à une interdiction de propagation. Ils entourent l'ensemble formé par un point de destination C de latitude LATc et de longitude LONGc , son couloir imposé d'approche, de cap TRKc et de longueur De, dont l'axe longitudinal et le sens de parcours sont repérés par une flèche et le secteur angulaire d'accès au couloir d'approche. Pour tenir compte des capacités limitées en virage de l'aéronef, les extrémités de l'obstacle virtuel de forme filaire sont retournées sur elles-mêmes vers l'extérieur, de manière à former de chaque côté du secteur angulaire d'accès au couloir d'approche, des boucles Le et Rc à contourner dont la surface intérieure est également interdite de survol. Ces boucles peuvent être circulaires, avec un rayon HLD_T répondant à la relation : GS2 HLD T = gxtan(HLD_B)
g étant l'accélération de la pesanteur, GS étant la vitesse sol de l'aéronef et
HLD_B la valeur maximale acceptée pour l'angle de roulis pris en virage par l'aéronef. La figure 8 montre un autre exemple d'obstacle virtuel de forme filaire qui couvre sur une plus grande longueur les côtés du secteur angulaire d'accès à un couloir d'approche. Les figures 9a, 9b et 9c illustrent, en trois dimensions et en projections latérale et horizontale, un couloir d'approche d'une piste d'atterrissage. Celui-ci a une forme conique allant en se rétrécissant au fur et à mesure du rapprochement de la piste. Le respect, par la transformée de distance, de son profil latéral visible à la figure 9b est le fait d'un obstacle virtuel interdit de survol, de forme filaire, tandis que celui de son profil vertical montré la figure 9c est le fait des attributs de plancher et plafond d'altitude associés aux éléments de la base de données d'élévations du terrain sur lesquels se projette le couloir d'approche. Les différents attributs de contrainte de réglementation associés aux éléments de la base de données d'élévations du terrain et les obstacles virtuels de forme filaires sont pris en compte par la transformée de distance par propagation lors de l'analyse systématique, par un masque de chanfrein, des pixels de l'image formée d'éléments d'une base de données d'élévations du terrain appartenant à la région cartographiée. Le masque de chanfrein utilisé par la transformée de distance par propagation peut être de dimensions quelconques. Il est avantageusement, de dimensions 3X3 ou 5X5. La figure 10 montre les points du voisinage mis en cause lors d'une analyse par un masque de chanfrein de dimension 3X3 selon la méthode parallèle. Ces points sont les quatre voisins C0-1, C0ι, C-ιo, C10 les plus proches du point en analyse Coo> soit sur la même ligne, soit sur la même colonne, les quatre voisins C- , CM, CH, CM les plus proches du point en analyse Coo sur les deux diagonales et les huit voisins C- -2, C-2-ι, C.
21, C- 2, Cι2, C21, C2.ι, Cι-2 les plus proches du point en analyse Coo tout en restant en dehors de sa ligne, de sa colonne et de ses diagonales. Selon la méthode séquentielle, le masque de chanfrein est considéré par parties : - une partie supérieure (figure 3a) rassemblant : les deux points voisins C0-ι, Cι0 les plus proches du point en analyse Coo, soit sur la même ligne, soit sur la même colonne, les deux points voisins C11, CM les plus proches du point en analyse Coo sur les deux diagonales et les quatre points voisins Cι2, C2ι, C2-ι, Cι-2 les plus proches du point en analyse C0o tout en restant en dehors de sa ligne, de sa colonne et de ses diagonales, et - une partie inférieure (figure 3b) rassemblant : les deux points voisins Coi, Cι0 les plus proches du point en analyse Coo, soit sur la même ligne, soit sur la même colonne, les deux points voisins C- ι.ι, C-ιι les plus proches du point en analyse Coo sur les deux diagonales et les quatre points voisins C.1-2, C.2-ι, C-2ι, C-12 les plus proches du point en analyse C0o tout en restant en dehors de sa ligne, de sa colonne et de ses diagonales. Une manière de procéder à l'analyse d'un point Py par le masque de chanfrein, selon la méthode parallèle, est illustrée par l'organigramme logique de la figure 11. Celle ci consiste : - au cours d'une première étape 20 à repérer les coordonnées i, j en latitude et longitude du point d'image Py soumis à l'analyse et placé au centre du masque de chanfrein à la position C0o, et lire les attributs de contrainte de réglementation associés à ce point Pg, ces attributs : PROP, ALTC, MARGHc, ALTCM|N 0, ALTCMAX O, ALTCMIN 1, ALTCMAX 1, etc. pouvant être présents ou non, - au cours d'une deuxième étape 21 à repérer, pour démarrer la scrutation, un point particulier Pv du proche voisinage du point en analyse Py, préférablemeπt un point de l'image à la périphérie du masque de chanfrein, par exemple le point à la position C.2ι, - au cours d'une troisième étape 22 à procéder au traitement de la propagation depuis le point Pv en scrutation, traitement qui sera détaillé par la suite relativement à la figure 12, en fonction du résultat du traitement de la propagation, soit : - au cours d'une quatrième étape 23 à tester si les propagations depuis tous les points du proche voisinage de la position Coo répertoriés dans le masque de chanfrein ont été traitées, - au cours d'une cinquième étape 24 à changer de point d'image Py en analyse lorsque toutes les propagations depuis les points du proche voisinage répertoriés dans le masque de chanfrein ont été testées, et - au cours d'une sixième étape 25, à changer de point scruté Pv et à reboucler sur la troisième étape 22 lorsqu'il apparaît que toutes les propagations depuis les points du proche voisinage répertoriés dans le masque de chanfrein n'ont pas été testées, soit : - aller directement à la cinquième étape 24 de changement du point d'image Py en cours d'analyse.
Le test de fin de scrutation de tous les points du proche voisinage, répertoriés par le masque de chanfrein effectué à la quatrième étape 23 peut se faire sur la valeur maximale d'un indice auxiliaire de dénombrement de ces points qui peuvent être toujours sélectionnés tour à tour, selon le même ordre, par exemple, en reprenant l'indexation de la figure 10 : C-2ι, C-12, C12, C2ι, C2-1, Cι-2, C.ι-2, C-2-ι, C-1- , C-n, Cn, Cι„ι, C0-1, C.10, C01,
La manière de procéder à l'analyse d'un point Py par le masque de chanfrein, selon la méthode séquentielle s'en déduit simplement en adaptant la scrutation aux points du voisinage de la partie supérieure puis de la partie inférieure du masque de chanfrein. La figure 12 donne un exemple de traitement effectué lors de l'application du masque de chanfrein à un pixel Py ou point but, pour estimer sa distance pour un aéronef ayant un profil vertical de trajectoire imposé et des contraintes et limitations de survol imposées par la réglementation aérienne. Le point but considéré Py est placé dans la case centrale du masque de chanfrein. Pour chaque point voisin P qui entre dans les cases de la partie considérée du masque de chanfrein, totalité du masque ou partie supérieure ou inférieure, le traitement consiste à : - tester, (étape 30) l'attribut PROP du point but Py en analyse, ou s'il n'est pas présent, l'attribut ALTc pour connaître s'il existe une interdiction de propagation (attribut PROP à la valeur d'interdiction P ou attribut ALTc à la valeur infinie), si une interdiction de propagation est détectée : - interdire la propagation (étape 31) et changer de point en analyse Pvy (passage à l'étape 24 du diagramme logique de la figure 11 ), si aucune interdiction de propagation n'est détectée - lire (étape 32) l'élévation Ey du point en analyse P da ns la base de données d'élévations du terrain, - déterminer (étape 33) au moins un couple de seuils d'altitude min SMIN k. SMAX à partir de la valeur d'élévation lue et des attributs de contrainte de réglementation existants : MARGHC, ALTC, ALTCMIN O, ALTCMAX O, ALTCMIN 1, ALTCMAX I, etc., le seuil SMIN O étant pris égal à la valeur de l'élévation augmentée de celle de l'attribut MARGHC OU à la plus forte des valeurs de l'élévation et de l'attribut ALTc lorsque l'un des deux attributs MARGHC OU ALTc existe et les seuils SMIN k et SMAX k étant pris égaux aux attributs ALTCMIN k, et ALTCMAX k, lorsqu'ils existent, - lire (étape 34) l'altitude prévisible APV affectée au point voisin au point voisin scruté Pv, - lire ( étape 35) la distance estimée Dv du point voisin Pv, - lire (étape 36) le coefficient CXY du masque de chanfrein correspondant à la case occupée par le point voisin scruté Pv, - calculer (étape 37) la distance propagée DP correspondant à la somme de la distance estimée Dv du point voisin scruté Pv et du coefficient CXY affecté à la case du masque de chanfrein occupée par le point voisin Pv: Dp = Dy + C„ , - calculer (étape 38) l'altitude propagée AP de l'aéronef à partir de l'altitude prévisible APV affectée au point voisin scruté Pv et du profil vertical de vol PV : Ap = Apy +PV(Çxr) ou directement à partir de la distance DP si le profil vertical imposé à la trajectoire de l'aéronef est défini en fonction de la distance parcourue PV(DP) et prend implicitement en compte le temps de parcours ou encore indirectement par l'intermédiaire du temps de parcours si le profil vertical imposé à la trajectoire de l'aéronef est défini par une vitesse de changement d'altitude,
- tester (étape 39) si l'altitude propagée vérifie l'une des inégalités : Sϋmk + ≤ Ap ≤ SMAX k Δ étant une marge de sécurité et k étant un indice repérant les couples disponibles d'attributs de contrainte de réglementation ALTCMIN k, ALTCMAX kune inégalité n'est vérifiée à l'étape précédente 39 :
- interdire (étape 42) la propagation et changer de point voisin Pv scruté (passage à l'étape 23 du diagramme logique de la figure 11),e des inégalités est vérifiée à l'étape 39 :
- lire (étape 40) la distance Dy préalablement affectée au point Py en cours d'analyse par le masque de chanfrein,
- comparer (étape 41 ) la distance propagée DP avec la distance Dy préalablement affectée au point Py en cours d'analyse par le masque de chanfrein,
- si la distance propagée DP est supérieure à la distance Dy préalablement affectée au point Py en cours d'analyse par le masque de chanfrein, passer à l'étape 42 d'interdiction de propagation et de changement de point voisin scruté et de là, à l'étape 23 du diagramme logique de la figure 11 , et
- si la distance Dy préalablement affectée au point Py en cours d'analyse par le masque de chanfrein est inférieure à la distance propagée DP affecter (étape 43) au point Py en cours d'analyse par le masque de chanfrein la distance propagée DP et l'altitude propagée AP et changer de point voisin scruté (passage à l'étape 23 du diagramme logique de la figure 11). En résumé, la propagation d'une distance DP depuis un point voisin répertorié dans le masque de chanfrein n'est autorisée qu'à deux conditions : - L'altitude propagée associée AF doit être supérieure à un seuil d'altitude minimale SMIN et éventuellement inférieure à un seuil d'altitude maximale SMAX K lorsqu'un tel seuil existe et - La distance propagée DP doit être inférieure à la distance préalablement affectée au point visé par la propagation. Lorsqu'il n'y a pas de contrainte de réglementation aérienne, le seuil d'altitude minimale SMIN k est l'élévation du point considéré figurant dans la base de données d'élévations du terrain. Lorsque le point considéré appartient à une zone prohibée dont le survol est interdit, le point considéré est soit doté d'un attribut de contrainte de réglementation PROP interdisant toute propagation, soit d'un seuil d'altitude minimale SMIN k porté à une valeur infinie ou à tout le moins inaccessible pour l'aéronef. Lorsque le point considéré appartient à une zone réglementée avec hauteur minimale de survol, le seuil d'altitude minimale SMIN k est la somme de l'élévation du point considéré figurant dans la base de données d'élévations du terrain et d'un attribut de contrainte de réglementation MARGHC associé au point considéré et correspondant à une marge minimale de hauteur imposée. Lorsque le point considéré appartient à une zone réglementée avec altitude minimale de survol, le seuil d'altitude minimale SMIN k est la plus forte des valeurs de l'élévation du point considéré et de l'altitude minimale imposée figurant dans un attribut de contrainte de réglementation ALTc associé au point considéré. Lorsque le point considéré appartient à une zone réglementée interdite de survol en dehors de tranches d'altitude définies par des planchers et plafonds d'altitude, des couples d'attributs de contrainte de réglementation ALTCMIN k, ALTCMAX k sont associés au point considéré et pris pour seuils d'altitude minimale SMIN k et SMAX k- Enfin, pour les points de destination à couloir d'accès imposé, des obstacles virtuels interdits de survol contraignent la transformée de distance à ne considérer pour ces points, que les trajets passant par le couloir d'accès imposé.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'estimation des distances des points d'une carte extraite d'une base de données d'élévations du terrain, par rapport à un aéronef soumis d'une part, à des contraintes dynamiques d'altitude lui interdisant le franchissement de certains reliefs trop élevés de la carte dont la configuration varie en fonction du profil vertical de vol qui lui est imposé et d'autre part, à des contraintes et restrictions provenant de la réglementation de la navigation aérienne ; la base de données d'élévations du terrain renfermant un ensemble de points repérés chacun par une élévation, une latitude et une longitude, et correspondant au maillage régulier d'une grille de localisation ; ledit procédé mettant en œuvre, sur l'image constituée par les éléments de la base de données qui correspondent à la carte et sont disposés en lignes et colonnes par ordres de valeurs de latitude et de longitude, une transformée de distance par propagation assimilant les distances des différents points de l'image par rapport à un point source placé près de l'aéronef, aux longueurs des trajets de rejointe les plus courts compatibles avec les contraintes dynamiques d'altitude de l'aéronef, et étant caractérisé en ce que ne sont considérés par la transformée de distance par propagation que les trajets de rejointe respectant également les contraintes et restrictions de navigation aérienne.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les contraintes et restrictions de navigation aérienne sont traduites en contraintes locales d'altitude (MARGHC, ALTC, ALTCMIN k, ALTCMAX k) pour chaque point de la base de données d'élévations du terrain, la transformée de distance par propagation ne considérant que les trajets de rejointe accessibles de l'aéronef, dont tous les points satisfont aux contraintes locales d'altitude.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la transformée de distance par propagation propage sur les points de l'image constituée par des éléments de la base de données d'élévations du terrain, les altitudes que prendrait l'aéronef en ces points après avoir parcouru des trajets de rejointe de longueurs minimales en respectant son profil vertical de vol, dites altitudes propagées (AP), et des mesures de distance depuis l'aéronef dites distances propagées (D ), une distance propagée (DP) en un point n'étant prise en compte pour une estimation de distance que si l'altitude propagée associée (AP) est supérieure à l'élévation (Ey) du point considéré figurant dans la base de données d'élévations du terrain et respecte les contraintes locales d'altitude (MARGHC, ALTC, ALTCMIN k, ALTCMAX k)-
4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les contraintes locales d'altitude en chaque point de la base de données d'élévations du terrain sont exprimées par des attributs d'altitudes minimale (ALTc, ALTCMIN) et maximale (ALTCMAX) autorisées, associés à la valeur d'élévation du terrain (Ey) en ce point.
5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les points de la base de données d'élévations du terrain sont affectés d'un attribut binaire de propagation (PROP) autorisant ou non, en fonction de sa valeur, la propagation au point considéré de la transformée de distance par propagation.
6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que des contraintes locales d'altitude sont associées aux points de la base de données d'élévations du terrain pour créer des obstacles virtuels de forme filaire autour des ensembles formés par des points de destination uniquement accessibles par des couloirs imposés par la réglementation aérienne, leurs couloirs imposés d'accès et les côtés des secteurs angulaires d'accès à ces couloirs, lesdits obstacles virtuels de forme filaire constituant autour de ces points, des barrières de guidage en forme de nasse, forçant la transformée de distance par propagation à ne considérer que des trajectoires de rejointe passant effectivement par les couloirs d'accès imposés.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les extrémités des obstacles virtuels de forme filaire sont retournées vers l'extérieur en forme de boucles (Lc, Rc) et constituent, à l'entrée des couloirs d'accès, des ronds-points latéraux d'accès tenant compte du rayon de virage limité de l'aéronef.
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que des attributs binaires de propagation (PROP) de valeur non autorisée sont associés aux points de la base de données d'élévations du terrain appartenant aux obstacles virtuels de forme filaire.
9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que des attributs d'altitude minimale imposée (ALTCMIN) de valeur infinie sont associés aux points de la base de données d'élévations du terrain appartenant aux obstacles virtuels de forme filaire.
10. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la transformée de distance par propagation n'analyse un point de l'image constituée par des éléments de la base de données d'élévations du terrain qu'après avoir vérifier qu'il ne lui est pas associé un attribut de propagation (PROP) de valeur non autorisée (P).
11. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la transformée de distance prend en considération en un point, la plus forte de la valeur d'élévation (Ey) et de la valeur d'altitude minimale imposée, en lieu et place de l'élévation (Ey) du point.
12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsqu'un attribut d'altitude maximale autorisée (ALTCMAX k) est associé à un point de la base de données d'élévations du terrain et que la transformée de distance par propagation propage sur les points de l'image constituée par des éléments de la base de données d'élévations du terrain, une altitude (AP) qui est celle que prendrait en ce point l'aéronef après avoir parcouru un trajet de rejointe de longueur minimale en respectant son profil vertical de vol, et une mesure distance (DP) depuis l'aéronef, la distance propagée (DP) en un point n'est prise en compte pour une estimation de distance que si l'altitude propagée associée (AP) est supérieure à l'élévation (Ey) du point considéré figurant dans la base de données d'élévations du terrain et inférieure à la valeur de l'attribut d'altitude maximale autorisée (ALTCMAX k).
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