EP3866136B1 - Method and system to assist with navigation for an aircraft by detecting maritime objects in order to implement an approach flight, hovering or landing - Google Patents

Method and system to assist with navigation for an aircraft by detecting maritime objects in order to implement an approach flight, hovering or landing Download PDF

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EP3866136B1
EP3866136B1 EP20210031.9A EP20210031A EP3866136B1 EP 3866136 B1 EP3866136 B1 EP 3866136B1 EP 20210031 A EP20210031 A EP 20210031A EP 3866136 B1 EP3866136 B1 EP 3866136B1
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EP
European Patent Office
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aircraft
tracked
target point
movements
positions
Prior art date
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EP20210031.9A
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German (de)
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EP3866136A1 (en
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François-Xavier Filias
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Airbus Helicopters SAS
Original Assignee
Airbus Helicopters SAS
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Publication date
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    • G08G5/00Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/0017Arrangements for implementing traffic-related aircraft activities, e.g. arrangements for generating, displaying, acquiring or managing traffic information
    • G08G5/0021Arrangements for implementing traffic-related aircraft activities, e.g. arrangements for generating, displaying, acquiring or managing traffic information located in the aircraft
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08GTRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/0073Surveillance aids
    • G08G5/0078Surveillance aids for monitoring traffic from the aircraft
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08GTRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/02Automatic approach or landing aids, i.e. systems in which flight data of incoming planes are processed to provide landing data
    • G08G5/025Navigation or guidance aids
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08GTRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/04Anti-collision systems
    • G08G5/045Navigation or guidance aids, e.g. determination of anti-collision manoeuvers

Definitions

  • the present invention relates to the field of navigation aids for aircraft and in particular aircraft.
  • the present invention relates to a method and a system for aiding navigation for an aircraft by detecting maritime objects for the purpose of an approach flight, hovering or landing as well as a aircraft equipped with such a system.
  • the present invention is particularly intended for rotary wing aircraft, also referred to as “rotorcraft”.
  • a rotary wing aircraft has the advantage of being able to perform stationary flights and land on landing areas of reduced dimensions designated for example "heliport" when they are located on land and more generally "helipad".
  • a helipad can in particular be a landing area located for example on a ship or on a fixed or floating maritime platform such as an offshore oil platform.
  • a helipad can possibly also be used by other types of aircraft capable of performing substantially stationary flights and substantially vertical landings.
  • a helipad at sea, or more generally on a water surface can then be mobile on the one hand following the movements of the water surface and the waves and on the other hand following the movements of the ship or the platform. -oil form on which the helipad is located.
  • An aircraft can thus land on a static or mobile helipad, or hover above a ship or maritime platform.
  • a pilot of the aircraft can use visual information to make an approach and position itself in relation to the vessel, maritime platform or helipad.
  • This visual information includes in particular the position and movements of the ship or the maritime platform as well as the potentially dangerous elements of this ship or the maritime platform and likely to constitute an obstacle, such as a mast, a crane. , an upper part of drilling or even a wind turbine for example.
  • This visual information may also relate to the position and movements of other ships or other maritime platforms located near the target. This visual information allows the pilot to guide the aircraft to the helipad or to the hover position while avoiding collisions with potentially dangerous elements.
  • ships and/or maritime platforms may be more or less visible depending on climatic conditions, the presence of clouds or smoke for example or even at night.
  • the movements of the ship or the maritime platform due to water movements can be amplified in the event of bad weather conditions generating, for example, violent wind and strong waves.
  • Visual information can be acquired and taken into account only by the pilot of the aircraft without assistance. The aircraft is then piloted visually. The specific movements of the moving elements due to water movements can be difficult to take into account and anticipate by the pilot of the aircraft and as such constitute potential dangers for the maneuvers of the aircraft.
  • Certain aircraft include a pilot assistance device equipped with one or more obstacle detection devices and/or one or more image acquisition systems combined with an image processing system in order to detect obstacles.
  • fixed and/or mobile elements present in the environment of the aircraft, and in particular ships, maritime platforms and helipads.
  • the document EP 3125213 describes an on-board system for identifying moving helipads.
  • This system allows the display of the position of the helipads present in the environment of an aircraft as well as information relating in particular to its movements and its attitude, namely its roll and pitch angles. All of this information can be extracted from a field database, extracted from images captured via detection devices, such as a camera, a radar type or LIDAR type device for designation in English “Light Detection And Ranging”, for example, or be retrieved via a communication device.
  • the document EP 3270365 describes a device for assisting the piloting of an aircraft for carrying out an approach phase in view of a landing on a landing zone.
  • This device comprises at least one camera capturing images of the environment and a system for processing these images making it possible to identify at least one landing zone.
  • an approach flight instruction towards an identified landing zone is determined. The approach flight can then be carried out automatically by the aircraft.
  • the document EP 2515285A1 describes a method of assisting the piloting of an aircraft for landing on a helipad, in particular located on a platform at sea.
  • This assistance method allows the display on a display screen of the platforms and helipads captured by an acquisition means, for example a digital camera or a LIDAR type device.
  • This assistance method suggests identifying, by a system for processing the captured images, the known platforms using a database and attributes specific to each platform, for example means of support of a supporting structure of the platform, elements extending in elevation from the supporting structure and/or the position of one or more flames directly above the supporting structure...
  • the prior art still includes the document US 2016/0284222 describes a radio navigation receiver for an aircraft capable of establishing a trajectory of the aircraft towards a platform or a point of interest.
  • This receiver can use an instrument landing system and/or a VOR system for “VHR Omni-Ranging”.
  • This receiver can also use an AIS type system possibly combined with a meteorological radar to detect obstacles, such as ships, platforms or lighthouses and determine their positions and possible speeds.
  • the navigation receiver may also include a satellite location receiver to determine the position and speed of the aircraft. A pilot of the aircraft may select an object of interest toward which a trajectory may be established.
  • this method comprises a step of consolidating the trajectory of the aircraft by determining in particular the current position of the platform and a securing step determining the position and speed of the objects located in a surveillance zone. A representation of the trajectory and the detected objects is displayed on a screen.
  • the document FR 3061343 describes a system for assisting the landing of a rotary-wing aircraft on a maritime platform.
  • the landing assistance system suggests, based on a representation of the area flown over, to continue the flight, interrupt it or modify the approach parameters of the aircraft, in particular the axis of flight. approach and/or approach distance.
  • the technological background of the invention includes in particular the documents WO 2018/182814 , EP 2824529 And US 2018/0211549 .
  • the document WO 2018/182814 describes a system for protecting a flight envelope of an aircraft by checking the conformity of the trajectories envisaged for the aircraft with respect to the flight envelope of the aircraft.
  • the document EP 2824529 describes a method and a device for issuing alerts for terrain avoidance for a rotary wing aircraft by generating an alert in the event of potential collisions between potential trajectories of an aircraft with the ground and/or obstacles outside ground.
  • the positions of the ground and above-ground obstacles are extracted from a database.
  • the document US 2018/0211549 describes an air traffic management method comprising determining the position of an aircraft and receiving the positions of other aircraft. Then, a risk of collision between this aircraft and one or more other aircraft can be detected and an avoidance action instruction for the aircraft can be generated to avoid the collision.
  • a risk of collision between two aircraft can be proven for example when there is a risk of collision between two cylindrical safety envelopes defined respectively around each aircraft.
  • the present invention set out in the attached set of claims, then relates to a method and a navigation aid system for an aircraft by detection of fixed and mobile maritime objects with a view to an approach flight in the direction of a maritime object, a landing on a helipad at sea or the achievement of a hovering flight above a ship or a maritime platform making it possible to overcome the limitations mentioned above.
  • the present invention also relates to an aircraft equipped with such a system.
  • the present invention is particularly intended for rotary wing aircraft.
  • the present invention may also be intended for any type of aircraft capable of performing substantially stationary flights and substantially vertical landings.
  • the term "object” is subsequently used to designate a construction or a maritime vehicle located at sea or on any surface of water, for example a lake or a river
  • a maritime vehicle can in particular be a ship
  • a maritime construction can be a maritime platform or even a wind turbine for example.
  • the term “sea” is used generally to designate a surface of water and can as such be replaced by any surface of water, in particular a lake or a river.
  • the present invention therefore aims, on the one hand, to detect fixed and mobile maritime objects, such as ships or maritime platforms as well as possibly a helipad, in the environment of the aircraft and, on the other hand, on the other hand, to carry out a particular flight phase of the aircraft in relation to such an object, for example an approach flight towards an objective point, a hovering flight above an object or a landing on a helipad at sea, taking into account these objects and their possible movements.
  • fixed and mobile maritime objects such as ships or maritime platforms as well as possibly a helipad
  • the location device includes for example a GNSS satellite location device for the English language designation “Global Navigation Satellite System”.
  • the inertial unit includes, for example, an AHRS type device for the English language designation “Attitude and Heading Reference System”.
  • the computer can for example be dedicated to carrying out this method according to the invention or shared with other functions of the aircraft and integrated as such into an avionics system of the aircraft.
  • the calculator may include for example at least one processor and at least one memory, at least one integrated circuit, at least one programmable system or at least one logic circuit, these examples not limiting the scope given to the expression "computer" .
  • the memory can for example store one or more segments of codes or algorithms in order to carry out the method according to the invention as well as one or more databases.
  • the method according to the invention makes it possible to detect and identify, in a surveillance zone at sea towards which the aircraft is likely to be heading, any fixed or moving object and to follow the movements of at minus some of these objects after their selection.
  • These objects may include a ship at anchor or in progress, a platform, for example fixed or floating, or any object likely to be located at sea and may in particular constitute a danger to the flight of the aircraft.
  • the step of monitoring the surveillance zone at sea is carried out via at least one detection system. This step is carried out during the flight of the aircraft.
  • the step of detecting at least one object in the surveillance zone and estimating its position relative to the aircraft is carried out via said at least one detection system.
  • the step of detecting at least one object in the monitoring zone and estimating its position can be carried out simultaneously with the monitoring step or after this monitoring step.
  • a detection system allows both the surveillance of the surveillance zone at sea, the detection of at least one fixed or mobile object and the estimation of the position of each detected object relative to the aircraft.
  • a detection system may include at least one electromagnetic, optical or even acoustic detector.
  • a detection system may for example comprise a radar type detection device, at least one ultrasonic type detection device, at least one LIDAR type detection device or at least one LEDDAR type detection device for the English language designation “LED Detection And Ranging” and/or at least one infrared detection device.
  • a radar or ultrasonic type detection device uses, for example, waves, while a LIDAR , LEEDAR or infrared type detection device uses a beam of light.
  • a detection system can also include a camera and a computer.
  • a camera may for example be a camera providing two-dimensional images or a three-dimensional camera.
  • a detection system can also include several cameras and a computer in order to construct, via the computer and from the two-dimensional images provided by each camera, a three-dimensional image of the environment of the aircraft and the maritime objects.
  • the calculator makes it possible to analyze the images provided by the camera(s), by known processes of image analysis and shape recognition for example, in order, on the one hand, to detect objects and, on the other hand , to determine the position, movements and speed of each detected object.
  • one or more cameras associated with a computer can be considered as a detection device in their own right.
  • This computer can be dedicated to the detection system or be shared for example for the implementation of the method according to the invention or even with other functions of the aircraft.
  • a radar, ultrasound, LEDDAR or LIDAR type detection device generally integrates a calculation unit making it possible to directly and quickly process the information captured and can detect an object and provide almost instantly and precisely its position, or even its movements and its speed.
  • the dimensions of the surveillance zone are defined by the installation of said at least one detection system on the aircraft as well as by and its range.
  • a surveillance zone can for example be formed for the entire area located around the aircraft over a predetermined distance equal to the range of each detection system used, for example of the order of several hundred meters to several kilometers.
  • a surveillance zone can also be limited to a sector located for example at the front of the aircraft, having a predetermined sector angle and length.
  • a detection device can have long detection ranges, typically greater than one kilometer.
  • a radar-type detection device as well as certain optical cameras make it possible to cover such long ranges.
  • a detection device can have medium or short detection ranges, typically less than one kilometer.
  • a calculator integrated into the detection system can analyze the information provided to one or more detection devices and/or by one or more cameras using, for example, known methods of information processing and/or data analysis. images in order to detect the presence of one or more objects and to estimate their respective positions relative to the aircraft, namely in a local landmark linked to the aircraft subsequently designated “aircraft landmark”.
  • the presence of an object is detected and its position relative to the aircraft is estimated by at least one detection device. detection possibly aided by a computer, each detection device being arranged on the aircraft.
  • the position of an object can be estimated from the information provided by a single detection device or by combining the information provided by several detection devices of the same type or of different types.
  • a step of selecting at least one object to be tracked and an objective point on an object to be tracked is carried out.
  • This selection can in particular be carried out manually by an occupant of the aircraft, for example a pilot or a co-pilot, or automatically.
  • This selection of at least one object to follow makes it possible, for example, to select objects potentially dangerous for the flight of the aircraft and/or located near the objective point towards which the aircraft is going to head, or even a helipad on which is the objective point and on which the aircraft can consider landing.
  • the objective point is a specific point of an object towards which the aircraft will head according to a particular flight phase by carrying out, for example, an approach flight towards the objective point, a landing on this objective point or else a hover above this objective point.
  • the step of determining the position and attitude of the aircraft is then carried out via the location device making it possible in particular to provide the position and/or speed of the aircraft and via the inertial unit providing the attitude of the aircraft.
  • the tracking device can simultaneously provide the position and speed of the aircraft in a terrestrial reference frame.
  • the location device can also provide only the position of the aircraft in the terrestrial reference frame, its speed being able to be calculated from successive positions of the aircraft, for example over the sliding duration or any other duration.
  • the location device can only provide the speed of the aircraft 1 in the terrestrial reference frame, the position of the aircraft 1 then being calculated by integration of this speed.
  • the attitude of an aircraft includes in particular a roll angle and a pitch angle of the aircraft.
  • An inertial unit can measure, for example, the accelerations of the aircraft in three dimensions and deduce from this by a double derivation the roll and pitch angles of the aircraft.
  • the position and attitude of the aircraft are determined in a terrestrial reference frame.
  • the positions and attitude of the aircraft determined successively are stored for example in a computer memory.
  • the terrestrial reference can for example be a local geographical reference or an absolute reference (L, G, Z).
  • the location device includes for example a GNSS satellite location device for the English language designation “Global Navigation Satellite System”.
  • the inertial unit includes, for example, an AHRS type device for the English language designation “Attitude and Heading Reference System”.
  • the location device may also include a device for measuring a radio height Z of the aircraft relative to the surface of the water overflown by the aircraft, making it possible on the one hand to detect the surface of the water and on the other hand to measure a generally vertical distance, namely a height, between the aircraft and said surface of the water.
  • a device for measuring a radio height Z is for example a radio altimeter or an altimeter radar.
  • the step of determining the positions and movements of each object and the objective point relative to the aircraft is carried out only for the objects to be followed and the objective point via said at least one detection system. These movements include in particular variations in the roll and pitch angles as well as a variation in the height of each object due in particular to movements of the sea surface and waves. In addition, this step is carried out over a generally predetermined sliding duration, for example a duration of 2 to 4 seconds.
  • the positions and movements of each object to be followed and of the objective point are determined during this sliding duration in the terrestrial reference frame and are stored in a computer memory for example.
  • the variation in height of an object is constituted by the variation, over the sliding duration, of the position of a point of the object in a substantially vertical direction or in elevation of a reference, for example the terrestrial reference or the aircraft marker.
  • This variation in height can also be equal to an average value of several measurements of such a variation in the position of several points of the same object.
  • the variations in the roll and pitch angles of each object are constituted by the angular variations, over the sliding duration, of a point of the object around respectively the roll and pitch axes of the object.
  • These variations in roll and pitch angles are equal to average values of several measurements of angular variations of several points of the same object.
  • sliding duration means that the determination step is sequenced according to a frequency of execution independently of this sliding duration and without waiting for the end of a sliding duration. For example, every 0.5 seconds, a determination step is carried out for a sliding duration of 2 to 4 seconds.
  • the step of determining the positions and movements of each object to be tracked and of the objective point can be carried out identically whatever the particular flight phase, using information provided by the detection system and applying the same algorithm. independently of the particular flight phase in order to determine positions and movements of each object relative to the aircraft.
  • the step of determining the positions and movements of each object to be followed and of the objective point can apply a specific algorithm depending on the particular flight phase envisaged in order to in particular that the precision of these positions and these movements of each object to be followed and of the objective point is adapted to this particular phase of flight.
  • this determination step can use one or more Hough transforms to obtain precise positions and movements.
  • the estimation step can include a reconstruction of the rectilinear high points characteristic of each identified object using one or more Hough transforms with threshold logic in order to ensure the validity of the information. provided by said at least one detection device.
  • the step of determining the positions and movements of each object to be tracked and of the objective point can use one or more different detection devices that the detection system includes depending on the phase of detection. particular to achieve.
  • one or more cameras associated with an image analysis process and/or a radar-type detection device, constituting long-range detection devices can be used. when the particular flight phase is an approach flight.
  • at least one LIDAR type detection device possibly combined with one or more cameras, constituting short or medium range detection devices, can be used when the particular flight phase is a landing phase or a hover.
  • the step of transferring the positions and movements of each object to be followed as well as the position and movements of the objective point previously determined during the sliding duration relative to the aircraft, namely in an aircraft reference frame, is carried out this aircraft reference to the local land reference.
  • This transfer uses the successive positions and attitude of the aircraft stored in the memory. Such a transfer is carried out in a known manner.
  • each security envelope is carried out from the positions and movements of each object to be tracked in the local terrestrial reference frame.
  • Each security envelope is thus estimated by taking into account the positions and movements of each object to be followed previously determined during the sliding duration and transferred to the local terrestrial reference frame.
  • Each safety envelope includes all the characteristic elements of the maritime object, in particular potentially dangerous elements likely to constitute an obstacle to the flight of the aircraft, such as a mast, a crane, an upper drilling part or a wind turbine for example.
  • the step of estimating a security envelope around each object to be tracked is carried out by constructing a three-dimensional security envelope.
  • the security envelope is built around a profile of the object and therefore takes into account variations in height and attitude of the object over the sliding period.
  • the object profile is constructed for average values of height and attitude of the object over the sliding time using the measured heights induced by the observed movements of the sea as well as by the movement of the object himself.
  • the safety envelope is for example constructed by a three-dimensional extrapolation taking into account the translations of the object, namely variations in heights and horizontal positions, and the rotations of the object, namely variations in roll angles. and pitching, detected during the sliding duration.
  • the step of carrying out a particular flight phase of the aircraft relative to the objective point is carried out while respecting a safety distance with respect to the safety envelopes of each object to be followed.
  • the particular flight phase of the aircraft can be carried out in safety with respect to maritime objects located on the trajectory of the aircraft, in particular with respect to objects likely to be dangerous for the aircraft during the particular flight phase.
  • This security is ensured through security envelopes which advantageously take into account the movements of each object to be tracked.
  • the particular flight phase of the aircraft relative to the objective point may for example be an approach flight in the direction of the objective point making it possible to approach the objective point at a preestablished distance of less than one kilometer, for example between 100 and 200 meters.
  • the particular flight phase of the aircraft relative to the objective point can also be a landing phase on the objective point then formed by a helipad for example or a stationary flight phase above the objective point formed by a helipad or any point of an object in order to carry out, for example, a helicopter hoist, a rescue or resupply operation, etc.
  • the particular flight phase may also combine two distinct flight phases.
  • the particular flight phase may initially include an approach flight towards the objective point up to a pre-established distance from the objective point, then secondly a landing phase on the objective point or else a hovering phase above the objective point.
  • the choice of the particular flight phase can be defined via an input interface, for example before takeoff of the aircraft or in flight, for example during the step of selecting at least one object to follow. and the objective point.
  • the height of the hover above the objective point is variable depending on the type of operation to be carried out. This height can therefore be defined for example when choosing the particular flight phase.
  • the method of aiding navigation for an aircraft by detecting fixed and mobile maritime objects may further include one or more of the following characteristics, taken alone or in combination.
  • the display of the security envelopes attached respectively to the objects to be tracked and of the objective point is carried out on at least one display device of the aircraft.
  • a device of visualization is for example a screen arranged on the dashboard of the aircraft and can display only the safety envelopes and the objective point.
  • Such a display device can also display an image of the objects to be tracked, captured for example by a camera of the detection system or a camera independent of the detection system.
  • the security envelopes and the objective point are then displayed superimposed on this image, in particular superimposed in relation to the objects to be followed.
  • a display device can also be a head-up display, for example a visor of a helmet or even a part of the windshield of the aircraft.
  • the pilot of the aircraft has direct vision of the objects to be followed.
  • the display of the security envelopes and the objective point are then displayed superimposed on this view of the pilot, in particular superimposed in relation to the objects to be followed.
  • the display step thus allows an occupant of the aircraft, and the pilot or co-pilot in particular, to advantageously visualize the objective point and each object to be followed with the safety envelope attached to this object, taking into account the positions and possible movements of the objects to be tracked as well as their movements due to movements of the sea surface and waves.
  • the pilot can then manually pilot the aircraft relative to the objective point while taking into account these safety envelopes so as to achieve the particular flight phase of the aircraft in safety.
  • a speed vector corresponding to the possible movement of each object to be followed can be displayed in order to indicate to the pilot of the aircraft the direction of possible movement of this object.
  • the display positions of the safety envelopes, the objective point and possibly the speed vector on a display device are determined by the computer based on the information provided by at least one location device, at least one inertial unit and at least the detection system.
  • This flight trajectory is intended for the achievement of the particular flight phase relative to the objective point and is determined for example by the computer using known algorithms for establishing a flight trajectory taking into account the envelope of security attached to each object to be followed located near the aircraft and on the route leading to the objective point as well as a safety distance between this flight path and each safety envelope.
  • the automatic piloting device of the aircraft uses this flight trajectory as instructions in order to follow this flight trajectory so as to automatically carry out the particular flight phase relative to the objective point while remaining at least at a distance equal to the safety distance from each safety envelope thus advantageously avoiding any collision with an object to be followed.
  • the safety distance can be predetermined and constant for each object to be tracked.
  • the safety distance can also vary from one object to be followed to another, depending on the dimensions of the safety envelope of this object, and in particular variations in height and roll and pitch angles on the sliding duration. Indeed, the greater the dimensions of a safety envelope of an object to be tracked, the more this object is subject to significant variations in its roll angle, its pitch angle and/or its height. Consequently, in order to secure the particular flight phase of the aircraft, the safety distance can be increased when the dimensions of a safety envelope of an object to be followed are large.
  • An exclusion envelope for each object to be followed into which the aircraft must not penetrate in order to ensure the safety of the flight of the aircraft can thus be formed for each object by the safety envelope attached to this object increased by the safety distance in all directions.
  • the automatic piloting device of the aircraft will thus advantageously adapt the speed, attitude and altitude of the aircraft according to the dimensions of the safety envelopes and therefore the positions and of the specific movements of each maritime object detected and selected as well as the position and movements of the objective point.
  • each security envelope being determined over a sliding period, and therefore updated in a substantially continuous manner, at a sampling frequency, changes in course, speed of objects as well as movements due to the sea and to waves are taken into account in real time in order to guarantee maximum security of the determined flight path.
  • the flight trajectory thus makes it possible to ensure fully controlled guidance during the particular flight phase with the movements and movements of each object to be followed.
  • the use of these safety envelopes makes it possible to control the relative position of the aircraft with respect to the objective point as much as possible in order to to maintain a substantially constant height between the aircraft and the objective point.
  • the pilot of the aircraft can at any time take over the controls of the aircraft in order to direct the flight of the aircraft himself relative to the objective point or in the event of a change of objective point for example.
  • a step of displaying the security envelopes of each object to be followed and the objective point on a display device can be carried out even when the particular flight phase is carried out automatically. In this way, the pilot of the aircraft can visualize the safety envelopes and the objective point, particularly in the case where the pilot needs to regain control of the controls of the aircraft.
  • two particular flight phases can be linked together automatically without the method according to the invention being stopped, namely by retaining in particular the selection previously made of at least one object to be followed and of an objective point on a object to follow.
  • an approach flight can initially be carried out in the direction of the objective point up to the pre-established distance, then a phase of hovering above the objective point or a landing phase on the objective point is carried out.
  • the sub-step of determining a proper movement is carried out from the information provided by said at least one detection system over the sliding duration, by analysis and use of this information. For example, the application to this information of a differential method averaged with a Kalman filter on a “rolling” sequence corresponding to the sliding duration is carried out during this sub-step of determining a proper movement.
  • Other methods can be used such as methods using optical flows for example.
  • the sub-step of estimating the variations of the roll angles ⁇ and pitch angles ⁇ and the height variation ⁇ h of each object is carried out from the information provided by said at least one detection system over the sliding duration , by analyzing and using this information.
  • a center of movement can correspond, for example, to the center of instantaneous rotation of an object. This center of movement can be determined for example from an average roll angle ⁇ avg and a hub pitch angle ⁇ avg over the sliding duration.
  • each safety envelope is positioned at the position of the object to be followed at the end of the sliding duration and around an average position of the object to be followed, namely with an average roll angle ⁇ avg , an angle of hub pitch ⁇ avg and an average height h avg .
  • Each safety envelope covers the amplitude of the height variation ⁇ h and the variations in the roll angles ⁇ and pitch angles ⁇ of the object to be followed over the sliding duration.
  • Each security envelope thus makes it possible to take into account the movements undergone by the object to be tracked during the sliding duration.
  • the sub-step of estimating said safety envelope can also take into account a vertical variation of water ⁇ m of the water surface, corresponding in particular to the height of the swell or waves over the sliding duration in order to anticipate the effect of this vertical variation of water ⁇ m on each object to be followed and in particular on the variation of height ⁇ h of each object to follow.
  • a vertical variation of water ⁇ m of the water surface corresponding in particular to the height of the swell or waves over the sliding duration in order to anticipate the effect of this vertical variation of water ⁇ m on each object to be followed and in particular on the variation of height ⁇ h of each object to follow.
  • This vertical variation of water ⁇ m of the water surface can be measured over the sliding duration by said at least one detection system.
  • This vertical variation of the water is preferably defined in a vertical direction or in elevation of a terrestrial landmark.
  • the method according to the invention may comprise at least one additional step relating to an anticipation of the positions of each object to be followed over an anticipation period.
  • This anticipation duration can be predetermined and is for example equal to 5 seconds.
  • the successive forecast positions of the security envelopes of each object to be tracked over the anticipation period can be calculated, for example via the calculator, using the last known speed vector for each object to be tracked.
  • an additional step of displaying the successive forecast positions of the security envelope of each object on the display device for the anticipation duration can also be carried out by exploiting the successive forecast positions of the security envelopes of each object to be follow.
  • the pilot can visualize these successive forecast positions and choose a trajectory taking into account these successive forecast positions to come from the safety envelopes of each object to be followed and the objective point.
  • Such anticipation can in particular be very useful in the event of visual loss of an object to be followed during manual piloting of the aircraft, for example in the presence of fog or smoke masking this object.
  • an occupant of the aircraft in particular the pilot or co-pilot, can view on the display device the objects which have been detected in the surveillance zone.
  • An occupant of the aircraft can then select directly on the display device, for example via a touch screen or a pointer directed via a mouse or others, the objects to follow likely to be on the flight path. and he wishes to watch.
  • this occupant of the aircraft can also select identically on one of these maritime objects to follow the objective point with respect to which the particular flight phase is carried out.
  • the application by the computer of a shape recognition process to the information provided by at least one detection device makes it possible in a known manner to associate a shape with each detected object.
  • This shape recognition process can be associated with an image processing process carried out on the images captured by at least one detection device.
  • image processing and shape recognition processes can for example implement methods known to those skilled in the art, for example a method of mathematical morphology, a method of simultaneous localization and mapping known in English under the name designation “Simultaneous Localization And Mapping” or any other comparable method...
  • each of these shapes of each detected object with shapes contained in at least one database containing characteristics of known maritime objects via the calculator makes it possible to identify certain detected objects corresponding to known objects .
  • a type of ship or a type of maritime platforms known and present in at least one database stored for example in a memory of the computer or in a memory connected to the computer can for example be identified.
  • Each identified object is then automatically selected to be an object to track.
  • the application by the computer of a shape recognition process to the information provided by at least one detection device also makes it possible to identify in a similar manner a helipad present on a detected object.
  • a helipad is, for example, identifiable by the presence of a letter “H” or a circle represented on the helipad.
  • the center of it is automatically selected as the objective point by the calculator.
  • an objective point is also automatically selected at the center of one of these helipads by the computer using additional information provided for example by the pilot or co-pilot of the aircraft. This additional information can be provided, via an input interface, for example before takeoff of the aircraft when choosing the particular flight phase envisaged or when selecting this objective point.
  • the latitude and longitude coordinates of a desired objective point are entered and the center of the helipad located closest to these coordinates is automatically selected as the objective point by the calculator.
  • a characteristic of an AIS system for the English language designation “Automatic Identification System”, of an object on which the desired objective point is located is entered and the center of the helipad located on this object, is it is among the objects detected, is then automatically selected as an objective point by the computer.
  • the aircraft includes an AIS receiver connected to the computer in order to exploit such AIS characteristics.
  • the method according to the invention can be applied in order to manually select the objective point, for example when this objective point is not a helipad, but a point of an object with a view, for example, to achieving a hovering flight. above this objective point.
  • the calculator preselects each known object after identification among each detected object, then displays each known and preselected object on the display device. Then, an occupant of the aircraft selects manually, as previously mentioned, on the display device each object to be tracked and the objective point on an object to be tracked.
  • all the detected objects and an objective point among these detected objects can be selected automatically.
  • the present invention also relates to an aircraft comprising such a navigation aid system.
  • the aircraft 1 shown on the figure 1 comprises a fuselage 4, a main rotor 2 arranged above the fuselage 4 and a rear rotor 3 arranged on a tail boom 7 of the aircraft 1.
  • the aircraft 1 also comprises a landing gear 8 with skids and a power plant 6 rotating the two rotors 2,3.
  • An aircraft marker (X A , Y A , Z A ) is attached to the aircraft 1 and formed by three orthogonal axes.
  • a longitudinal axis X A extends from the rear of the aircraft 1 towards the front of the aircraft 1, that is to say from the rear end of the tail boom 7 of the aircraft 1 to the front tip of the fuselage 4 of the aircraft 1.
  • An elevation axis Z A extends from top to bottom perpendicular to the longitudinal axis X A.
  • a transverse axis Y A extends from left to right perpendicular to the longitudinal axes X A and elevation Z A.
  • the longitudinal axis X A is the roll axis of the aircraft 1, the transverse axis Y A is its pitch axis and the elevation axis Z A is its yaw axis.
  • the aircraft 1 also includes a system 10 for aiding navigation by detecting fixed and mobile maritime objects.
  • This system 10 is dedicated, when the aircraft 1 is located near the sea or above the sea, to the detection of maritime objects with a view to carrying out a particular maneuver, for example, a flight of approach or a hovering flight phase in relation to one of these objects or even a landing phase on one of these objects.
  • a navigation aid system 10 can equip such a rotary wing aircraft as well as any type of aircraft.
  • the locating device 15 can directly provide the position of the aircraft 1 in a local terrestrial reference or else the locating device 15 can provide the speed of the aircraft 1 in the local terrestrial reference, the position of the aircraft 1 being then calculated by integration of this speed of the aircraft 1 via for example a calculator.
  • the location device 15 may include, for example, a GNSS satellite location device.
  • the inertial unit 16 can directly provide a roll angle ⁇ and a pitch angle ⁇ of the aircraft 1 in a local terrestrial reference frame.
  • the inertial unit 16 can also provide angular velocities or angular accelerations of the aircraft 1 around the roll and pitch axes of the aircraft 1 in the local terrestrial reference frame, the roll angles ⁇ and pitch angles ⁇ of the aircraft 1 in this local terrestrial reference then being calculated by a single or double integration respectively of these speeds or these angular accelerations of the aircraft 1 via for example a calculator.
  • the inertial unit 16 may include, for example, an AHRS type device.
  • the automatic pilot device 13 is configured to automatically pilot the aircraft 1, namely without intervention from a pilot on board the aircraft 1, when an automatic pilot mode is engaged. This automatic piloting can follow, for example in a known manner, a pre-established trajectory between two points or until the aircraft 1 lands on a helipad.
  • the automatic pilot device 13 may include, for example, an automatic pilot computer and various actuators acting on the control elements of the aircraft 1.
  • the display device 11 makes it possible to display information of any type, for example information superimposed on an image of the environment of the aircraft 1 captured by a camera for example.
  • the display device 11 may include for example a screen, and in particular a touch screen, arranged on a dashboard 9 of the aircraft 1.
  • the computer 14 can for example be dedicated to the system 10 or can also fulfill other functions of the aircraft 1.
  • the computer 14 can in particular carry out the integrations possibly necessary for the calculations of the position and/or the roll angles ⁇ and pitch ⁇ of the aircraft 1 if necessary.
  • the detection system 20 intended for the detection of fixed and mobile maritime objects makes it possible to detect objects, fixed or mobile, in the surveillance field of this detection system 20 as well as to determine their positions relative to the aircraft 1, namely in the aircraft reference (X A , Y A , Z A ).
  • the detection system 20 can also estimate the movements of each detected object, for example in the form of a speed vector, in the aircraft reference frame (X A , Y A , Z A ).
  • the detection system 20 may comprise at least one electromagnetic detector, for example a radar type detection device 21, a LIDAR type detection device 22, an LEDDAR type detection device or even an infrared detection device.
  • a radar type detection device 21 for example a radar type detection device 21, a LIDAR type detection device 22, an LEDDAR type detection device or even an infrared detection device.
  • the detection system 20 may include at least one acoustic detector, for example an ultrasound type detection device.
  • the detection system 20 may include at least one optical detector, for example a camera 25.
  • the detection system 20 of the aircraft 1 shown on the figure 1 comprises three detection devices 21,22,25 intended for the detection of fixed and mobile maritime objects as well as an imaging computer 26.
  • a radar type detection device 21 is installed on a front area of the fuselage 4 and allows to detect an object in a surveillance zone corresponding for example to a conical sector located at the front of the aircraft 1 and over a long range of the order of one to several kilometers.
  • a LIDAR type detection device 22 is installed under the fuselage 4 and makes it possible to detect an object in a surveillance zone located all around the aircraft 1, namely at 360 degrees (360°), with a short to medium range. , less than one kilometer.
  • a detection device 25 is a camera installed on an upper front zone of the fuselage 4, below the main rotor 2, and makes it possible to capture images in two dimensions or in three dimensions and to detect an object in a corresponding surveillance zone for example to a conical sector located at the front of the aircraft 1.
  • the surveillance zone of the camera 25 can cover a short, medium and long range, but with different levels of precision, the precision being optimal for short ranges.
  • a detection device 21,22 can directly provide information concerning a detected object, namely its presence as well as its position and its speed vector in the aircraft reference frame (X A , Y A , Z A ). This is for example the case for the radar type detection device 21 and the LIDAR type detection device 22 which each include an integrated computer.
  • the camera 25 analysis and processing of the captured images are necessary, via the imaging calculator 26 of the detection system 20, in order to detect objects located in the detection zone. surveillance and estimate their positions and their speed vectors in the aircraft reference frame (X A , Y A , Z A ).
  • each detection device 21,22,25 can be used alone and independently of the other detection devices 21,22,25.
  • the information provided by these detection devices 21,22,25 can be used in a combined manner in order to compare them so as to verify their reliability and/or to merge them so as to improve their precision.
  • FIG 2 represents a view of a part of the surveillance zone monitored by the detection system 20 and located on the surface of the sea 100 as well as the information relating to an object 50 provided over a sliding duration ⁇ t 1-2 by the monitoring system detection 20.
  • the object 50 represented on the figure 2 is a ship, but could also be any object 50 located on the surface of the sea 100 such as a maritime platform or a wind turbine for example.
  • This ship comprises a hull 51 and two elongated elements 52,53, arranged substantially vertically and elevated, such as two masts or two cranes for example.
  • This ship also includes a helipad 59 intended for landing an aircraft.
  • FIG. 2 comprises two representations of the object 50 at two distinct instants t 1 , t 2 , namely at the beginning and at the end of this sliding duration ⁇ t 1-2 .
  • the center of gravity G of this object 50 is also represented.
  • an additional characteristic of the object 50 detected is an angle ⁇ 1 , ⁇ 2 around the roll axis of the aircraft 1, namely the longitudinal axis X A of the aircraft mark (X A , Y A , Z A ), between the elevation axis Z T of the local terrestrial reference (X T , Y T , Z T ) and an elongated element 53 of the object 50, this angle not being visible on the figure 2 .
  • These distance and angle characteristics of the detected object 50 are obtained from information provided by the detection system 20 in the aircraft reference frame (X A , Y A , Z A ) and location information of the aircraft 1 provided by the localization device 15 respectively for these two instants t 1 , t 2 so as to obtain these characteristics in the local terrestrial reference frame (X T , Y T , Z T ).
  • a vertical radio height Z between the aircraft 1 and the surface of the sea 100 flown over by the aircraft 1 is also measured. This information is provided by a device 18 for measuring a radio height Z included in the aircraft 1.
  • the height m 3 , m 4 of the surface of the sea 100 is measured via at least one of the detection devices 21,22,25 in the reference frame aircraft (X A , Y A , Z A ), parallel to the elevation axis Z A. Then, the heights m 3 , m 4 of the sea surface 100 respectively for these two complementary instants t 3 , t 4 can be estimated in the local terrestrial reference frame (X T , Y T , Z T ) parallel to the elevation axis Z T as shown on the figure 2 .
  • a variation ⁇ m of this height of the sea surface 100 can then be determined parallel to the elevation axis Z T of the local terrestrial reference (X T , Y T , Z T ), this variation being equal to the difference in heights m 3 , m 4 of the surface of the sea 100 respectively for these two complementary moments t 3 , t 4 .
  • the two complementary moments t 3 , t 4 are posterior to the two moments t 1 , t 2 .
  • the system 10 is configured to implement a navigation aid method for an aircraft 1, two synoptic diagrams of which are represented on the figures 3 And 5 .
  • a memory integrated into the computer 14 or connected to the computer 14 can store instructions relating to these synoptic diagrams and allowing in particular to execute such a process.
  • the navigation assistance method for an aircraft 1 by detection of fixed and mobile maritime objects 50 comprises the following steps.
  • a monitoring step 110 of a monitoring zone on the water surface 100 is carried out via the detection system 20.
  • a step 120 of detecting at least one object 50 in the surveillance zone and estimating its position relative to the aircraft 1 is carried out via the detection system 20 .
  • steps of monitoring 110 and detection 120 of at least one object 50 and estimation of its position can be implemented using all the detection devices 21,22,25 of the detection system 20 or only part of these devices detection 21,22,25 depending on the detection range and/or the precision sought.
  • This selection step 130 can be carried out manually, automatically or semi-automatically. As such, this selection step 130 may include the following sub-steps.
  • This manual selection can be carried out directly on the display device 11 when it is a touch screen or via a selection device 17, such as a mouse for example.
  • the manual selection can be carried out directly on the display device 11 when it is a touch screen or via a selection device 17, such as a mouse for example.
  • a step 140 of determining a position and an attitude of the aircraft 1 is carried out via the locating device 15 and the inertial unit 16 of the aircraft 1.
  • a step 150 of determining the positions and movements of each object 50 to be followed as well as the position and movements of the objective point 55 relative to the aircraft 1 over the sliding duration ⁇ t 1-2 is also carried out via the detection system 20.
  • the sliding duration ⁇ t 1-2 is preferably predetermined.
  • this sliding duration ⁇ t 1-2 can be fixed or variable.
  • the sliding duration ⁇ t 1-2 can be variable as a function of the speed of the aircraft 1 and/or the distance separating the aircraft 1 from the objective point 55.
  • the step of determining 140 of the position and the attitude of the aircraft 1 and the step of determining 150 of the positions and movements of each object 50 and of the objective point 55 relative to the aircraft 1 can be carried out in parallel, i.e. simultaneously, as shown in the Figure 3 . However, these two steps 140,150 can be carried out sequentially.
  • the positions and movements of each object 50 to be followed and of the objective point 55 are determined in the aircraft reference frame (X A , Y A , Z A ). For example, distances are estimated parallel to the axes of the aircraft reference frame (X A , Y A , Z A ) between the aircraft 1, for example its center of gravity, and several points of each object 50 to follow. Angles are also estimated around the roll and pitch axis of the aircraft 1, namely the longitudinal axes X A and transverse axes Y A , between the elevation axis Z A of the aircraft reference frame (X A , Y A ,Z A ) and an elongated element 53 of the object 50.
  • positions of each object 50 to be followed and of the objective point 55 are determined over a sliding duration ⁇ t 1-2 , for example of the order of 2 to 4 seconds, and are stored in a memory of the calculator 14 or in a connected memory to the computer 14. In this way, variations in the positions relative to the axes of the aircraft reference point (X A , Y A , Z A ) and variations in the angles around these axes of each object 50 to be followed and of the objective point 55 can be calculated over the sliding duration ⁇ t 1-2 .
  • the positions and movements of each object 50 to be followed and of the objective point 55 are determined by using the information provided by the detection system 20. Different known algorithms can be used to determine the positions and movements from this information. of each object 50 to follow and of the objective point 55.
  • the determination step 150 can perform a reconstruction of rectilinear high points characteristic of each object 50 to be followed, and of the elongated elements 52,53 in particular, using one or more Hough transforms.
  • This transfer step 160 is carried out by the computer 14 and uses on the one hand the positions and movements of each object 50 and of the objective point 55 determined in the aircraft reference frame (X A , Y A , Z A ) by the system of detection 20 as well as the position and attitude of the aircraft 1 in the local terrestrial reference frame (X T , Y T , Z T ) determined by the detection device location 15 and the inertial unit 16.
  • the positions and movements of each object 50 to be followed are known in the local terrestrial reference frame (X T , Y T , Z T ) as represented on the figure 2 .
  • At least one variation in height ⁇ h parallel to the elevation axis Z T of the local terrestrial reference frame (X T , Y T , Z T ) for each object 50 to be followed can then be calculated over the sliding duration ⁇ t 1-2 .
  • several variations in height ⁇ h can thus be determined by subtraction of the two distances measured for the different points of an object 50 at the two distinct instants t 1 , t 2 , as represented on the figure 2 .
  • a single variation in height ⁇ h can also be determined by calculating an average value of the results of these subtractions for these different points of an object 50.
  • a step 170 of estimating a security envelope 60 attached to each object 50 to be followed is then carried out from the positions and movements of each object 50 to be followed in the local terrestrial reference frame (X T , Y T , Z T ).
  • the security envelope 60 attached to an object to be tracked is located around this object 50 to be tracked and takes into account the movements of this object to be tracked.
  • Such a security envelope 60 attached to an object 50 is shown on the Figure 4 .
  • the security envelope 60 represents at a time t 2 an object 50 detected and selected by taking into account these movements over the sliding duration ⁇ t 1-2 .
  • This security envelope 60 is represented at the position where this object 50 is located at time t 2 .
  • a center of movement C of this object 50 around which the variations in roll and pitch angles ⁇ , ⁇ are carried out over the sliding duration ⁇ t 1-2 is estimated.
  • the shape of the object 50 is constructed by applying an average height variation value and average variation values of the average roll and pitch angles over the sliding duration ⁇ t 1-2 .
  • the safety envelope 60 is constructed in three dimensions around this shape of the object 50, by applying the variations ⁇ h and the roll and pitch angles ⁇ , ⁇ over the sliding duration ⁇ t 1-2 .
  • the estimation sub-step 174 of a safety envelope 60 can also take into account a vertical variation of water ⁇ m of the surface 100 of the water in front of each object 50 to be followed.
  • a vertical variation of water ⁇ m of the surface 100 of the water generally represents a wave of a height equal to this vertical variation of water ⁇ m and located in front of the object 50 to be followed. This wave will then probably generate a movement at least parallel to the elevation axis Z T of the local terrestrial reference (X T , Y T , Z T ) of the object 50 when it comes into contact with the object 50.
  • X T , Y T , Z T the local terrestrial reference
  • a particular flight phase relative to the objective point 55 may be an approach flight towards the objective point 55, namely remaining at a pre-established distance from the objective point 55, generally less than one kilometer, and for example between 100 and 200 meters.
  • a particular flight phase relative to the objective point 55 can also be a landing phase on the objective point 55 or a hovering flight phase above the objective point 55.
  • This step of carrying out 180 a particular flight phase can be carried out manually or automatically.
  • this step 180 of carrying out a particular flight phase may include sub-steps.
  • the safety distance can be constant or variable.
  • the safety distance can be variable for each object 50 to be followed depending on the dimensions of the safety envelope 60 attached to the object 50 and possibly depending on variations in the height ⁇ h and the roll angles and pitching ⁇ , ⁇ over the sliding duration ⁇ t 1-2 .
  • the safety distance can be 75 meters.
  • the safety distance can be 20 meters. In the two previous cases, if the effect of the sea is halved, namely that the sea induces angle variations of 10 degrees, the safety distance is also halved.
  • the safety distance can also be variable depending on the distance between the aircraft 1 and the objective point 55.
  • the method according to the invention is carried out until reaching a particular point designated “height decision” also designated by the acronym DH for the English designation “Decision Height”. Indeed, when the aircraft 1 reaches this particular point designated “height decision”, the final part of the landing phase is engaged and the method according to the invention is inhibited to allow the aircraft 1 to land on the helipad 59 corresponding to the objective point 55.
  • two particular flight phases can advantageously be chained together while retaining in particular the selection of at least one object 50 to follow and of an objective point 55.
  • the method comprises the steps 110-180 previously described, the phase of particular flight carried out during the realization step 180 being an approach flight in the direction of the objective point 55 up to the preestablished distance from the objective point 55.
  • a step of determining 240 the position and attitude of the aircraft 1 as well as a step of determining 250 of the positions and movements of each object 50 and the objective point 55 relative to the aircraft 1 are carried out in an identical manner to the determination steps 140,150 previously described.
  • a step 280 of carrying out a particular flight phase is carried out, manually or automatically, the particular flight phase being a hovering flight above the objective point 55 or a landing phase on the objective point 55.
  • the steps of estimating 170,270 of a security envelope 60 attached to each object 50 to be followed and of producing 180,280 of a particular flight phase of the aircraft 1 can thus take into account these movements determined by anticipation of each object 50 to be followed and the successive forecast positions of each object 50 to be followed over this anticipation duration.

Description

La présente invention est du domaine des aides à la navigation des aéronefs et en particulier des aéronefs.The present invention relates to the field of navigation aids for aircraft and in particular aircraft.

La présente invention concerne un procédé et un système d'aide à la navigation pour un aéronef par détection d'objets maritimes en vue d'un vol d'approche, d'une mise en vol stationnaire ou d'un atterrissage ainsi qu'un aéronef équipé d'un tel système.The present invention relates to a method and a system for aiding navigation for an aircraft by detecting maritime objects for the purpose of an approach flight, hovering or landing as well as a aircraft equipped with such a system.

La présente invention est notamment destinée aux aéronefs à voilure tournante, désignés également « giravions ».The present invention is particularly intended for rotary wing aircraft, also referred to as “rotorcraft”.

Un aéronef à voilure tournante présente l'avantage de pouvoir réaliser des vols stationnaires et se poser sur des aires d'atterrissage de dimensions réduites désignés par exemple « héliport » lorsqu'elles sont situées sur terre et plus généralement « hélisurface ». Une hélisurface peut notamment être une aire d'atterrissage située par exemple sur un navire ou bien sur une plate-forme maritime fixe ou flottante telle qu'une plate-forme pétrolière en mer.A rotary wing aircraft has the advantage of being able to perform stationary flights and land on landing areas of reduced dimensions designated for example "heliport" when they are located on land and more generally "helipad". A helipad can in particular be a landing area located for example on a ship or on a fixed or floating maritime platform such as an offshore oil platform.

Une hélisurface peut éventuellement être également utilisée par d'autres types d'aéronefs susceptibles de réaliser des vols sensiblement stationnaires et des atterrissages sensiblement verticaux.A helipad can possibly also be used by other types of aircraft capable of performing substantially stationary flights and substantially vertical landings.

Une hélisurface en mer, ou plus généralement sur une surface d'eau, peut alors être mobile d'une part suite aux mouvements de la surface de l'eau et des vagues et d'autre part suite aux déplacements du navire ou de la plate-forme pétrolière sur lequel se trouve l'hélisurface.A helipad at sea, or more generally on a water surface, can then be mobile on the one hand following the movements of the water surface and the waves and on the other hand following the movements of the ship or the platform. -oil form on which the helipad is located.

Un aéronef peut ainsi se poser sur une hélisurface statique ou mobile, ou bien réaliser un vol stationnaire au-dessus d'un navire ou d'une plate-forme maritime. Dans ce but, un pilote de l'aéronef peut utiliser des informations visuelles pour réaliser une approche et se positionner vis-à-vis du navire, de la plate-forme maritime ou de l'hélisurface.An aircraft can thus land on a static or mobile helipad, or hover above a ship or maritime platform. For this purpose, a pilot of the aircraft can use visual information to make an approach and position itself in relation to the vessel, maritime platform or helipad.

Ces informations visuelles comportent notamment la position et les mouvements du navire ou de la plate-forme maritime ainsi que les éléments potentiellement dangereux de ce navire ou de la plate-forme maritime et susceptibles de constituer un obstacle, tels qu'un mât, une grue, une partie haute de forage ou encore une éolienne par exemple. Ces informations visuelles peuvent aussi concerner la position et les mouvements d'autres navires ou d'autres plates-formes maritimes situés à proximité de la cible. Ces informations visuelles permettent au pilote de guider l'aéronef jusqu'à l'hélisurface ou jusqu'à la position de vol stationnaire en évitant des collisions avec des éléments potentiellement dangereux.This visual information includes in particular the position and movements of the ship or the maritime platform as well as the potentially dangerous elements of this ship or the maritime platform and likely to constitute an obstacle, such as a mast, a crane. , an upper part of drilling or even a wind turbine for example. This visual information may also relate to the position and movements of other ships or other maritime platforms located near the target. This visual information allows the pilot to guide the aircraft to the helipad or to the hover position while avoiding collisions with potentially dangerous elements.

Cependant, les navires et/ou les plates-formes maritimes peuvent être plus ou moins visibles en fonction des conditions climatiques, de la présence de nuages ou de fumées par exemple ou encore de nuit. De même, les mouvements du navire ou de la plate-forme maritime dus aux mouvements de l'eau peuvent être amplifiés en cas de mauvaises conditions climatiques générant par exemple un vent violent et de fortes vagues.However, ships and/or maritime platforms may be more or less visible depending on climatic conditions, the presence of clouds or smoke for example or even at night. Likewise, the movements of the ship or the maritime platform due to water movements can be amplified in the event of bad weather conditions generating, for example, violent wind and strong waves.

Les informations visuelles peuvent être acquises et prises en compte uniquement par le pilote de l'aéronef sans assistance. Le pilotage de l'aéronef est alors réalisé à vue. Les mouvements propres des éléments mobiles dus aux mouvements de l'eau peuvent être difficiles à prendre en compte et à anticiper par le pilote de l'aéronef et constituent à ce titre des dangers potentiels pour les manoeuvres de l'aéronef.Visual information can be acquired and taken into account only by the pilot of the aircraft without assistance. The aircraft is then piloted visually. The specific movements of the moving elements due to water movements can be difficult to take into account and anticipate by the pilot of the aircraft and as such constitute potential dangers for the maneuvers of the aircraft.

Certains aéronefs comportent un dispositif d'assistance au pilotage muni d'un ou plusieurs dispositifs de détection d'obstacles et/ou d'un ou plusieurs systèmes d'acquisition d'images combinés avec un système de traitement d'images afin de détecter les éléments fixes et/ou mobiles présents dans l'environnement de l'aéronef, et notamment les navires, les plates-formes maritimes et les hélisurfaces.Certain aircraft include a pilot assistance device equipped with one or more obstacle detection devices and/or one or more image acquisition systems combined with an image processing system in order to detect obstacles. fixed and/or mobile elements present in the environment of the aircraft, and in particular ships, maritime platforms and helipads.

Par exemple, le document EP 3125213 décrit un système embarqué d'identification d'hélisurfaces en mouvement. Ce système permet l'affichage de la position des hélisurfaces présentes dans l'environnement d'un aéronef ainsi que d'informations relatives notamment à ses déplacements et son attitude, à savoir ses angles de roulis et de tangage. L'ensemble de ces informations peuvent être extraites d'une base de données de terrain, extraites d'images captées par l'intermédiaire de dispositifs de détection, tels qu'une caméra, un dispositif de type radar ou de type LIDAR pour la désignation en langue anglaise « Light Détection And Ranging », par exemple, ou bien être récupérées par l'intermédiaire d'un dispositif de communication.For example, the document EP 3125213 describes an on-board system for identifying moving helipads. This system allows the display of the position of the helipads present in the environment of an aircraft as well as information relating in particular to its movements and its attitude, namely its roll and pitch angles. All of this information can be extracted from a field database, extracted from images captured via detection devices, such as a camera, a radar type or LIDAR type device for designation in English “Light Detection And Ranging”, for example, or be retrieved via a communication device.

On connait aussi le document EP 3082121 qui décrit un système et un procédé permettant l'affichage de symbologies relatives à des hélisurfaces dans l'environnement d'un aéronef ainsi que des informations relatives aux hélisurfaces telles que leurs dimensions, leur vitesse, leur direction de déplacement et leur attitude par exemple. Ces informations peuvent être fournies d'une part par une base de données de terrain et d'autre part par le porteur de l'hélisurface via un dispositif de communication. Une hélisurface peut être fixe ou mobile, et située sur un porteur terrestre, maritime ou aérien.We also know the document EP 3082121 which describes a system and a method allowing the display of symbologies relating to helipads in the environment of an aircraft as well as information relating to the helipads such as their dimensions, their speed, their direction of movement and their attitude for example. This information can be provided on the one hand by a field database and on the other hand by the helipad carrier via a communication device. A helipad can be fixed or mobile, and located on a land, sea or air carrier.

De plus, le document EP 3270365 décrit un dispositif d'aide au pilotage d'un aéronef pour la réalisation d'une phase d'approche en vue d'un atterrissage sur une zone d'atterrissage. Ce dispositif comporte au moins une caméra captant des images de l'environnement et un système de traitement de ces images permettant d'identifier au moins une zone d'atterrissage. Selon ce document, une consigne de vol d'approche vers une zone d'atterrissage identifiée est déterminée. Le vol d'approche peut alors être réalisé automatiquement par l'aéronef.In addition, the document EP 3270365 describes a device for assisting the piloting of an aircraft for carrying out an approach phase in view of a landing on a landing zone. This device comprises at least one camera capturing images of the environment and a system for processing these images making it possible to identify at least one landing zone. According to this document, an approach flight instruction towards an identified landing zone is determined. The approach flight can then be carried out automatically by the aircraft.

Enfin, le document EP 2515285A1 décrit un procédé d'assistance au pilotage d'un aéronef pour un atterrissage sur une hélisurface, en particulier située sur une plate-forme en mer. Ce procédé d'assistance permet l'affichage sur un écran de visualisation des plates-formes et des hélisurfaces captées par un moyen d'acquisition, par exemple une caméra numérique ou bien un dispositif de type LIDAR. Ce procédé d'assistance suggère d'identifier, par un système de traitement des images captées, les plates-formes connues à l'aide d'une base de données et d'attributs spécifiques à chaque plate-forme, par exemple des moyens de soutènement d'une structure porteuse de la plate-forme, des éléments s'étendant en élévation à partir de la structure porteuse et/ou la position d'une ou plusieurs flammes à l'aplomb de la structure porteuse...Finally, the document EP 2515285A1 describes a method of assisting the piloting of an aircraft for landing on a helipad, in particular located on a platform at sea. This assistance method allows the display on a display screen of the platforms and helipads captured by an acquisition means, for example a digital camera or a LIDAR type device. This assistance method suggests identifying, by a system for processing the captured images, the known platforms using a database and attributes specific to each platform, for example means of support of a supporting structure of the platform, elements extending in elevation from the supporting structure and/or the position of one or more flames directly above the supporting structure...

Cependant, ces dispositifs et procédés d'assistance ne permettent ni la détection d'obstacles potentiellement dangereux, ni la réalisation automatique d'une phase de vol vers l'hélisurface.However, these assistance devices and methods do not allow the detection of potentially dangerous obstacles, nor the automatic completion of a flight phase towards the helipad.

L'art antérieur comporte encore le document US 2016/0284222 décrit un récepteur de radionavigation pour un aéronef pouvant établir une trajectoire de l'aéronef vers une plate-forme ou un point d'intérêt. Ce récepteur peut utiliser un système d'atterrissage aux instruments et/ou un système VOR pour « VHR Omni-Ranging ». Ce récepteur peut aussi utiliser un système de type AIS cumulé éventuellement avec un radar météorologique pour détecter des obstacles, tels que des navires, des plates-formes ou des phares et déterminer leurs positions et leurs vitesses éventuelles. Le récepteur de navigation peut aussi com porter un récepteur de localisation par satellites pour déterminer la position et la vitesse de l'aéronef. Un pilote de l'aéronef peut sélectionner un objet d'intérêt vers lequel une trajectoire peut être établie.The prior art still includes the document US 2016/0284222 describes a radio navigation receiver for an aircraft capable of establishing a trajectory of the aircraft towards a platform or a point of interest. This receiver can use an instrument landing system and/or a VOR system for “VHR Omni-Ranging”. This receiver can also use an AIS type system possibly combined with a meteorological radar to detect obstacles, such as ships, platforms or lighthouses and determine their positions and possible speeds. The navigation receiver may also include a satellite location receiver to determine the position and speed of the aircraft. A pilot of the aircraft may select an object of interest toward which a trajectory may be established.

On connait aussi le document US 2014/0365044 qui décrit un procédé d'approche d'une plate-forme élaborant une trajectoire d'approche vers une position théorique de la plate-forme. Dans ce but, ce procédé comporte une étape de consolidation de la trajectoire de l'aéronef en déterminant notamment la position courante de la plate-forme et une étape de sécurisation déterminant la position et la vitesse des objets situés dans une zone de surveillance. Une représentation de la trajectoire et des objets détectés est affichée sur un écran.We also know the document US 2014/0365044 which describes a method of approaching a platform developing an approach trajectory towards a theoretical position of the platform. For this purpose, this method comprises a step of consolidating the trajectory of the aircraft by determining in particular the current position of the platform and a securing step determining the position and speed of the objects located in a surveillance zone. A representation of the trajectory and the detected objects is displayed on a screen.

Enfin, le document FR 3061343 décrit un système d'aide à l'atterrissage d'un aéronef à voilure tournante sur une plate-forme maritime. Le système d'aide à l'atterrissage propose, en fonction d'une représentation de la zone survolée, de continuer le vol, de l'interrompre ou de modifier les paramètres d'approche de l'aéronef, notamment l'axe d'approche et/ou la distance d'approche.Finally, the document FR 3061343 describes a system for assisting the landing of a rotary-wing aircraft on a maritime platform. The landing assistance system suggests, based on a representation of the area flown over, to continue the flight, interrupt it or modify the approach parameters of the aircraft, in particular the axis of flight. approach and/or approach distance.

Par ailleurs, l'arrière plan technologique de l'invention comporte notamment les documents WO 2018/182814 , EP 2824529 et US 2018/0211549 .Furthermore, the technological background of the invention includes in particular the documents WO 2018/182814 , EP 2824529 And US 2018/0211549 .

Le document WO 2018/182814 décrit un système de protection d'une enveloppe de vol d'un aéronef en vérifiant la conformité des trajectoires envisagées pour l'aéronef vis-à-vis de l'enveloppe de vol de l'aéronef.The document WO 2018/182814 describes a system for protecting a flight envelope of an aircraft by checking the conformity of the trajectories envisaged for the aircraft with respect to the flight envelope of the aircraft.

Le document EP 2824529 décrit un procédé et un dispositif d'émission d'alertes pour l'évitement de terrain pour un aéronef à voilure tournante en générant une alerte en cas de potentielles collisions entre des trajectoires potentielles d'un aéronef avec le sol et/ou des obstacles hors sol. Les positions du sol et des obstacles hors sol sont extraites d'une base de données.The document EP 2824529 describes a method and a device for issuing alerts for terrain avoidance for a rotary wing aircraft by generating an alert in the event of potential collisions between potential trajectories of an aircraft with the ground and/or obstacles outside ground. The positions of the ground and above-ground obstacles are extracted from a database.

Le document US 2018/0211549 décrit un procédé de gestion de trafic aérien consistant à déterminer la position d'un aéronef et à recevoir les positions d'autres aéronefs. Ensuite, un risque de collision entre cet aéronef et un ou plusieurs autres aéronefs peut être détecté et une instruction d'action d'évitement pour l'aéronef peut être générée en vue d'éviter la collision. Un risque de collision entre deux aéronefs peut être avéré par exemple lorsqu'il y a un risque de collision entre deux enveloppes de sécurité cylindriques définies respectivement autour de chaque aéronef.The document US 2018/0211549 describes an air traffic management method comprising determining the position of an aircraft and receiving the positions of other aircraft. Then, a risk of collision between this aircraft and one or more other aircraft can be detected and an avoidance action instruction for the aircraft can be generated to avoid the collision. A risk of collision between two aircraft can be proven for example when there is a risk of collision between two cylindrical safety envelopes defined respectively around each aircraft.

La présente invention, exposée dans le jeu de revendications joint, a alors pour objet un procédé et un système d'aide à la navigation pour un aéronef par détection d'objets maritimes fixes et mobiles en vue d'un vol d'approche en direction d'un objet maritime, d'un atterrissage sur une hélisurface en mer ou de la réalisation d'un vol stationnaire au dessus d'un navire ou d'une plate-forme maritime permettant de s'affranchir des limitations mentionnées ci-dessus.The present invention, set out in the attached set of claims, then relates to a method and a navigation aid system for an aircraft by detection of fixed and mobile maritime objects with a view to an approach flight in the direction of a maritime object, a landing on a helipad at sea or the achievement of a hovering flight above a ship or a maritime platform making it possible to overcome the limitations mentioned above.

La présente invention vise également un aéronef équipé d'un tel système.The present invention also relates to an aircraft equipped with such a system.

La présente invention est notamment destinée aux aéronefs à voilure tournante La présente invention peut également être destinée à tout type d'aéronefs susceptibles de réaliser des vols sensiblement stationnaires et des atterrissages sensiblement verticaux.The present invention is particularly intended for rotary wing aircraft. The present invention may also be intended for any type of aircraft capable of performing substantially stationary flights and substantially vertical landings.

Dans le cadre de l'invention, et par souci de simplification, le terme « objet » est utilisé par la suite pour désigner une construction ou un véhicule maritime situé en mer ou bien sur toute surface d'eau, par exemple un lac ou une rivière, Un véhicule maritime peut notamment être un navire, et une construction maritime peut être une plate-forme maritime ou encore une éolienne par exemple. De même, le terme « mer » est utilisé de façon générale pour désigner une surface d'eau et peut à ce titre être remplacé par toute surface d'eau, notamment un lac ou une rivière.In the context of the invention, and for the sake of simplification, the term "object" is subsequently used to designate a construction or a maritime vehicle located at sea or on any surface of water, for example a lake or a river, A maritime vehicle can in particular be a ship, and a maritime construction can be a maritime platform or even a wind turbine for example. Likewise, the term “sea” is used generally to designate a surface of water and can as such be replaced by any surface of water, in particular a lake or a river.

La présente invention a ainsi pour but d'une part, de détecter des objets maritimes fixes et mobiles, tels des navires ou des plates-formes maritimes ainsi qu'éventuellement une hélisurface, dans l'environnement de l'aéronef et, d'autre part, de réaliser une phase de vol particulière de l'aéronef par rapport à un tel objet, par exemple un vol d'approche en direction d'un point objectif, un vol stationnaire au dessus d'un objet ou bien un atterrissage sur une hélisurface en mer, en prenant en compte ces objets et leurs mouvements éventuels.The present invention therefore aims, on the one hand, to detect fixed and mobile maritime objects, such as ships or maritime platforms as well as possibly a helipad, in the environment of the aircraft and, on the other hand, on the other hand, to carry out a particular flight phase of the aircraft in relation to such an object, for example an approach flight towards an objective point, a hovering flight above an object or a landing on a helipad at sea, taking into account these objects and their possible movements.

La présence invention vise ainsi un procédé d'aide à la navigation pour un aéronef par détection d'objets maritimes fixes et mobiles. Cet aéronef comporte par exemple :

  • au moins un dispositif de localisation fournissant une position et/ou une vitesse absolue de l'aéronef,
  • au moins une centrale inertielle fournissant une attitude de l'aéronef, l'attitude comportant au moins un angle de roulis et un angle de tangage de l'aéronef,
  • un dispositif de pilotage automatique,
  • au moins un dispositif de visualisation,
  • au moins un système de détection configuré pour la détection d'objets maritimes fixes et mobiles, et
  • au moins un calculateur.
The presence of the invention thus aims at a method of aiding navigation for an aircraft by detecting fixed and mobile maritime objects. This aircraft includes for example:
  • at least one location device providing a position and/or an absolute speed of the aircraft,
  • at least one inertial unit providing an attitude of the aircraft, the attitude comprising at least one roll angle and a pitch angle of the aircraft,
  • an automatic piloting device,
  • at least one display device,
  • at least one detection system configured for the detection of fixed and mobile maritime objects, and
  • at least one calculator.

Le dispositif de localisation comporte par exemple un dispositif de localisation GNSS par satellites pour la désignation en langue anglaise « Global Navigation Satellite System ». La centrale inertielle comporte par exemple un dispositif de type AHRS pour la désignation en langue anglaise « Attitude and Heading Reference System ».The location device includes for example a GNSS satellite location device for the English language designation “Global Navigation Satellite System”. The inertial unit includes, for example, an AHRS type device for the English language designation “Attitude and Heading Reference System”.

Le calculateur peut être par exemple dédié à la réalisation de ce procédé selon l'invention ou bien partagé avec d'autres fonctions de l'aéronef et intégré à ce titre à un système avionique de l'aéronef. Le calculateur peut comporter par exemple au moins un processeur et au moins une mémoire, au moins un circuit intégré, au moins un système programmable ou bien au moins un circuit logique, ces exemples ne limitant pas la portée donnée à l'expression « calculateur ». La mémoire peut par exemple stocker un ou plusieurs segments de codes ou algorithmes afin de réaliser le procédé selon l'invention ainsi qu'une ou plusieurs bases de données.The computer can for example be dedicated to carrying out this method according to the invention or shared with other functions of the aircraft and integrated as such into an avionics system of the aircraft. The calculator may include for example at least one processor and at least one memory, at least one integrated circuit, at least one programmable system or at least one logic circuit, these examples not limiting the scope given to the expression "computer" . The memory can for example store one or more segments of codes or algorithms in order to carry out the method according to the invention as well as one or more databases.

Le procédé selon l'invention est remarquable en ce qu'il comporte les étapes suivantes :

  • surveillance d'une zone de surveillance sur la mer par l'intermédiaire dudit au moins un système de détection,
  • détection d'au moins un objet dans la zone de surveillance et estimation de sa position relativement à l'aéronef par l'intermédiaire dudit au moins un système de détection,
  • sélection d'au moins un objet à suivre et d'un point objectif sur un objet à suivre,
  • détermination d'une position et d'une attitude de l'aéronef dans un repère terrestre,
  • détermination des positions et des mouvements dudit au moins un objet à suivre ainsi que des positions et des mouvements du point objectif relativement à l'aéronef sur une durée glissante,
  • transfert des positions et des mouvements dudit au moins un objet à suivre ainsi que des positions et des mouvements du point objectif d'un repère lié à l'aéronef vers le repère terrestre,
  • estimation d'une enveloppe de sécurité attachée à chaque objet à suivre à partir des positions et des mouvements de cet objet à suivre dans le repère terrestre, ladite enveloppe de sécurité se situant autour de chaque objet à suivre et prenant en compte les mouvements de chaque objet à suivre sur la durée glissante (Δt1-2 ), et
  • réalisation d'une phase de vol particulière de l'aéronef par rapport au point objectif en respectant une distance de sécurité vis-à-vis de l'enveloppe de sécurité attachée à chaque objet à suivre.
The process according to the invention is remarkable in that it comprises the following steps:
  • surveillance of a surveillance zone on the sea via said at least one detection system,
  • detection of at least one object in the surveillance zone and estimation of its position relative to the aircraft via said at least one detection system,
  • selection of at least one object to be tracked and an objective point on an object to be tracked,
  • determining a position and an attitude of the aircraft in a terrestrial reference frame,
  • determination of the positions and movements of said at least one object to be followed as well as the positions and movements of the objective point relative to the aircraft over a sliding period,
  • transfer of the positions and movements of said at least one object to be tracked as well as the positions and movements of the objective point of a reference point linked to the aircraft towards the terrestrial reference point,
  • estimation of a security envelope attached to each object to be tracked based on the positions and movements of this object to be tracked in the terrestrial reference frame, said security envelope being located around each object to be tracked and taking into account the movements of each object to follow over the sliding duration ( Δt 1-2 ), and
  • carrying out a particular flight phase of the aircraft relative to the objective point while respecting a safety distance with respect to the safety envelope attached to each object to be followed.

De la sorte, le procédé selon l'invention permet de détecter et d'identifier, dans une zone de surveillance en mer vers laquelle l'aéronef est susceptible de se diriger, tout objet fixe ou en mouvement et de suivre les déplacements d'au moins certains de ces objets après leur sélection. Ces objets peuvent comporter un navire au mouillage ou en progression, une plate-forme, par exemple fixe ou flottante, ou tout objet susceptible de se trouver en mer et pouvant notamment constituer un danger pour le vol de l'aéronef.In this way, the method according to the invention makes it possible to detect and identify, in a surveillance zone at sea towards which the aircraft is likely to be heading, any fixed or moving object and to follow the movements of at minus some of these objects after their selection. These objects may include a ship at anchor or in progress, a platform, for example fixed or floating, or any object likely to be located at sea and may in particular constitute a danger to the flight of the aircraft.

Ainsi, la connaissance de la position des objets situés dans la zone ainsi que de leurs mouvements dus aussi bien à leurs déplacements qu'aux mouvement de la surface de la mer et des vagues permet avantageusement de prendre en compte ces objets afin, d'une part, de réaliser la phase de vol particulière de l'aéronef par rapport au point objectif et, d'autre part, d'éviter toute collision entre l'aéronef et ces objets fixes ou mobile lors de la phase de vol finale de l'aéronef.Thus, knowledge of the position of the objects located in the area as well as their movements due both to their movements and to the movement of the surface of the sea and the waves advantageously allows these objects to be taken into account in order, on the one hand, to carry out the particular flight phase of the aircraft relative to the objective point and, on the other hand, to avoid any collision between the aircraft and these fixed or mobile objects during the final flight phase of the aircraft.

L'étape de surveillance de la zone de surveillance en mer est effectuée par l'intermédiaire d'au moins un système de détection. Cette étape est effectuée pendant le vol de l'aéronef.The step of monitoring the surveillance zone at sea is carried out via at least one detection system. This step is carried out during the flight of the aircraft.

De même, l'étape de détection d'au moins un objet dans la zone de surveillance et d'estimation de sa position relativement à l'aéronef est réalisée par l'intermédiaire dudit au moins un système de détection.Likewise, the step of detecting at least one object in the surveillance zone and estimating its position relative to the aircraft is carried out via said at least one detection system.

L'étape de détection d'au moins un objet dans la zone de surveillance et d'estimation de sa position peut être réalisée simultanément à l'étape de surveillance ou bien après cette étape de surveillance. Un système de détection permet aussi bien la surveillance de la zone de surveillance en mer, la détection d'au moins un objet fixe ou mobile que l'estimation de la position de chaque objet détecté relativement à l'aéronef.The step of detecting at least one object in the monitoring zone and estimating its position can be carried out simultaneously with the monitoring step or after this monitoring step. A detection system allows both the surveillance of the surveillance zone at sea, the detection of at least one fixed or mobile object and the estimation of the position of each detected object relative to the aircraft.

Un système de détection peut comporter au moins un détecteur électromagnétique, optique ou encore acoustique. Un système de détection peut par exemple comporter un dispositif de détection de type radar, au moins un dispositif de détection de type ultrasons, au moins un dispositif de détection de type LIDAR ou au moins un dispositif de détection de type LEDDAR pour la désignation en langue anglaise « LED Détection And Ranging » et/ou au moins un dispositif de détection à infrarouge. Un dispositif de détection de type radar ou a ultrasons emploie par exemple des ondes alors qu'un dispositif de détection de type LIDAR, LEEDAR ou à infrarouge utilise un faisceau de lumière.A detection system may include at least one electromagnetic, optical or even acoustic detector. A detection system may for example comprise a radar type detection device, at least one ultrasonic type detection device, at least one LIDAR type detection device or at least one LEDDAR type detection device for the English language designation “LED Detection And Ranging” and/or at least one infrared detection device. A radar or ultrasonic type detection device uses, for example, waves, while a LIDAR , LEEDAR or infrared type detection device uses a beam of light.

Un système de détection peut aussi comporter une caméra et un calculateur. Une telle caméra peut être par exemple une caméra fournissant des images en deux dimensions ou bien une caméra en trois dimensions. Un système de détection peut aussi comporter plusieurs caméras et un calculateur afin de construire, par l'intermédiaire du calculateur et à partir des images en deux dimensions fournies par chaque caméra, une image en trois dimensions de l'environnement de l'aéronef et des objets maritimes.A detection system can also include a camera and a computer. Such a camera may for example be a camera providing two-dimensional images or a three-dimensional camera. A detection system can also include several cameras and a computer in order to construct, via the computer and from the two-dimensional images provided by each camera, a three-dimensional image of the environment of the aircraft and the maritime objects.

Le calculateur permet d'analyser les images fournies par la ou les caméras, par des processus connus d'analyse d'image et de reconnaissance de forme par exemple, afin, d'une part, de détecter des objets et, d'autre part, de déterminer, la position, les mouvements et la vitesse de chaque objet détecté. De la sorte, une ou plusieurs caméras associées à un calculateur peuvent être considérées en tant qu'un dispositif de détection à part entière.The calculator makes it possible to analyze the images provided by the camera(s), by known processes of image analysis and shape recognition for example, in order, on the one hand, to detect objects and, on the other hand , to determine the position, movements and speed of each detected object. In this way, one or more cameras associated with a computer can be considered as a detection device in their own right.

Ce calculateur peut être dédié au système de détection ou bien être partagé par exemple pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ou encore avec d'autres fonctions de l'aéronef.This computer can be dedicated to the detection system or be shared for example for the implementation of the method according to the invention or even with other functions of the aircraft.

Un dispositif de détection de types radar, ultrasons, LEDDAR ou LIDAR intègrent généralement une unité de calcul permettant de traiter directement et rapidement les informations captées et peut détecter un objet et de fournir quasi instantanément et de façon précise sa position, voire ses mouvements et sa vitesse.A radar, ultrasound, LEDDAR or LIDAR type detection device generally integrates a calculation unit making it possible to directly and quickly process the information captured and can detect an object and provide almost instantly and precisely its position, or even its movements and its speed.

Les dimensions de la zone de surveillance sont définies par l'implantation dudit au moins un système de détection sur l'aéronef ainsi que par et sa portée. De la sorte, une zone de surveillance peut par exemple être formée pour toute la zone située autour de l'aéronef sur une distance prédéterminée égale à la portée de chaque système de détection utilisé, par exemple de l'ordre de plusieurs centaines de mètres à plusieurs kilomètres. Une zone de surveillance peut aussi être limitée à un secteur situé par exemple à l'avant de l'aéronef, ayant un angle de secteur et une longueur prédéterminés.The dimensions of the surveillance zone are defined by the installation of said at least one detection system on the aircraft as well as by and its range. In this way, a surveillance zone can for example be formed for the entire area located around the aircraft over a predetermined distance equal to the range of each detection system used, for example of the order of several hundred meters to several kilometers. A surveillance zone can also be limited to a sector located for example at the front of the aircraft, having a predetermined sector angle and length.

Un dispositif de détection peut être à longues portées de détection, typiquement supérieure à un kilomètre. Un dispositif de détection de type radar ainsi que certaines caméras optiques permettent de couvrir de telles longues portées.A detection device can have long detection ranges, typically greater than one kilometer. A radar-type detection device as well as certain optical cameras make it possible to cover such long ranges.

Un dispositif de détection peut être à moyennes ou à courtes portées de détection, typiquement inférieure à un kilomètre. Un dispositif de détection de type LEDDAR ou LIDAR, ainsi que certaines caméras optiques permettent de couvrir de telles moyennes ou courtes portées.A detection device can have medium or short detection ranges, typically less than one kilometer. A LEDDAR or LIDAR type detection device, as well as certain optical cameras, make it possible to cover such medium or short ranges.

De façon générale, un calculateur intégré au système de détection peut analyser les informations fournies un ou plusieurs dispositifs de détection et/ou par une ou plusieurs caméras en utilisant par exemple des méthodes connues de traitement d'informations et/ou d'analyse d'images afin de détecter la présence d'un ou plusieurs objets et d'estimer leurs positions respectives par rapport à l'aéronef, à savoir dans un repère local lié à l'aéronef désigné par la suite «repère aéronef ».In general, a calculator integrated into the detection system can analyze the information provided to one or more detection devices and/or by one or more cameras using, for example, known methods of information processing and/or data analysis. images in order to detect the presence of one or more objects and to estimate their respective positions relative to the aircraft, namely in a local landmark linked to the aircraft subsequently designated “aircraft landmark”.

De la sorte, indépendamment du ou des dispositifs de détection utilisés, la présence d'un objet est détectée et sa position par rapport à l'aéronef est estimée par au moins un dispositif de détection éventuellement aidé par un calculateur, chaque dispositif de détection étant agencé sur l'aéronef. La position d'un objet peut être estimée à partir des informations fournies par un seul dispositif de détection ou bien en combinant les informations fournies par plusieurs dispositifs de détection d'un même type ou de types différents.In this way, independently of the detection device(s) used, the presence of an object is detected and its position relative to the aircraft is estimated by at least one detection device. detection possibly aided by a computer, each detection device being arranged on the aircraft. The position of an object can be estimated from the information provided by a single detection device or by combining the information provided by several detection devices of the same type or of different types.

Ensuite, une étape de sélection d'au moins un objet à suivre et d'un point objectif sur un objet à suivre est effectuée. Cette sélection peut notamment être effectuée manuellement par un occupant de l'aéronef, par exemple un pilote ou un copilote, ou bien automatiquement. Cette sélection d'au moins un objet à suivre permet par exemple de sélectionner les objets potentiellement dangereux pour le vol de l'aéronef et/ou situé à proximité du point objectif vers lequel l'aéronef va se diriger, ou encore une hélisurface sur laquelle se trouve le point objectif et sur laquelle l'aéronef peut envisager d'atterrir. Le point objectif est un point spécifique d'un objet vers lequel l'aéronef va se diriger selon une phase de vol particulière en réalisant par exemple d'un vol d'approche en direction du point objectif, un atterrissage sur ce point objectif ou bien un vol stationnaire au-dessus de ce point objectif.Then, a step of selecting at least one object to be tracked and an objective point on an object to be tracked is carried out. This selection can in particular be carried out manually by an occupant of the aircraft, for example a pilot or a co-pilot, or automatically. This selection of at least one object to follow makes it possible, for example, to select objects potentially dangerous for the flight of the aircraft and/or located near the objective point towards which the aircraft is going to head, or even a helipad on which is the objective point and on which the aircraft can consider landing. The objective point is a specific point of an object towards which the aircraft will head according to a particular flight phase by carrying out, for example, an approach flight towards the objective point, a landing on this objective point or else a hover above this objective point.

L'étape de détermination de la position et de l'attitude de l'aéronef est alors effectuée par l'intermédiaire du dispositif de localisation permettant notamment de fournir la position et/ou la vitesse de l'aéronef et par l'intermédiaire de la centrale inertielle fournissant l'attitude de l'aéronef. Le dispositif de localisation peut fournir simultanément la position et la vitesse de l'aéronef dans un repère terrestre. Le dispositif de localisation peut aussi fournir uniquement la position de l'aéronef dans le repère terrestre, sa vitesse pouvant être calculée à partir de positions successives de l'aéronef, par exemple sur la durée glissante ou toute autre durée.The step of determining the position and attitude of the aircraft is then carried out via the location device making it possible in particular to provide the position and/or speed of the aircraft and via the inertial unit providing the attitude of the aircraft. The tracking device can simultaneously provide the position and speed of the aircraft in a terrestrial reference frame. The location device can also provide only the position of the aircraft in the terrestrial reference frame, its speed being able to be calculated from successive positions of the aircraft, for example over the sliding duration or any other duration.

De même, le dispositif de localisation peut fournir uniquement la vitesse de l'aéronef 1 dans le repère terrestre, la position de l'aéronef 1 étant alors calculée par intégration de cette vitesse.Likewise, the location device can only provide the speed of the aircraft 1 in the terrestrial reference frame, the position of the aircraft 1 then being calculated by integration of this speed.

L'attitude d'un aéronef comporte notamment un angle de roulis et un angle de tangage de l'aéronef. Une centrale inertielle peut mesurer par exemple les accélérations de l'aéronef en trois dimensions et en déduire par une double dérivation les angles de roulis et de tangage de l'aéronef. La position et l'attitude de l'aéronef sont déterminées dans un repère terrestre. Les positions et l'attitude de l'aéronef déterminées successivement sont stockées par exemple dans une mémoire du calculateur.The attitude of an aircraft includes in particular a roll angle and a pitch angle of the aircraft. An inertial unit can measure, for example, the accelerations of the aircraft in three dimensions and deduce from this by a double derivation the roll and pitch angles of the aircraft. The position and attitude of the aircraft are determined in a terrestrial reference frame. The positions and attitude of the aircraft determined successively are stored for example in a computer memory.

Le repère terrestre peut être par exemple un repère géographique local ou un repère en absolu (L,G,Z).The terrestrial reference can for example be a local geographical reference or an absolute reference (L, G, Z).

Le dispositif de localisation comporte par exemple un dispositif de localisation GNSS par satellites pour la désignation en langue anglaise « Global Navigation Satellite System ». La centrale inertielle comporte par exemple un dispositif de type AHRS pour la désignation en langue anglaise « Attitude and Heading Reference System ».The location device includes for example a GNSS satellite location device for the English language designation “Global Navigation Satellite System”. The inertial unit includes, for example, an AHRS type device for the English language designation “Attitude and Heading Reference System”.

Le dispositif de localisation peut de plus comporter un dispositif de mesure d'une hauteur Zradio de l'aéronef par rapport à la surface de l'eau survolé par l'aéronef permettant d'une part de détecter la surface de l'eau et d'autre part de mesurer une distance généralement verticale, à savoir une hauteur, entre l'aéronef et ladite surface de l'eau. Un tel dispositif de mesure d'une hauteur Zradio est par exemple un radioaltimètre ou un radar altimétrique.The location device may also include a device for measuring a radio height Z of the aircraft relative to the surface of the water overflown by the aircraft, making it possible on the one hand to detect the surface of the water and on the other hand to measure a generally vertical distance, namely a height, between the aircraft and said surface of the water. Such a device for measuring a radio height Z is for example a radio altimeter or an altimeter radar.

L'étape de détermination des positions et des mouvements de chaque objet et du point objectif relativement à l'aéronef est effectuée uniquement pour les objets à suivre et le point objectif par l'intermédiaire dudit au moins un système de détection. Ces mouvements comportent notamment des variations des angles de roulis et de tangage ainsi qu'une variation de hauteur de chaque objet dues notamment aux mouvements de la surface de la mer et aux vagues. De plus, cette étape est effectuée sur une durée glissante généralement prédéterminée, par exemple une durée de 2 à 4 secondes. Les positions et les mouvements de chaque objet à suivre et du point objectif sont déterminés durant cette durée glissante dans le repère terrestre et sont stockés dans une mémoire du calculateur par exemple.The step of determining the positions and movements of each object and the objective point relative to the aircraft is carried out only for the objects to be followed and the objective point via said at least one detection system. These movements include in particular variations in the roll and pitch angles as well as a variation in the height of each object due in particular to movements of the sea surface and waves. In addition, this step is carried out over a generally predetermined sliding duration, for example a duration of 2 to 4 seconds. The positions and movements of each object to be followed and of the objective point are determined during this sliding duration in the terrestrial reference frame and are stored in a computer memory for example.

La variation de hauteur d'un objet est constituée par la variation, sur la durée glissante, de la position d'un point de l'objet selon une direction sensiblement verticale ou en élévation d'un repère, par exemple le repère terrestre ou le repère aéronef. Cette variation de hauteur peut aussi être égale à une valeur moyenne de plusieurs mesures d'une telle variation de la position de plusieurs points d'un même objet.The variation in height of an object is constituted by the variation, over the sliding duration, of the position of a point of the object in a substantially vertical direction or in elevation of a reference, for example the terrestrial reference or the aircraft marker. This variation in height can also be equal to an average value of several measurements of such a variation in the position of several points of the same object.

De même, les variations des angles de roulis et de tangage de chaque objet sont constituées par les variations angulaires, sur la durée glissante, d'un point de l'objet autour respectivement des axes de roulis et de tangage de l'objet. Ces variations des angles de roulis et de tangage sont égales à des valeurs moyennes de plusieurs mesures de variations angulaires de plusieurs points d'un même objet.Likewise, the variations in the roll and pitch angles of each object are constituted by the angular variations, over the sliding duration, of a point of the object around respectively the roll and pitch axes of the object. These variations in roll and pitch angles are equal to average values of several measurements of angular variations of several points of the same object.

L'expression « durée glissante » signifie que l'étape de détermination s'enchaîne selon une fréquence de réalisation indépendamment de cette durée glissante et sans attendre la fin d'une durée glissante. Par exemple, toutes les 0.5 secondes, une étape de détermination est réalisée pendant une durée glissante de 2 à 4 secondes.The expression “sliding duration” means that the determination step is sequenced according to a frequency of execution independently of this sliding duration and without waiting for the end of a sliding duration. For example, every 0.5 seconds, a determination step is carried out for a sliding duration of 2 to 4 seconds.

L'étape de détermination des positions et des mouvements de chaque objet à suivre et du point objectif peut être réalisée de façon identique quelle que soit la phase de vol particulière, en utilisant des informations fournies par le système de détection et en appliquant le même algorithme indépendamment de la phase de vol particulière afin de déterminer des positions et des mouvements de chaque objet relativement à l'aéronef.The step of determining the positions and movements of each object to be tracked and of the objective point can be carried out identically whatever the particular flight phase, using information provided by the detection system and applying the same algorithm. independently of the particular flight phase in order to determine positions and movements of each object relative to the aircraft.

En outre, indépendamment du dispositif de détection utilisé que comporte le système de détection, l'étape de détermination des positions et des mouvements de chaque objet à suivre et du point objectif peut appliquer un algorithme spécifique en fonction de la phase de vol particulière envisagée afin notamment que la précision de ces positions et ces mouvements de chaque objet à suivre et du point objectif soit adaptée à cette phase de vol particulière. Par exemple, lorsque la phase de vol particulière est une phase d'atterrissage ou un vol stationnaire, cette étape de détermination peut utiliser une ou plusieurs transformées de Hough permettant d'obtenir des positions et des mouvements précis. De la sorte, l'étape d'estimation peut comporter une reconstruction des points élevés rectilignes caractéristiques de chaque objet identifié à l'aide d'une ou plusieurs transformées de Hough avec une logique à seuil afin de s'assurer de la validité des informations fournies par ledit au moins un dispositif de détection.Furthermore, independently of the detection device used that the detection system includes, the step of determining the positions and movements of each object to be followed and of the objective point can apply a specific algorithm depending on the particular flight phase envisaged in order to in particular that the precision of these positions and these movements of each object to be followed and of the objective point is adapted to this particular phase of flight. For example, when the particular flight phase is a landing phase or a hovering flight, this determination step can use one or more Hough transforms to obtain precise positions and movements. In this way, the estimation step can include a reconstruction of the rectilinear high points characteristic of each identified object using one or more Hough transforms with threshold logic in order to ensure the validity of the information. provided by said at least one detection device.

En outre, indépendamment de l'algorithme utilisé, l'étape de détermination des positions et des mouvements de chaque objet à suivre et du point objectif peut utiliser un ou des dispositifs de détection différents que comporte le système de détection en fonction de la phase de particulière à réaliser. Par exemple, une ou plusieurs caméras associées à un processus d'analyse d'image et/ou un dispositif de détection type radar, constituant des dispositifs de détection à longues portées, peuvent être utilisées lorsque la phase de vol particulière est un vol d'approche. Selon un autre exemple, au moins un dispositif de détection de type LIDAR, éventuellement combiné à une ou plusieurs caméras, constituant des dispositifs de détection à courtes ou moyennes portées, peut être utilisé lorsque la phase de vol particulière est une phase d'atterrissage ou un vol stationnaire.In addition, independently of the algorithm used, the step of determining the positions and movements of each object to be tracked and of the objective point can use one or more different detection devices that the detection system includes depending on the phase of detection. particular to achieve. For example, one or more cameras associated with an image analysis process and/or a radar-type detection device, constituting long-range detection devices, can be used. when the particular flight phase is an approach flight. According to another example, at least one LIDAR type detection device, possibly combined with one or more cameras, constituting short or medium range detection devices, can be used when the particular flight phase is a landing phase or a hover.

Ensuite, l'étape de transfert des positions et des mouvements de chaque objet à suivre ainsi que de la position et des mouvements du point objectif déterminés précédemment durant la durée glissante relativement à l'aéronef, à savoir dans un repère aéronef, est effectuée de ce repère aéronef vers le repère terrestre local. Ce transfert utilise les positions et l'attitude successives de l'aéronef stockées dans la mémoire. Un tel transfert est réalisé de façon connue.Then, the step of transferring the positions and movements of each object to be followed as well as the position and movements of the objective point previously determined during the sliding duration relative to the aircraft, namely in an aircraft reference frame, is carried out this aircraft reference to the local land reference. This transfer uses the successive positions and attitude of the aircraft stored in the memory. Such a transfer is carried out in a known manner.

Dès lors, l'étape d'estimation d'une enveloppe de sécurité attachée à chaque objet à suivre est réalisée à partir des positions et des mouvements de chaque objet à suivre dans le repère terrestre local. Chaque enveloppe de sécurité est ainsi estimée en prenant en compte les positions et les mouvements de chaque objet à suivre déterminés précédemment durant la durée glissante et transférés dans le repère terrestre local. Chaque enveloppe de sécurité comporte tous les éléments caractéristiques de l'objet maritime, en particulier les éléments potentiellement dangereux et susceptibles de constituer un obstacle au vol de l'aéronef, tels qu'un mât, une grue, une partie haute de forage ou une éolienne par exemple.Therefore, the step of estimating a security envelope attached to each object to be tracked is carried out from the positions and movements of each object to be tracked in the local terrestrial reference frame. Each security envelope is thus estimated by taking into account the positions and movements of each object to be followed previously determined during the sliding duration and transferred to the local terrestrial reference frame. Each safety envelope includes all the characteristic elements of the maritime object, in particular potentially dangerous elements likely to constitute an obstacle to the flight of the aircraft, such as a mast, a crane, an upper drilling part or a wind turbine for example.

L'étape d'estimation d'une enveloppe de sécurité autour de chaque objet à suivre est effectuée par une construction d'une enveloppe de sécurité en trois dimensions. L'enveloppe de sécurité est construite autour d'un profil de l'objet et prend donc en compte les variations de hauteur et d'attitude de l'objet sur la durée glissante.The step of estimating a security envelope around each object to be tracked is carried out by constructing a three-dimensional security envelope. The security envelope is built around a profile of the object and therefore takes into account variations in height and attitude of the object over the sliding period.

Le profil de l'objet est construit pour des valeurs moyennes de hauteur et d'attitude de l'objet sur la durée glissante à l'aide des hauteurs mesurées induites par les mouvements observés de la mer ainsi que par le déplacement de l'objet lui-même. L'enveloppe de sécurité est par exemple construite par une extrapolation tridimensionnelle prenant en compte les translations de l'objet, à savoir les variations de hauteurs et de positions horizontales, et les rotations de l'objet, à savoir les variations des angles de roulis et de tangage, détectées pendant la durée glissante.The object profile is constructed for average values of height and attitude of the object over the sliding time using the measured heights induced by the observed movements of the sea as well as by the movement of the object himself. The safety envelope is for example constructed by a three-dimensional extrapolation taking into account the translations of the object, namely variations in heights and horizontal positions, and the rotations of the object, namely variations in roll angles. and pitching, detected during the sliding duration.

Enfin, l'étape de réalisation d'une phase de vol particulière de l'aéronef par rapport au point objectif est réalisée en respectant une distance de sécurité vis-à-vis des enveloppes de sécurité de chaque objet à suivre. De la sorte, la phase de vol particulière de l'aéronef peut être réalisée en sécurité vis-à-vis des objets maritimes situés sur la trajectoire de l'aéronef, en particulier vis-à-vis des objets susceptibles d'être dangereux pour l'aéronef durant la phase de vol particulière. Cette sécurité est assurée à travers les enveloppes de sécurité qui prennent avantageusement en compte les mouvements de chaque objet à suivre.Finally, the step of carrying out a particular flight phase of the aircraft relative to the objective point is carried out while respecting a safety distance with respect to the safety envelopes of each object to be followed. In this way, the particular flight phase of the aircraft can be carried out in safety with respect to maritime objects located on the trajectory of the aircraft, in particular with respect to objects likely to be dangerous for the aircraft during the particular flight phase. This security is ensured through security envelopes which advantageously take into account the movements of each object to be tracked.

La phase de vol particulière de l'aéronef par rapport au point objectif peut être par exemple un vol d'approche en direction du point objectif permettant de s'approcher du point objectif à une distance préétablie inférieure à un kilomètre, par exemple comprise entre 100 et 200 mètres.The particular flight phase of the aircraft relative to the objective point may for example be an approach flight in the direction of the objective point making it possible to approach the objective point at a preestablished distance of less than one kilometer, for example between 100 and 200 meters.

La phase de vol particulière de l'aéronef par rapport au point objectif peut aussi être une phase d'atterrissage sur le point objectif formé alors par une hélisurface par exemple ou bien une phase de vol stationnaire au dessus du point objectif formé par une hélisurface ou tout point d'un objet afin de réaliser par exemple un hélitreuillage, une opération de secours ou bien de ravitaillement...The particular flight phase of the aircraft relative to the objective point can also be a landing phase on the objective point then formed by a helipad for example or a stationary flight phase above the objective point formed by a helipad or any point of an object in order to carry out, for example, a helicopter hoist, a rescue or resupply operation, etc.

La phase de vol particulière peut également combiner deux phases de vol distinctes. Par exemple, la phase de vol particulière peut comporter dans un premier temps un vol d'approche en direction du point objectif jusqu'à une distance préétablie du point objectif, puis dans un second temps une phase d'atterrissage sur le point objectif ou bien une phase de vol stationnaire au dessus du point objectif.The particular flight phase may also combine two distinct flight phases. For example, the particular flight phase may initially include an approach flight towards the objective point up to a pre-established distance from the objective point, then secondly a landing phase on the objective point or else a hovering phase above the objective point.

Le choix de la phase de vol particulière, peut être défini via une interface de saisie, par exemple avant le décollage de l'aéronef ou bien en vol, par exemple au cours de l'étape de sélection d'au moins un objet à suivre et du point objectif. De même, lors d'un vol stationnaire, la hauteur du vol stationnaire au dessus du point objectif est variable selon le type d'opération à réaliser. Cette hauteur peut donc être définie par exemple lors du choix de la phase de vol particulière.The choice of the particular flight phase can be defined via an input interface, for example before takeoff of the aircraft or in flight, for example during the step of selecting at least one object to follow. and the objective point. Likewise, during a hover, the height of the hover above the objective point is variable depending on the type of operation to be carried out. This height can therefore be defined for example when choosing the particular flight phase.

Le procédé d'aide à la navigation pour un aéronef par détection d'objets maritimes fixes et mobiles peut de plus comprendre une ou plusieurs des caractéristiques qui suivent, prises seules ou en combinaison.The method of aiding navigation for an aircraft by detecting fixed and mobile maritime objects may further include one or more of the following characteristics, taken alone or in combination.

Selon un aspect, l'étape de réalisation d'une phase de vol particulière de l'aéronef par rapport au point objectif peut comporter les sous-étapes suivantes :

  • affichage des enveloppes de sécurité de chaque objet à suivre et du point objectif sur le dispositif de visualisation, et
  • pilotage manuel de l'aéronef par un pilote de l'aéronef de sorte à réaliser la phase de vol particulière.
According to one aspect, the step of carrying out a particular flight phase of the aircraft relative to the objective point may include the following sub-steps:
  • displaying the security envelopes of each object to be tracked and the objective point on the display device, and
  • manual piloting of the aircraft by a pilot of the aircraft so as to carry out the particular flight phase.

L'affichage des enveloppes de sécurité attachées respectivement aux objets à suivre et du point objectif est réalisé sur au moins un dispositif de visualisation de l'aéronef. Un dispositif de visualisation est par exemple un écran agencé sur le tableau de bord de l'aéronef et peut par afficher uniquement les enveloppes de sécurité et le point objectif. Un tel dispositif de visualisation peut également afficher une image des objets à suivre, captée par exemple par une caméra du système de détection ou bien une caméra indépendante du système de détection. Les enveloppes de sécurité et le point objectif sont alors affichés en surimpression de cette image, en particulier en surimpression par rapport aux objets à suivre.The display of the security envelopes attached respectively to the objects to be tracked and of the objective point is carried out on at least one display device of the aircraft. A device of visualization is for example a screen arranged on the dashboard of the aircraft and can display only the safety envelopes and the objective point. Such a display device can also display an image of the objects to be tracked, captured for example by a camera of the detection system or a camera independent of the detection system. The security envelopes and the objective point are then displayed superimposed on this image, in particular superimposed in relation to the objects to be followed.

Un dispositif de visualisation peut aussi être un affichage tête haute, par exemple une visière d'un casque ou encore une partie du parebrise de l'aéronef. Dans ce cas, le pilote de l'aéronef a une vision directe des objets à suivre. L'affichage des enveloppes de sécurité et du point objectif sont alors affichés en surimpression de cette vue du pilote, en particulier en surimpression par rapport aux objets à suivre.A display device can also be a head-up display, for example a visor of a helmet or even a part of the windshield of the aircraft. In this case, the pilot of the aircraft has direct vision of the objects to be followed. The display of the security envelopes and the objective point are then displayed superimposed on this view of the pilot, in particular superimposed in relation to the objects to be followed.

L'étape d'affichage permet ainsi à un occupant de l'aéronef, et au pilote ou au copilote en particulier, de visualiser avantageusement le point objectif et chaque objet à suivre avec l'enveloppe de sécurité attachée à cet objet en prenant en compte les positions et les déplacements éventuels des objets à suivre ainsi que leurs mouvements dus aux mouvements de la surface de la mer et aux vagues. Le pilote peut alors piloter manuellement l'aéronef par rapport au point objectif en prenant en compte ces enveloppes de sécurité de sorte à réaliser la phase de vol particulière de l'aéronef en sécurité.The display step thus allows an occupant of the aircraft, and the pilot or co-pilot in particular, to advantageously visualize the objective point and each object to be followed with the safety envelope attached to this object, taking into account the positions and possible movements of the objects to be tracked as well as their movements due to movements of the sea surface and waves. The pilot can then manually pilot the aircraft relative to the objective point while taking into account these safety envelopes so as to achieve the particular flight phase of the aircraft in safety.

De plus, un vecteur vitesse correspondant au déplacement éventuel de chaque objet à suivre peut être affiché afin d'indiquer au pilote de l'aéronef la direction de déplacement éventuel de cet objet.In addition, a speed vector corresponding to the possible movement of each object to be followed can be displayed in order to indicate to the pilot of the aircraft the direction of possible movement of this object.

Les positions d'affichage des enveloppes de sécurité, du point objectif et éventuellement du vecteur vitesse sur un dispositif de visualisation sont déterminées par le calculateur en fonction des informations fournies par au moins un dispositif de localisation, au moins une centrale inertielle et au moins le système de détection.The display positions of the safety envelopes, the objective point and possibly the speed vector on a display device are determined by the computer based on the information provided by at least one location device, at least one inertial unit and at least the detection system.

Selon un aspect, l'étape de réalisation d'une phase de vol particulière de l'aéronef par rapport au point objectif peut comporter les sous-étapes suivantes :

  • détermination d'une trajectoire de vol par rapport au point objectif en respectant une distance de sécurité vis-à-vis de l'enveloppe de sécurité attachée à chaque objet à suivre, et
  • suivi automatique de trajectoire de vol par le dispositif de pilotage automatique de l'aéronef de sorte à réaliser la phase de vol particulière selon la trajectoire de vol.
According to one aspect, the step of carrying out a particular flight phase of the aircraft relative to the objective point may include the following sub-steps:
  • determination of a flight trajectory relative to the objective point while respecting a safety distance with respect to the safety envelope attached to each object to be followed, and
  • automatic flight path tracking by the automatic piloting device of the aircraft so as to achieve the particular flight phase according to the flight path.

Cette trajectoire de vol est destinée à la réalisation de la phase de vol particulière par rapport au point objectif et est déterminée par exemple par le calculateur en utilisant des algorithmes connus d'établissement d'une trajectoire de vol en prenant en compte l' enveloppe de sécurité attachée à chaque objet à suivre se trouvant à proximité de l'aéronef et sur la route conduisant au point objectif ainsi qu'une distance de sécurité entre cette trajectoire de vol et chaque enveloppe de sécurité. Le dispositif de pilotage automatique de l'aéronef utilise ensuite comme consigne cette trajectoire de vol afin de suivre cette trajectoire de vol de sorte à réaliser de façon automatique la phase de vol particulière par rapport au point objectif en restant au minimum à une distance égale à la distance de sécurité de chaque enveloppe de sécurité évitant ainsi avantageusement toute collision avec un objet à suivre.This flight trajectory is intended for the achievement of the particular flight phase relative to the objective point and is determined for example by the computer using known algorithms for establishing a flight trajectory taking into account the envelope of security attached to each object to be followed located near the aircraft and on the route leading to the objective point as well as a safety distance between this flight path and each safety envelope. The automatic piloting device of the aircraft then uses this flight trajectory as instructions in order to follow this flight trajectory so as to automatically carry out the particular flight phase relative to the objective point while remaining at least at a distance equal to the safety distance from each safety envelope thus advantageously avoiding any collision with an object to be followed.

La distance de sécurité peut être prédéterminée et constante pour chaque objet à suivre.The safety distance can be predetermined and constant for each object to be tracked.

La distance de sécurité peut aussi être variable d'un objet à suivre à l'autre, en fonction des dimensions de l'enveloppe de sécurité de cet objet, et en particulier des variations de hauteur et des angles de roulis et de tangage sur la durée glissante. En effet, plus les dimensions d'une enveloppe de sécurité d'un objet à suivre sont importantes, plus cet objet est soumis à des variations importantes de son angle de roulis, de son angle de tangage et/ou de sa hauteur. En conséquence, afin de sécuriser la phase de vol particulière de l'aéronef, la distance de sécurité peut être augmentée lorsque les dimensions d'une enveloppe de sécurité d'un objet à suivre sont importantes.The safety distance can also vary from one object to be followed to another, depending on the dimensions of the safety envelope of this object, and in particular variations in height and roll and pitch angles on the sliding duration. Indeed, the greater the dimensions of a safety envelope of an object to be tracked, the more this object is subject to significant variations in its roll angle, its pitch angle and/or its height. Consequently, in order to secure the particular flight phase of the aircraft, the safety distance can be increased when the dimensions of a safety envelope of an object to be followed are large.

Une enveloppe d'exclusion pour chaque objet à suivre dans lequel l'aéronef ne doit pas pénétrer afin d'assurer la sécurité du vol de l'aéronef peut ainsi être formée pour chaque objet par l'enveloppe de sécurité attachée à cet objet augmentée de la distance de sécurité dans toutes les directions.An exclusion envelope for each object to be followed into which the aircraft must not penetrate in order to ensure the safety of the flight of the aircraft can thus be formed for each object by the safety envelope attached to this object increased by the safety distance in all directions.

Lors de l'application de cette trajectoire de vol, le dispositif de pilotage automatique de l'aéronef adaptera ainsi avantageusement la vitesse, l'attitude et l'altitude de l'aéronef en fonction des dimensions des enveloppes de sécurité et donc des positions et des mouvements propres de chaque objet maritime détecté et sélectionné ainsi que de la position et des mouvements du point objectif.When applying this flight trajectory, the automatic piloting device of the aircraft will thus advantageously adapt the speed, attitude and altitude of the aircraft according to the dimensions of the safety envelopes and therefore the positions and of the specific movements of each maritime object detected and selected as well as the position and movements of the objective point.

De plus, chaque enveloppe de sécurité étant déterminée sur une durée glissante, et donc remise à jour de façon sensiblement continue, à une fréquence d'échantillonnage près, les changements de cap, de vitesse des objets ainsi que les mouvements dus à la mer et aux vagues sont pris en compte en temps réel afin de garantir une sécurisation maximale de la trajectoire de vol déterminée. La trajectoire de vol permet de la sorte d'assurer un guidage totalement asservi pendant la phase de vol particulière avec les mouvements et les déplacements de chaque objet à suivre.In addition, each security envelope being determined over a sliding period, and therefore updated in a substantially continuous manner, at a sampling frequency, changes in course, speed of objects as well as movements due to the sea and to waves are taken into account in real time in order to guarantee maximum security of the determined flight path. The flight trajectory thus makes it possible to ensure fully controlled guidance during the particular flight phase with the movements and movements of each object to be followed.

Notamment, lorsque la phase de vol particulière est un vol stationnaire au-dessus du point objectif, l'utilisation de ces enveloppes de sécurité permet d'asservir le plus possible la position relative de l'aéronef vis-à-vis du point objectif afin de maintenir une hauteur sensiblement constante entre l'aéronef et le point objectif.In particular, when the particular flight phase is a hovering flight above the objective point, the use of these safety envelopes makes it possible to control the relative position of the aircraft with respect to the objective point as much as possible in order to to maintain a substantially constant height between the aircraft and the objective point.

Bien entendu, le pilote de l'aéronef peut à tout moment reprendre en main les commandes de l'aéronef afin de diriger lui-même le vol de l'aéronef par rapport au point objectif ou en cas de changement de point objectif par exemple.Of course, the pilot of the aircraft can at any time take over the controls of the aircraft in order to direct the flight of the aircraft himself relative to the objective point or in the event of a change of objective point for example.

En outre, une étape d'affichage des enveloppes de sécurité de chaque objet à suivre et du point objectif sur un dispositif de visualisation peut être réalisée y compris lorsque la phase de vol particulière est réalisée automatiquement. De la sorte, le pilote de l'aéronef peut visualiser les enveloppes de sécurité et le point objectif, notamment dans le cas où le pilote a besoin de reprendre en main les commandes de l'aéronef.In addition, a step of displaying the security envelopes of each object to be followed and the objective point on a display device can be carried out even when the particular flight phase is carried out automatically. In this way, the pilot of the aircraft can visualize the safety envelopes and the objective point, particularly in the case where the pilot needs to regain control of the controls of the aircraft.

Par ailleurs, deux phases de vol particulières peuvent être enchaînées de façon automatique sans que le procédé selon l'invention soit arrêté, à savoir en conservant notamment la sélection précédemment effectuée d'au moins un objet à suivre et d'un point objectif sur un objet à suivre. De la sorte, un vol d'approche peut dans un premier temps être réalisée en direction du point objectif jusqu'à la distance préétablie, puis une phase de vol stationnaire au-dessus du point objectif ou bien une phase d'atterrissage sur le point objectif est réalisée.Furthermore, two particular flight phases can be linked together automatically without the method according to the invention being stopped, namely by retaining in particular the selection previously made of at least one object to be followed and of an objective point on a object to follow. In this way, an approach flight can initially be carried out in the direction of the objective point up to the pre-established distance, then a phase of hovering above the objective point or a landing phase on the objective point is carried out.

Selon un aspect, l'étape d'estimation d'une enveloppe de sécurité peut comporter les sous-étapes suivantes :

  • détermination d'un mouvement propre caractérisé par un vecteur vitesse pour chaque objet à suivre sur la durée glissante,
  • estimation de variations des angles de roulis δϕ et de tangage δθ et d'une variation de hauteur δh de chaque objet à suivre sur la durée glissante,
  • détermination d'un centre de mouvement de chaque objet à suivre par rapport aux variations des angles de roulis δϕ et de tangage δθ sur la durée glissante, et
  • estimation d'une enveloppe de sécurité autour de chaque objet à suivre et en prenant en compte le du centre de mouvement pour chaque objet à suivre en fonction de la variation de hauteur δh et des variations des angles de roulis δϕ et de tangage δθ de chaque objet à suivre sur la durée glissante.
According to one aspect, the step of estimating a security envelope may include the following substeps:
  • determination of a proper movement characterized by a speed vector for each object to follow over the sliding duration,
  • estimation of variations of the roll angles δϕ and pitch angles δθ and of a variation in height δh of each object to be followed over the sliding duration,
  • determination of a center of movement of each object to be followed in relation to the variations of the roll angles δϕ and pitch angles δθ over the sliding duration, and
  • estimation of a safety envelope around each object to be followed and taking into account the center of movement for each object to be followed as a function of the variation in height δh and variations in the roll angles δϕ and pitch angles δθ of each object to follow over the sliding duration.

La sous-étape de détermination d'un mouvement propre est réalisée à partir des informations fournies par ledit au moins un système de détection sur la durée glissante, par une analyse et une exploitation de ces informations. Par exemple, l'application sur ces informations d'une méthode différentielle moyennée avec un filtre de Kalman sur une séquence « roulante » correspondant à la durée glissante est réalisée au cours de cette sous-étape de détermination d'un mouvement propre. D'autres méthodes peuvent être utilisées telles que des méthodes utilisant des flots optiques par exemple.The sub-step of determining a proper movement is carried out from the information provided by said at least one detection system over the sliding duration, by analysis and use of this information. For example, the application to this information of a differential method averaged with a Kalman filter on a “rolling” sequence corresponding to the sliding duration is carried out during this sub-step of determining a proper movement. Other methods can be used such as methods using optical flows for example.

De même, la sous-étape d'estimation des variations des angles de roulis δϕ et de tangage δθ et de la variation de hauteur δh de chaque objet est réalisée à partir des informations fournies par ledit au moins un système de détection sur la durée glissante, par une analyse et une exploitation de ces informations.Likewise, the sub-step of estimating the variations of the roll angles δϕ and pitch angles δθ and the height variation δh of each object is carried out from the information provided by said at least one detection system over the sliding duration , by analyzing and using this information.

Ensuite, lors de la sous-étape de détermination d'un centre de mouvement de chaque objet à suivre, la connaissance des valeurs des variations des angles de roulis δϕ et de tangage δθ pour chaque objet à suivre sur la durée glissante permet de déterminer le centre de mouvement pour chaque objet à suivre. Un centre de mouvement peut correspondre par exemple au centre de rotation instantanée d'un objet. Ce centre de mouvement peut être déterminé par exemple à partir d'un angle de roulis moyen ϕmoy et d'un angle de tangage moyeu θmoy sur la durée glissante.Then, during the sub-step of determining a center of movement of each object to be followed, knowledge of the values of the variations of the roll angles δϕ and pitch angles δθ for each object to be followed over the sliding duration makes it possible to determine the center of movement for each object to be tracked. A center of movement can correspond, for example, to the center of instantaneous rotation of an object. This center of movement can be determined for example from an average roll angle ϕ avg and a hub pitch angle θ avg over the sliding duration.

Enfin, la sous-étape d'estimation d'une enveloppe de sécurité autour de chaque objet à suivre et en prenant en compte le centre de mouvement pour chaque objet à suivre permet la construction d'une enveloppe de sécurité en trois dimensions pour chaque objet à suivre. Chaque enveloppe de sécurité est positionnée à la position de l'objet à suivre à la fin de la durée glissante et autour d'une position moyenne de l'objet à suivre, à savoir avec un angle de roulis moyen ϕmoy , un angle de tangage moyeu θmoy et une hauteur moyenne hmoy. Chaque enveloppe de sécurité couvre l'amplitude de la variation de hauteur δh et des variations des angles de roulis δϕ et de tangage δθ de l'objet à suivre sur la durée glissante. Chaque enveloppe de sécurité permet ainsi de prendre en compte les mouvements subis par l'objet à suivre pendant la durée glissante.Finally, the sub-step of estimating a security envelope around each object to be tracked and taking into account the center of movement for each object to be tracked allows the construction of a three-dimensional security envelope for each object. to be continued. Each safety envelope is positioned at the position of the object to be followed at the end of the sliding duration and around an average position of the object to be followed, namely with an average roll angle ϕ avg , an angle of hub pitch θ avg and an average height h avg . Each safety envelope covers the amplitude of the height variation δh and the variations in the roll angles δϕ and pitch angles δθ of the object to be followed over the sliding duration. Each security envelope thus makes it possible to take into account the movements undergone by the object to be tracked during the sliding duration.

De plus, la sous-étape d'estimation de ladite enveloppe de sécurité peut également prendre en compte une variation verticale d'eau δm de la surface de l'eau, correspondant notamment à la hauteur de la houle ou des vagues sur la durée glissante afin d'anticiper l'effet de cette variation verticale d'eau δm sur chaque objet à suivre et en particulier sur la variation de hauteur δh de chaque objet à suivre. En effet, en connaissant la variation verticale d'eau δm de la surface de l'eau en amont d'un objet, il est possible avantageusement d'anticiper la variation de hauteur δh de chaque objet à suivre qui sera provoquée par cette variation verticale d'eau δm de la surface de l'eau. Cette variation verticale d'eau δm de la surface de l'eau peut être mesurée sur la durée glissante par ledit au moins un système de détection. Cette variation verticale de l'eau est définie de préférence selon une direction verticale ou en élévation d'un repère terrestre.In addition, the sub-step of estimating said safety envelope can also take into account a vertical variation of water δm of the water surface, corresponding in particular to the height of the swell or waves over the sliding duration in order to anticipate the effect of this vertical variation of water δm on each object to be followed and in particular on the variation of height δh of each object to follow. Indeed, by knowing the vertical variation of water δm of the water surface upstream of an object, it is advantageously possible to anticipate the variation in height δh of each object to follow which will be caused by this vertical variation of water δm from the water surface. This vertical variation of water δm of the water surface can be measured over the sliding duration by said at least one detection system. This vertical variation of the water is preferably defined in a vertical direction or in elevation of a terrestrial landmark.

Selon un aspect, le procédé selon l'invention peut comporter au moins une étape supplémentaire relative à une anticipation des positions de chaque objet à suivre sur une durée d'anticipation.According to one aspect, the method according to the invention may comprise at least one additional step relating to an anticipation of the positions of each object to be followed over an anticipation period.

Notamment, une étape supplémentaire de détermination par anticipation des mouvements de chaque objet à suivre sur la durée d'anticipation en fonction de son vecteur vitesse déterminé lors de la sous-étape de détermination d'un mouvement propre pour chaque objet à suivre. Cette durée d'anticipation peut être prédéterminée et est par exemple égale à 5 secondes. De la sorte, les positions prévisionnelles successives des enveloppes de sécurité de chaque objet à suivre sur la durée d'anticipation peuvent être calculées, par exemple par l'intermédiaire du calculateur, en utilisant le dernier vecteur vitesse connu pour chaque objet à suivre.In particular, an additional step of determining by anticipation of the movements of each object to be followed over the anticipation duration as a function of its speed vector determined during the sub-step of determining an own movement for each object to be followed. This anticipation duration can be predetermined and is for example equal to 5 seconds. In this way, the successive forecast positions of the security envelopes of each object to be tracked over the anticipation period can be calculated, for example via the calculator, using the last known speed vector for each object to be tracked.

Ces positions prévisionnelles successives peuvent alors être prises en compte lors de la sous-étape de détermination d'une trajectoire de vol pour la réalisation de la phase de vol particulière par rapport au point objectif.These successive forecast positions can then be taken into account during the sub-step of determining a trajectory of flight for the achievement of the particular flight phase relative to the objective point.

Ensuite, une étape supplémentaire d'affichage des positions prévisionnelles successives de l'enveloppe de sécurité de chaque objet sur le dispositif de visualisation pour la durée d'anticipation peut également être réalisée en exploitant les positions prévisionnelles successives des enveloppes de sécurité de chaque objet à suivre. De la sorte, le pilote peut visualiser ces positions prévisionnelles successives et choisir une trajectoire prenant en compte ces positions prévisionnelles successives à venir des enveloppes de sécurité de chaque objet à suivre et du point objectif. Une telle anticipation peut notamment être très utile en cas de perte visuelle d'un objet à suivre lors d'un pilotage manuel de l'aéronef, par exemple en présence de brouillard ou de fumée masquant cet objet.Then, an additional step of displaying the successive forecast positions of the security envelope of each object on the display device for the anticipation duration can also be carried out by exploiting the successive forecast positions of the security envelopes of each object to be follow. In this way, the pilot can visualize these successive forecast positions and choose a trajectory taking into account these successive forecast positions to come from the safety envelopes of each object to be followed and the objective point. Such anticipation can in particular be very useful in the event of visual loss of an object to be followed during manual piloting of the aircraft, for example in the presence of fog or smoke masking this object.

Selon un aspect, l'étape de sélection d'au moins un objet à suivre peut être effectuée manuellement par un occupant de l'aéronef et peut comporter les sous-étapes suivantes :

  • affichage de chaque objet détecté sur un dispositif de visualisation de l'aéronef, et
  • sélection manuelle sur le dispositif de visualisation de chaque objet à suivre et d'un point objectif sur un objet à suivre.
According to one aspect, the step of selecting at least one object to follow can be carried out manually by an occupant of the aircraft and can include the following sub-steps:
  • displaying each object detected on a display device of the aircraft, and
  • manual selection on the display device of each object to be tracked and of an objective point on an object to be tracked.

De la sorte, un occupant de l'aéronef, en particulier le pilote ou le copilote, peut visualiser sur le dispositif de visualisation les objets qui ont été détectés dans la zone de surveillance. Un occupant de l'aéronef peut alors sélectionner directement sur le dispositif de visualisation, par exemple par l'intermédiaire un écran tactile ou d'un pointeur dirigé via une souris ou autres, les objets à suivre susceptibles de se trouver sur la trajectoire de vol et qu'il souhaite surveiller. De même, cet occupant de l'aéronef peut également sélectionner de façon identique sur un de ces objets maritimes à suivre le point objectif vis-à-vis duquel la phase de vol particulière est effectuée.In this way, an occupant of the aircraft, in particular the pilot or co-pilot, can view on the display device the objects which have been detected in the surveillance zone. An occupant of the aircraft can then select directly on the display device, for example via a touch screen or a pointer directed via a mouse or others, the objects to follow likely to be on the flight path. and he wishes to watch. Likewise, this occupant of the aircraft can also select identically on one of these maritime objects to follow the objective point with respect to which the particular flight phase is carried out.

Selon un aspect, l'étape de sélection d'au moins un objet à suivre et d'un point objectif peut être effectuée automatiquement et peut comporter les sous-étapes suivantes :

  • application d'un processus de reconnaissance de forme de chaque objet détecté aux informations fournies par ledit au moins un dispositif de détection,
  • identification d'au moins un objet détecté par comparaison de la forme attribuée à chaque objet (50) détecté avec au moins une base d'une base de données contenant des formes d'objets maritimes connus, et
  • sélection automatique d'au moins un objet à suivre dont la forme est identifiée dans ladite au moins une base de données et d'un point objectif sur un objet à suivre.
According to one aspect, the step of selecting at least one object to follow and an objective point can be carried out automatically and can include the following sub-steps:
  • application of a shape recognition process of each detected object to the information provided by said at least one detection device,
  • identification of at least one object detected by comparison of the shape assigned to each object (50) detected with at least one base of a database containing shapes of known maritime objects, and
  • automatic selection of at least one object to be tracked whose shape is identified in said at least one database and of an objective point on an object to be tracked.

L'application par le calculateur d'un processus de reconnaissance de forme aux informations fournies par au moins un dispositif de détection permet de façon connue d'associer une forme à chaque objet détecté. Ce processus de reconnaissance de forme peut être associé à un processus de traitement d'images effectué sur les images captées par au moins un dispositif de détection. Ces processus de traitement d'images et de reconnaissance de forme peuvent par exemple mettre en oeuvre des méthodes connues de l'homme du métier, par exemple une méthode de morphologie mathématique, une méthode de localisation et de cartographie simultanées connue en langue anglaise sous la désignation « Simultaneous Localisation And Mapping » ou toute autre méthode comparable...The application by the computer of a shape recognition process to the information provided by at least one detection device makes it possible in a known manner to associate a shape with each detected object. This shape recognition process can be associated with an image processing process carried out on the images captured by at least one detection device. These image processing and shape recognition processes can for example implement methods known to those skilled in the art, for example a method of mathematical morphology, a method of simultaneous localization and mapping known in English under the name designation “Simultaneous Localization And Mapping” or any other comparable method...

Ensuite, la comparaison de chacune de ces formes de chaque objet détecté avec des formes contenues dans au moins une base de données contenant des caractéristiques d'objets maritimes connus par l'intermédiaire du calculateur permet d'identifier certains objets détectés correspondant à des objets connus. De la sorte, un type de navires ou un type de plates-formes maritimes connus et présents dans au moins une base de données stockée par exemple dans une mémoire du calculateur ou bien dans une mémoire reliée au calculateur peut par exemple être identifié. Chaque objet identifié est alors automatiquement sélectionné pour être un objet à suivre.Then, the comparison of each of these shapes of each detected object with shapes contained in at least one database containing characteristics of known maritime objects via the calculator makes it possible to identify certain detected objects corresponding to known objects . In this way, a type of ship or a type of maritime platforms known and present in at least one database stored for example in a memory of the computer or in a memory connected to the computer can for example be identified. Each identified object is then automatically selected to be an object to track.

De plus, l'application par le calculateur d'un processus de reconnaissance de forme aux informations fournies par au moins un dispositif de détection permet également d'identifier de façon similaire une hélisurface présente sur un objet détecté. Une hélisurface est par exemple identifiable par la présence d'une lettre « H » ou bien d'un cercle représenté sur l'hélisurface. Lorsqu'une seule hélisurface est identifiée, le centre de celle-ci est automatiquement sélectionné comme point objectif par le calculateur. Dans le cas où plusieurs hélisurfaces sont identifiées, un point objectif est également automatiquement sélectionné au centre d'une de ces hélisurfaces par le calculateur grâce à une information complémentaire fournie par exemple par le pilote ou le copilote de l'aéronef. Cette information complémentaire peut être fournie, via une interface de saisie, par exemple avant le décollage de l'aéronef au moment du choix de la phase de vol particulière envisagée ou bien au moment de la sélection de ce point objectif.In addition, the application by the computer of a shape recognition process to the information provided by at least one detection device also makes it possible to identify in a similar manner a helipad present on a detected object. A helipad is, for example, identifiable by the presence of a letter “H” or a circle represented on the helipad. When a single helipad is identified, the center of it is automatically selected as the objective point by the calculator. In the case where several helipads are identified, an objective point is also automatically selected at the center of one of these helipads by the computer using additional information provided for example by the pilot or co-pilot of the aircraft. This additional information can be provided, via an input interface, for example before takeoff of the aircraft when choosing the particular flight phase envisaged or when selecting this objective point.

Par exemple, les coordonnées en latitude et longitude d'un point objectif recherché sont saisies et le centre de l'hélisurface située la plus proche de ces coordonnées est automatiquement sélectionné comme point objectif par le calculateur. Selon un autre exemple, une caractéristique d'un système AIS, pour la désignation en langue anglaise « Automatic Identification System », d'un objet sur lequel se trouve le point objectif recherché est saisie et le centre de l'hélisurface située sur cet objet, s'il est parmi les objets détecté, est alors automatiquement sélectionné comme point objectif par le calculateur. L'aéronef comporte dans ce cas un récepteur AIS relié au calculateur afin d'exploiter de telles caractéristiques AIS. For example, the latitude and longitude coordinates of a desired objective point are entered and the center of the helipad located closest to these coordinates is automatically selected as the objective point by the calculator. According to another example, a characteristic of an AIS system, for the English language designation “Automatic Identification System”, of an object on which the desired objective point is located is entered and the center of the helipad located on this object, is it is among the objects detected, is then automatically selected as an objective point by the computer. In this case, the aircraft includes an AIS receiver connected to the computer in order to exploit such AIS characteristics.

Cependant, si aucune sélection automatique d'un point objectif n'est possible ou sur choix de l'équipage de l'aéronef, une sélection manuelle d'un point objectif peut être réalisée. Dans ce cas, la sous-étape de sélection automatique d'au moins un objet à suivre et d'un point objectif peut être remplacée par les trois sous-étapes suivantes :

  • sélection automatique d'au moins un objet à suivre telle que précédemment décrit,
  • affichage d'au moins un objet détecté et/ou identifié sur un dispositif de visualisation de l'aéronef, et
  • sélection manuelle d'un point objectif sur un objet détectés et/ou identifiés sur le dispositif de visualisation, par exemple par l'intermédiaire d'un écran tactile ou par l'intermédiaire d'un pointeur dirigé via une souris.
However, if no automatic selection of an objective point is possible or upon choice of the aircraft crew, manual selection of an objective point can be carried out. In this case, the sub-step of automatic selection of at least one object to follow and of an objective point can be replaced by the following three sub-steps:
  • automatic selection of at least one object to follow as previously described,
  • display of at least one object detected and/or identified on a display device of the aircraft, and
  • manual selection of an objective point on an object detected and/or identified on the display device, for example via a touch screen or via a pointer directed via a mouse.

Dans ces conditions, le procédé selon l'invention peut être appliqué afin de sélectionner manuellement le point objectif, par exemple lorsque ce point objectif n'est pas une hélisurface, mais un point d'un objet en vue par exemple de réaliser un vol stationnaire au-dessus de ce point objectif.Under these conditions, the method according to the invention can be applied in order to manually select the objective point, for example when this objective point is not a helipad, but a point of an object with a view, for example, to achieving a hovering flight. above this objective point.

Selon un aspect, l'étape de sélection d'au moins un objet à suivre et d'un point objectif peut être effectuée de façon semi-automatique et peut comporter les sous-étapes suivantes :

  • application d'un processus de reconnaissance de forme de chaque objet détecté aux informations fournies par ledit au moins un système de détection,
  • identification d'au moins un objet détecté par comparaison par comparaison de la forme attribuée à chaque objet détecté avec au moins une base d'une base de données contenant des objets maritimes connus
  • présélection automatique d'au moins un objet dont la forme est identifiée dans ladite au moins une base de données,
  • affichage d'au moins un objet présélectionné sur un dispositif de visualisation de l'aéronef, et
  • sélection manuelle sur le dispositif de visualisation d'au moins un objet à suivre et/ou d'un point objectif sur un objet à suivre par un occupant de l'aéronef.
According to one aspect, the step of selecting at least one object to follow and an objective point can be carried out semi-automatically and can include the following sub-steps:
  • application of a shape recognition process of each detected object to the information provided by said at least one detection system,
  • identification of at least one detected object by comparison by comparison of the shape assigned to each detected object with at least one base of a database containing known maritime objects
  • automatic preselection of at least one object whose shape is identified in said at least one database,
  • displaying at least one preselected object on a display device of the aircraft, and
  • manual selection on the display device of at least one object to be followed and/or of an objective point on an object to be followed by an occupant of the aircraft.

De la sorte, le calculateur présélectionne chaque objet connu après identification parmi chaque objet détecté, puis affiche chaque objet connu et présélectionné sur le dispositif de visualisation. Ensuite, un occupant de l'aéronef sélectionne de façon manuelle, comme précédemment évoqué, sur le dispositif de visualisation chaque objet à suivre et le point objectif sur un objet à suivre.In this way, the calculator preselects each known object after identification among each detected object, then displays each known and preselected object on the display device. Then, an occupant of the aircraft selects manually, as previously mentioned, on the display device each object to be tracked and the objective point on an object to be tracked.

Selon un aspect, au cours de l'étape de sélection d'au moins un objet à suivre et d'un point objectif, tous les objets détectés et un point objectif parmi ces objets détectés peuvent être sélectionnés automatiquement.According to one aspect, during the step of selecting at least one object to track and an objective point, all the detected objects and an objective point among these detected objects can be selected automatically.

La présente invention vise également un système d'aide à la navigation pour un aéronef par détection d'objets maritimes fixes et mobiles configuré pour mettre en oeuvre le procédé précédemment décrit. Le système d'aide à la navigation pour un aéronef comporte notamment :

  • au moins un dispositif de localisation fournissant une position et/ou une vitesse absolue de l'aéronef,
  • au moins une centrale inertielle fournissant une attitude de l'aéronef,
  • un dispositif de pilotage automatique de l'aéronef,
  • au moins un dispositif de visualisation,
  • au moins un système de détection destiné à la détection d'objets maritimes fixes et mobiles, et
  • au moins un calculateur.
The present invention also relates to a navigation aid system for an aircraft by detecting fixed and mobile maritime objects configured to implement the method previously described. The navigation aid system for an aircraft comprises in particular:
  • at least one location device providing a position and/or an absolute speed of the aircraft,
  • at least one inertial unit providing an attitude of the aircraft,
  • an automatic piloting device for the aircraft,
  • at least one display device,
  • at least one detection system intended for the detection of fixed and mobile maritime objects, and
  • at least one calculator.

La présente invention vise également un aéronef comportant un tel système d'aide à la navigation.The present invention also relates to an aircraft comprising such a navigation aid system.

L'invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées qui représentent :

  • la figure 1, un aéronef selon l'invention,
  • la figure 2, un objet maritime détecté sur une durée glissante,
  • la figure 3, un schéma synoptique d'un procédé selon l'invention,
  • la figure 4, une enveloppe de sécurité d'un objet maritime détecté, et
  • la figure 5, un schéma synoptique d'un procédé selon l'invention.
The invention and its advantages will appear in more detail in the context of the description which follows with examples given by way of illustration with reference to the appended figures which represent:
  • there figure 1 , an aircraft according to the invention,
  • there figure 2 , a maritime object detected over a sliding period,
  • there Figure 3 , a synoptic diagram of a process according to the invention,
  • there Figure 4 , a security envelope of a detected maritime object, and
  • there Figure 5 , a block diagram of a process according to the invention.

Les éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont affectés d'une seule et même référence.Elements present in several distinct figures are assigned a single and same reference.

L'aéronef 1 représenté sur la figure 1 comporte un fuselage 4, un rotor principal 2 agencé au-dessus du fuselage 4 et un rotor arrière 3 agencé sur une poutre de queue 7 de l'aéronef 1. L'aéronef 1 comporte également un train d'atterrissage 8 à patins et une installation motrice 6 entraînant en rotation les deux rotors 2,3.The aircraft 1 shown on the figure 1 comprises a fuselage 4, a main rotor 2 arranged above the fuselage 4 and a rear rotor 3 arranged on a tail boom 7 of the aircraft 1. The aircraft 1 also comprises a landing gear 8 with skids and a power plant 6 rotating the two rotors 2,3.

Un repère aéronef (XA,YA,ZA) est attaché à l'aéronef 1 et formé par trois axes orthogonaux. Un axe longitudinal XA s'étend de l'arrière de l'aéronef 1 vers l'avant de l'aéronef 1, c'est à dire de l'extrémité arrière de la poutre de queue 7 de l'aéronef 1 à le pointe avant du fuselage 4 de l'aéronef 1. Un axe d'élévation ZA s'étend de haut en bas perpendiculairement à l'axe longitudinal XA. Enfin, un axe transversal YA s'étend de gauche à droite perpendiculairement aux axes longitudinal XA et d'élévation ZA. L'axe longitudinal XA est l'axe de roulis de l'aéronef 1, l'axe transversal YA est son axe de tangage et l'axe d'élévation ZA est son axe de lacet.An aircraft marker (X A , Y A , Z A ) is attached to the aircraft 1 and formed by three orthogonal axes. A longitudinal axis X A extends from the rear of the aircraft 1 towards the front of the aircraft 1, that is to say from the rear end of the tail boom 7 of the aircraft 1 to the front tip of the fuselage 4 of the aircraft 1. An elevation axis Z A extends from top to bottom perpendicular to the longitudinal axis X A. Finally, a transverse axis Y A extends from left to right perpendicular to the longitudinal axes X A and elevation Z A. The longitudinal axis X A is the roll axis of the aircraft 1, the transverse axis Y A is its pitch axis and the elevation axis Z A is its yaw axis.

L'aéronef 1 comporte aussi un système 10 d'aide à la navigation par détection d'objets maritimes fixes et mobiles. Ce système 10 est dédié, lorsque l'aéronef 1 est située à proximité de la mer ou au dessus de la mer, à la détection d'objets maritimes en vue de la réalisation d'une manoeuvre particulière, par exemple, un vol d'approche ou une phase de vol stationnaire par rapport à un de ces objets ou encore une phase d'atterrissage sur un de ces objets. Un tel système 10 d'aide à la navigation peut équiper un tel aéronef à voilure tournante ainsi que tout type d'aéronef.The aircraft 1 also includes a system 10 for aiding navigation by detecting fixed and mobile maritime objects. This system 10 is dedicated, when the aircraft 1 is located near the sea or above the sea, to the detection of maritime objects with a view to carrying out a particular maneuver, for example, a flight of approach or a hovering flight phase in relation to one of these objects or even a landing phase on one of these objects. Such a navigation aid system 10 can equip such a rotary wing aircraft as well as any type of aircraft.

Ce système 10 d'aide à la navigation comporte :

  • un dispositif de localisation 15 fournissant une position et/ou une vitesse absolue de l'aéronef 1,
  • une centrale inertielle 16 fournissant une attitude de l'aéronef 1,
  • un dispositif de pilotage automatique 13 de l'aéronef 1,
  • un dispositif de visualisation 11,
  • un système de détection 20 destiné à la détection d'objets maritimes fixes et mobiles, et
  • un calculateur 14.
This navigation aid system 10 includes:
  • a location device 15 providing a position and/or an absolute speed of the aircraft 1,
  • an inertial unit 16 providing an attitude of the aircraft 1,
  • an automatic piloting device 13 of the aircraft 1,
  • a display device 11,
  • a detection system 20 intended for the detection of fixed and mobile maritime objects, and
  • a calculator 14.

Le dispositif de localisation 15 peut fournir directement la position de l'aéronef 1 dans un repère terrestre local ou bien le dispositif de localisation 15 peut fournir la vitesse de l'aéronef 1 dans le repère terrestre local, la position de l'aéronef 1 étant alors calculée par intégration de cette vitesse de l'aéronef 1 par l'intermédiaire par exemple d'un calculateur. Le dispositif de localisation 15 peut comporter par exemple un dispositif de localisation GNSS par satellites.The locating device 15 can directly provide the position of the aircraft 1 in a local terrestrial reference or else the locating device 15 can provide the speed of the aircraft 1 in the local terrestrial reference, the position of the aircraft 1 being then calculated by integration of this speed of the aircraft 1 via for example a calculator. The location device 15 may include, for example, a GNSS satellite location device.

De même, la centrale inertielle 16 peut fournir directement un angle de roulis ϕ et un angle de tangage θ de l'aéronef 1 dans un repère terrestre local. La centrale inertielle 16 peut également fournir des vitesses angulaires ou bien des accélérations angulaires de l'aéronef 1 autour des axes de roulis et de tangage de l'aéronef 1 dans le repère terrestre local, les angles de roulis ϕ et de tangage θ de l'aéronef 1 dans ce repère terrestre local étant alors calculés par une intégration simple ou double respectivement de ces vitesses ou de ces accélérations angulaires de l'aéronef 1 par l'intermédiaire par exemple d'un calculateur. La centrale inertielle 16 peut comporter par exemple un dispositif de type AHRS.Likewise, the inertial unit 16 can directly provide a roll angle ϕ and a pitch angle θ of the aircraft 1 in a local terrestrial reference frame. The inertial unit 16 can also provide angular velocities or angular accelerations of the aircraft 1 around the roll and pitch axes of the aircraft 1 in the local terrestrial reference frame, the roll angles ϕ and pitch angles θ of the aircraft 1 in this local terrestrial reference then being calculated by a single or double integration respectively of these speeds or these angular accelerations of the aircraft 1 via for example a calculator. The inertial unit 16 may include, for example, an AHRS type device.

Le dispositif de pilotage automatique 13 est configuré pour piloter automatiquement l'aéronef 1 à savoir sans intervention d'un pilote embarqué dans l'aéronef 1, lorsqu'un mode de pilotage automatique est engagé. Ce pilotage automatique peut suivre par exemple de façon connue une trajectoire préétablie entre deux points ou bien jusqu'à un atterrissage de l'aéronef 1 sur une hélisurface. Le dispositif de pilotage automatique 13 peut comporter par exemple un calculateur de pilote automatique et divers actionneurs agissant sur des organes de pilotage de l'aéronef 1.The automatic pilot device 13 is configured to automatically pilot the aircraft 1, namely without intervention from a pilot on board the aircraft 1, when an automatic pilot mode is engaged. This automatic piloting can follow, for example in a known manner, a pre-established trajectory between two points or until the aircraft 1 lands on a helipad. The automatic pilot device 13 may include, for example, an automatic pilot computer and various actuators acting on the control elements of the aircraft 1.

Le dispositif de visualisation 11 permet d'afficher des informations de tout type, par exemple des informations en surimpression d'une image de l'environnement de l'aéronef 1 captée par une caméra par exemple. Le dispositif de visualisation 11 peut comporter par exemple un écran, et en particulier un écran tactile, agencé sur un tableau de bord 9 de l'aéronef 1.The display device 11 makes it possible to display information of any type, for example information superimposed on an image of the environment of the aircraft 1 captured by a camera for example. The display device 11 may include for example a screen, and in particular a touch screen, arranged on a dashboard 9 of the aircraft 1.

Le calculateur 14 peut être par exemple dédié au système 10 ou bien peut aussi remplir d'autres fonctions de l'aéronef 1. Le calculateur 14 peut notamment effectuer les intégrations éventuellement nécessaires aux calculs de la position et/ou des angles de roulis ϕ et de tangage θ de l'aéronef 1 si besoin.The computer 14 can for example be dedicated to the system 10 or can also fulfill other functions of the aircraft 1. The computer 14 can in particular carry out the integrations possibly necessary for the calculations of the position and/or the roll angles ϕ and pitch θ of the aircraft 1 if necessary.

Le système de détection 20 destiné à la détection d'objets maritimes fixes et mobiles permet de détecter les objets, fixes ou mobiles, dans le champ de surveillance de ce système de détection 20 ainsi que de déterminer leurs positions relativement à l'aéronef 1, à savoir dans le repère aéronef (XA,YA,ZA). Le système de détection 20 peut aussi estimer les déplacements de chaque objet détecté, par exemple sous la forme d'un vecteur vitesse, dans le repère aéronef (XA,YA,ZA).The detection system 20 intended for the detection of fixed and mobile maritime objects makes it possible to detect objects, fixed or mobile, in the surveillance field of this detection system 20 as well as to determine their positions relative to the aircraft 1, namely in the aircraft reference (X A , Y A , Z A ). The detection system 20 can also estimate the movements of each detected object, for example in the form of a speed vector, in the aircraft reference frame (X A , Y A , Z A ).

Le système de détection 20 peut comporter au moins un détecteur électromagnétique, par exemple un dispositif de détection de type radar 21, un dispositif de détection de type LIDAR 22, un dispositif de détection de type LEDDAR ou encore un dispositif de détection à infrarouge.The detection system 20 may comprise at least one electromagnetic detector, for example a radar type detection device 21, a LIDAR type detection device 22, an LEDDAR type detection device or even an infrared detection device.

Le système de détection 20 peut comporter au moins un détecteur acoustique, par exemple un dispositif de détection de type ultrasons.The detection system 20 may include at least one acoustic detector, for example an ultrasound type detection device.

Le système de détection 20 peut comporter au moins un détecteur optique, par exemple une caméra 25.The detection system 20 may include at least one optical detector, for example a camera 25.

Le système de détection 20 de l'aéronef 1 représenté sur la figure 1 comporte trois dispositifs de détection 21,22,25 destinés à la détection d'objets maritimes fixes et mobiles ainsi qu'un calculateur d'imagerie 26. Un dispositif de détection de type radar 21 est implanté sur une zone avant du fuselage 4 et permet de détecter un objet dans une zone de surveillance correspondant par exemple à un secteur conique situé à l'avant de l'aéronef 1 et sur un longue portée de l'ordre de un à plusieurs kilomètres.The detection system 20 of the aircraft 1 shown on the figure 1 comprises three detection devices 21,22,25 intended for the detection of fixed and mobile maritime objects as well as an imaging computer 26. A radar type detection device 21 is installed on a front area of the fuselage 4 and allows to detect an object in a surveillance zone corresponding for example to a conical sector located at the front of the aircraft 1 and over a long range of the order of one to several kilometers.

Un dispositif de détection de type LIDAR 22 est implanté sous le fuselage 4 et permet de détecter un objet dans une zone de surveillance située tout autour de l'aéronef 1, à savoir à 360 degrés (360°), avec une portée courte à moyenne, inférieure à un kilomètre.A LIDAR type detection device 22 is installed under the fuselage 4 and makes it possible to detect an object in a surveillance zone located all around the aircraft 1, namely at 360 degrees (360°), with a short to medium range. , less than one kilometer.

Un dispositif de détection 25 est une caméra implantée sur une zone avant haute du fuselage 4, en dessous du rotor principal 2, et permet de capter des images en deux dimensions ou bien en trois dimensions et de détecter un objet dans une zone de surveillance correspondant par exemple à un secteur conique situé à l'avant de l'aéronef 1. Avantageusement, la zone de surveillance de la caméra 25 peut couvrir une courte, une moyenne et une longue portée, mais avec des niveaux de précision différents, la précision étant optimale pour les courtes portées.A detection device 25 is a camera installed on an upper front zone of the fuselage 4, below the main rotor 2, and makes it possible to capture images in two dimensions or in three dimensions and to detect an object in a corresponding surveillance zone for example to a conical sector located at the front of the aircraft 1. Advantageously, the surveillance zone of the camera 25 can cover a short, medium and long range, but with different levels of precision, the precision being optimal for short ranges.

Un dispositif de détection 21,22 peut fournir directement les informations concernant un objet détecté, à savoir sa présence ainsi que sa position et son vecteur vitesse dans le repère aéronef (XA,YA,ZA). C'est par exemple le cas pour le dispositif de détection de type radar 21 et le dispositif de détection de type LIDAR 22 qui comportent chacun un calculateur intégré. Pour la caméra 25, une analyse et un traitement des images captées sont nécessaires, par l'intermédiaire du calculateur d'imagerie 26 du système de détection 20, afin de détecter les objets situés dans la zone de surveillance et d'estimer leurs positions et leurs vecteurs vitesses dans le repère aéronef (XA,YA,ZA).A detection device 21,22 can directly provide information concerning a detected object, namely its presence as well as its position and its speed vector in the aircraft reference frame (X A , Y A , Z A ). This is for example the case for the radar type detection device 21 and the LIDAR type detection device 22 which each include an integrated computer. For the camera 25, analysis and processing of the captured images are necessary, via the imaging calculator 26 of the detection system 20, in order to detect objects located in the detection zone. surveillance and estimate their positions and their speed vectors in the aircraft reference frame (X A , Y A , Z A ).

Les informations fournies par chaque dispositif de détection 21,22,25 peuvent être exploitées seules et indépendamment des autres dispositifs de détection 21,22,25. Les informations fournies par ces dispositifs de détection 21,22,25 peuvent être exploitées de façon combinée afin de les comparer de sorte à vérifier leur fiabilité et/ou de les fusionner de sorte à améliorer leurs précisions.The information provided by each detection device 21,22,25 can be used alone and independently of the other detection devices 21,22,25. The information provided by these detection devices 21,22,25 can be used in a combined manner in order to compare them so as to verify their reliability and/or to merge them so as to improve their precision.

La figure 2 représente une vue d'une partie de la zone de surveillance surveillée par le système de détection 20 et située sur la surface de la mer 100 ainsi que les informations relatives à un objet 50 fournies sur une durée glissante Δt1-2 par le système de détection 20. L'objet 50 représenté sur la figure 2 est un navire, mais pourrait également être tout objet 50 situé à la surface de la mer 100 tel qu'une plate-forme maritime ou une éolienne par exemple. Ce navire comporte une coque 51 et deux éléments 52,53 allongés, agencés sensiblement verticalement et élevés, tels que deux mâts ou deux grues par exemple. Ce navire comporte également une hélisurface 59 destinée à l'atterrissage d'un aéronef.There figure 2 represents a view of a part of the surveillance zone monitored by the detection system 20 and located on the surface of the sea 100 as well as the information relating to an object 50 provided over a sliding duration Δt 1-2 by the monitoring system detection 20. The object 50 represented on the figure 2 is a ship, but could also be any object 50 located on the surface of the sea 100 such as a maritime platform or a wind turbine for example. This ship comprises a hull 51 and two elongated elements 52,53, arranged substantially vertically and elevated, such as two masts or two cranes for example. This ship also includes a helipad 59 intended for landing an aircraft.

La figure 2 comporte deux représentations de l'objet 50 à deux instants distincts t1,t2, à savoir au début et à la fin de cette durée glissante Δt1-2. Le centre de gravité G de cet objet 50 est également représenté.There figure 2 comprises two representations of the object 50 at two distinct instants t 1 , t 2 , namely at the beginning and at the end of this sliding duration Δt 1-2 . The center of gravity G of this object 50 is also represented.

Des caractéristiques de l'objet 50 détecté sont représentées sur la figure 2 respectivement pour ces deux instants t1,t2, à savoir :

  • une distance D1,D2 entre l'aéronef 1 et l'objet 50 parallèlement à l'axe longitudinale XT du repère terrestre local (XT,YT,ZT),
  • une distance ha1,ha2 entre l'aéronef 1 et un point arrière de l'objet 50 parallèlement à l'axe en élévation ZT,
  • une distance hb1,hb2 entre l'aéronef 1 et un point avant de l'objet 50 parallèlement à l'axe en élévation ZT,
  • une distance hc1,hc2 entre l'aéronef 1 et un élément allongé 52 de l'objet 50 parallèlement à l'axe en élévation ZT,
  • une distance hd1,hd2 entre l'aéronef 1 et l'autre élément allongé 53 de l'objet 50 parallèlement à l'axe en élévation ZT,
  • un angle θ1,θ2 autour de l'axe de tangage de l'aéronef 1, à savoir l'axe transversal YA du repère aéronef (XA,YA,ZA), entre l'axe en élévation ZT du repère terrestre local (XT,YT,ZT) et un élément allongé 53 de l'objet 50, et
  • un vecteur vitesse V de l'objet 50.
Characteristics of the detected object 50 are represented on the figure 2 respectively for these two instants t 1 , t 2 , namely:
  • a distance D1 , D2 between the aircraft 1 and the object 50 parallel to the longitudinal axis X T of the local terrestrial reference (X T , Y T , Z T ),
  • a distance ha1 , ha2 between the aircraft 1 and a rear point of the object 50 parallel to the elevation axis Z T ,
  • a distance hb1 , hb2 between the aircraft 1 and a front point of the object 50 parallel to the elevation axis Z T ,
  • a distance hc1 , hc2 between the aircraft 1 and an elongated element 52 of the object 50 parallel to the elevation axis Z T ,
  • a distance hd1 , hd2 between the aircraft 1 and the other elongated element 53 of the object 50 parallel to the elevation axis Z T ,
  • an angle θ1 , θ2 around the pitch axis of the aircraft 1, namely the transverse axis Y A of the aircraft reference (X A , Y A , Z A ), between the elevation axis Z T of the reference local terrestrial (X T , Y T , Z T ) and an elongated element 53 of the object 50, and
  • a speed vector V of the object 50.

De plus, une caractéristiques supplémentaire de l'objet 50 détecté est un angle ϕ1,ϕ2 autour de l'axe de roulis de l'aéronef 1, à savoir l'axe longitudinale XA du repère aéronef (XA,YA,ZA), entre l'axe en élévation ZT du repère terrestre local (XT,YT,ZT) et un élément allongé 53 de l'objet 50, cet angle n'étant pas visible sur la figure 2.In addition, an additional characteristic of the object 50 detected is an angle ϕ1 , ϕ2 around the roll axis of the aircraft 1, namely the longitudinal axis X A of the aircraft mark (X A , Y A , Z A ), between the elevation axis Z T of the local terrestrial reference (X T , Y T , Z T ) and an elongated element 53 of the object 50, this angle not being visible on the figure 2 .

Ces caractéristiques de distances et d'angles de l'objet 50 détecté sont obtenues à partir d'informations fournies par le système de détection 20 dans le repère aéronef (XA,YA,ZA) et des informations de localisation de l'aéronef 1 fournies par le dispositif de localisation 15 respectivement pour ces deux instants t1,t2 de sorte à obtenir ces caractéristiques dans le repère terrestre local (XT,YT,ZT).These distance and angle characteristics of the detected object 50 are obtained from information provided by the detection system 20 in the aircraft reference frame (X A , Y A , Z A ) and location information of the aircraft 1 provided by the localization device 15 respectively for these two instants t 1 , t 2 so as to obtain these characteristics in the local terrestrial reference frame (X T , Y T , Z T ).

Les caractéristiques de l'objet 50 détecté sont obtenues à partir d'informations fournies par le système de détection 20 dans le repère aéronef (XA,YA,ZA) sont :

  • une distance entre l'aéronef 1 et l'objet 50 parallèlement à l'axe longitudinale XA,
  • une distance entre l'aéronef 1 et un point arrière de l'objet 50 parallèlement à l'axe en élévation ZA,
  • une distance entre l'aéronef 1 et un point avant de l'objet 50 parallèlement à l'axe en élévation ZA,
  • une distance entre l'aéronef 1 et un élément allongé 52 de l'objet 50 parallèlement à l'axe en élévation ZA,
  • une distance entre l'aéronef 1 et l'autre élément allongé 53 de l'objet 50 parallèlement à l'axe en élévation ZA, et
  • un angle autour de l'axe de tangage de l'aéronef 1, à savoir l'axe transversal YA entre l'axe en élévation ZA de ce repère aéronef (XA,YA,ZA) et un élément allongé 53 de l'objet 50, et
  • un angle autour de l'axe de roulis de l'aéronef 1, à savoir l'axe transversal YA, entre l'axe en élévation ZA de ce repère aéronef (XA,YA,ZA) et un élément allongé 53 de l'objet 50, et
  • un vecteur vitesse V de l'objet 50.
The characteristics of the detected object 50 are obtained from information provided by the detection system 20 in the aircraft reference frame (X A , Y A , Z A ) are:
  • a distance between the aircraft 1 and the object 50 parallel to the longitudinal axis X A ,
  • a distance between the aircraft 1 and a rear point of the object 50 parallel to the elevation axis Z A ,
  • a distance between the aircraft 1 and a front point of the object 50 parallel to the elevation axis Z A ,
  • a distance between the aircraft 1 and an elongated element 52 of the object 50 parallel to the elevation axis Z A ,
  • a distance between the aircraft 1 and the other elongated element 53 of the object 50 parallel to the elevation axis Z A , and
  • an angle around the pitch axis of the aircraft 1, namely the transverse axis Y A between the elevation axis Z A of this aircraft reference (X A , Y A , Z A ) and an elongated element 53 of object 50, and
  • an angle around the roll axis of the aircraft 1, namely the transverse axis Y A , between the elevation axis Z A of this aircraft reference (X A , Y A , Z A ) and an elongated element 53 of object 50, and
  • a speed vector V of the object 50.

Sur la figure 2, une hauteur Zradio verticale entre l'aéronef 1 et la surface de la mer 100 survolée par l'aéronef 1 est également mesurée. Cette information est fournie par un dispositif de mesure 18 d'une hauteur Zradio que comporte l'aéronef 1.On the figure 2 , a vertical radio height Z between the aircraft 1 and the surface of the sea 100 flown over by the aircraft 1 is also measured. This information is provided by a device 18 for measuring a radio height Z included in the aircraft 1.

De plus, à deux instants complémentaires t3,t4, la hauteur m3,m4 de la surface de la mer 100 est mesurée par l'intermédiaire d'au moins un des dispositifs de détection 21,22,25 dans le repère aéronef (XA,YA,ZA), parallèlement à l'axe en élévation ZA. Ensuite, les hauteurs m3 ,m4 de la surface de la mer 100 respectivement pour ces deux instants complémentaires t3,t4 peuvent être estimées dans le repère terrestre local (XT,YT,ZT) parallèlement à l'axe en élévation ZT comme représenté sur la figure 2. Une variation δm de cette hauteur de la surface de la mer 100 peut alors être déterminée parallèlement à l'axe en élévation ZT du repère terrestre local (XT,YT,ZT), cette variation étant égale à la différence des hauteurs m3 ,m4 de la surface de la mer 100 respectivement pour ces deux instants complémentaires t3,t4. Les deux instants complémentaires t3,t4 sont postérieurs aux deux instants t1,t2.In addition, at two complementary instants t 3 , t 4 , the height m 3 , m 4 of the surface of the sea 100 is measured via at least one of the detection devices 21,22,25 in the reference frame aircraft (X A , Y A , Z A ), parallel to the elevation axis Z A. Then, the heights m 3 , m 4 of the sea surface 100 respectively for these two complementary instants t 3 , t 4 can be estimated in the local terrestrial reference frame (X T , Y T , Z T ) parallel to the elevation axis Z T as shown on the figure 2 . A variation δm of this height of the sea surface 100 can then be determined parallel to the elevation axis Z T of the local terrestrial reference (X T , Y T , Z T ), this variation being equal to the difference in heights m 3 , m 4 of the surface of the sea 100 respectively for these two complementary moments t 3 , t 4 . The two complementary moments t 3 , t 4 are posterior to the two moments t 1 , t 2 .

Le système 10 est configuré pour mettre en oeuvre un procédé d'aide à la navigation pour un aéronef 1 dont deux schémas synoptiques sont représentés sur les figures 3 et 5. Une mémoire intégrée au calculateur 14 ou reliée au calculateur 14 peut stocker des instructions relatives à ces schémas synoptiques et permettant notamment d'exécuter un tel procédé.The system 10 is configured to implement a navigation aid method for an aircraft 1, two synoptic diagrams of which are represented on the figures 3 And 5 . A memory integrated into the computer 14 or connected to the computer 14 can store instructions relating to these synoptic diagrams and allowing in particular to execute such a process.

Selon le schéma synoptique représenté sur la figure 3, le procédé d'aide à la navigation pour un aéronef 1 par détection d'objets 50 maritimes fixes et mobiles comporte les étapes suivantes.According to the synoptic diagram shown on the Figure 3 , the navigation assistance method for an aircraft 1 by detection of fixed and mobile maritime objects 50 comprises the following steps.

Tout d'abord, une étape de surveillance 110 d'une zone de surveillance sur la surface 100 d'eau est réalisée par l'intermédiaire du système de détection 20.First of all, a monitoring step 110 of a monitoring zone on the water surface 100 is carried out via the detection system 20.

En présence d'au moins un objet, une étape de détection 120 d'au moins un objet 50 dans la zone de surveillance et d'estimation de sa position relativement à l'aéronef 1 est effectuée par l'intermédiaire du système de détection 20.In the presence of at least one object, a step 120 of detecting at least one object 50 in the surveillance zone and estimating its position relative to the aircraft 1 is carried out via the detection system 20 .

Ces étapes de surveillance 110 et de détection 120 d'au moins un objet 50 et d'estimation de sa position peuvent être mise en oeuvre en utilisant tous les dispositifs de détection 21,22,25 du système de détection 20 ou seulement une partie de ces dispositifs de détection 21,22,25 en fonction de la portée de détection et/ou de la précision recherchée.These steps of monitoring 110 and detection 120 of at least one object 50 and estimation of its position can be implemented using all the detection devices 21,22,25 of the detection system 20 or only part of these devices detection 21,22,25 depending on the detection range and/or the precision sought.

Une étape de sélection 130 d'au moins un objet 50 à suivre et d'un point objectif 55 sur un objet 50 à suivre, tel qu'illustré sur la figure 2, est alors réalisée. Cette étape de sélection 130 peut être réalisée manuellement, automatiquement ou semi automatiquement. A ce titre, cette étape de sélection 130 peut comporter les sous-étapes suivantes.A step of selection 130 of at least one object 50 to follow and of an objective point 55 on an object 50 to follow, as illustrated in the figure 2 , is then carried out. This selection step 130 can be carried out manually, automatically or semi-automatically. As such, this selection step 130 may include the following sub-steps.

Pour une sélection manuelle, l'étape de sélection 130 d'au moins un objet 50 à suivre et d'un point objectif 55 comporte les sous-étapes suivantes :

  • une étape d'affichage 131 d'au moins un objet 50 détecté sur le dispositif de visualisation 11 de l'aéronef 1, et
  • une étape de sélection manuelle 132 sur le dispositif de visualisation 11 d'au moins un objet 50 à suivre et d'un point objectif 55 sur un objet 50 à suivre.
For manual selection, the step 130 of selecting at least one object 50 to follow and an objective point 55 comprises the following sub-steps:
  • a step 131 of displaying at least one object 50 detected on the display device 11 of the aircraft 1, and
  • a step of manual selection 132 on the display device 11 of at least one object 50 to be followed and of an objective point 55 on an object 50 to be followed.

Cette sélection manuelle peut être effectuée directement sur le dispositif de visualisation 11 lorsqu'il s'agit d'un écran tactile ou bien par l'intermédiaire d'un dispositif de sélection 17, tel qu'une souris par exemple.This manual selection can be carried out directly on the display device 11 when it is a touch screen or via a selection device 17, such as a mouse for example.

Pour une sélection automatique, l'étape de sélection 130 d'au moins un objet 50 à suivre et d'un point objectif 55 comporte les sous-étapes suivantes :

  • une étape d'application 133 d'un processus de reconnaissance de forme d'au moins un objet 50 détecté aux informations fournies par le système de détection 20,
  • une étape d'identification 134 d'au moins un objet 50 détecté par comparaison de la forme attribuée à chaque objet 50 détecté avec au moins une base de données contenant des objets maritimes connus, et
  • une étape de sélection automatique 138 d'au moins un objet 50 à suivre dont la forme est identifiée dans au moins une base de données et d'un point objectif 55 sur un objet 50 à suivre.
For automatic selection, the step 130 of selecting at least one object 50 to follow and an objective point 55 comprises the following sub-steps:
  • a step 133 of applying a shape recognition process of at least one object 50 detected to the information provided by the detection system 20,
  • a step of identifying at least one object 50 detected by comparison of the shape assigned to each object 50 detected with at least one database containing known maritime objects, and
  • a step of automatic selection 138 of at least one object 50 to be followed whose shape is identified in at least one database and of an objective point 55 on an object 50 to be followed.

Pour une sélection semi-automatique, l'étape de sélection s d'au moins un objet 50 à suivre et d'un point objectif 55 comporte les sous-étapes suivantes :

  • une étape d'application 133 d'un processus de reconnaissance de forme d'au moins un objet 50 détecté aux informations fournies par le système de détection 20,
  • une étape d'identification 134 d'au moins un objet 50 détecté par comparaison de la forme attribuée à chaque objet 50 détecté avec au moins une base de données contenant des objets maritimes connus
  • une étape de présélection automatique 135 d'au moins un objet 50 à suivre dont la forme est identifiée dans au moins une base de données,
  • une étape d'affichage 136 d'au moins un objet 50 présélectionné sur le dispositif de visualisation 11 de l'aéronef 1, et
  • une étape de sélection manuelle 137 sur le dispositif de visualisation 11 d'au moins un objet 50 à suivre supplémentaire et/ou d'un point objectif 55 sur un objet 50 à suivre.
For a semi-automatic selection, the step of selecting at least one object 50 to follow and an objective point 55 comprises the following sub-steps:
  • a step 133 of applying a shape recognition process of at least one detected object 50 to the information provided by the detection system 20,
  • a step of identifying at least one object 50 detected by comparing the shape assigned to each object 50 detected with at least one database containing known maritime objects
  • a step of automatic preselection 135 of at least one object 50 to follow whose shape is identified in at least one database,
  • a step 136 of displaying at least one preselected object 50 on the display device 11 of the aircraft 1, and
  • a step of manual selection 137 on the display device 11 of at least one additional object 50 to be followed and/or an objective point 55 on an object 50 to be followed.

Comme précédemment, la sélection manuelle peut être effectuée directement sur le dispositif de visualisation 11 lorsqu'il s'agit d'un écran tactile ou bien par l'intermédiaire d'un dispositif de sélection 17, tel qu'une souris par exemple.As before, the manual selection can be carried out directly on the display device 11 when it is a touch screen or via a selection device 17, such as a mouse for example.

Une fois un ou plusieurs objets 50 détectés sélectionnés, une étape de détermination 140 d'une position et d'une attitude de l'aéronef 1 est réalisée par l'intermédiaire du dispositif de localisation 15 et de la centrale inertielle 16 de l'aéronef 1.Once one or more detected objects 50 have been selected, a step 140 of determining a position and an attitude of the aircraft 1 is carried out via the locating device 15 and the inertial unit 16 of the aircraft 1.

Une étape de détermination 150 des positions et des mouvements de chaque objet 50 à suivre ainsi que de la position et des mouvements du point objectif 55 relativement à l'aéronef 1 sur la durée glissante Δt1-2 est également réalisée par l'intermédiaire du système de détection 20. La durée glissante Δt1-2 est de préférence prédéterminée. De plus, cette durée glissante Δt1-2 peut être fixe ou variable. Notamment, la durée glissante Δt1-2 peut être variable en fonction de la vitesse de l'aéronef 1 et/ou de la distance séparant l'aéronef 1 du point objectif 55.A step 150 of determining the positions and movements of each object 50 to be followed as well as the position and movements of the objective point 55 relative to the aircraft 1 over the sliding duration Δt 1-2 is also carried out via the detection system 20. The sliding duration Δt 1-2 is preferably predetermined. In addition, this sliding duration Δt 1-2 can be fixed or variable. In particular, the sliding duration Δt 1-2 can be variable as a function of the speed of the aircraft 1 and/or the distance separating the aircraft 1 from the objective point 55.

L'étape de détermination 140 de la position et de l'attitude de l'aéronef 1 et l'étape de détermination 150 des positions et des mouvements de chaque objet 50 et du point objectif 55 relativement à l'aéronef 1 peuvent être réalisées en parallèle, à savoir simultanément, comme représenté sur la figure 3. Cependant, ces deux étapes 140,150 peuvent être réalisées de façon séquentielle.The step of determining 140 of the position and the attitude of the aircraft 1 and the step of determining 150 of the positions and movements of each object 50 and of the objective point 55 relative to the aircraft 1 can be carried out in parallel, i.e. simultaneously, as shown in the Figure 3 . However, these two steps 140,150 can be carried out sequentially.

Lors de l'étape de détermination 150, les positions et les mouvements de chaque objet 50 à suivre et du point objectif 55 sont déterminés dans le repère aéronef (XA,YA,ZA). Par exemple des distances sont estimées parallèlement aux axes du repère aéronef (XA,YA,ZA) entre l'aéronef 1, par exemple son centre de gravité, et plusieurs points de chaque objet 50 à suivre. Des angles sont également estimés autour de l'axe de roulis et de tangage de l'aéronef 1, à savoir les axes longitudinal XA et transversal YA, entre l'axe en élévation ZA du repère aéronef (XA,YA,ZA) et un élément allongé 53 de l'objet 50.During the determination step 150, the positions and movements of each object 50 to be followed and of the objective point 55 are determined in the aircraft reference frame (X A , Y A , Z A ). For example, distances are estimated parallel to the axes of the aircraft reference frame (X A , Y A , Z A ) between the aircraft 1, for example its center of gravity, and several points of each object 50 to follow. Angles are also estimated around the roll and pitch axis of the aircraft 1, namely the longitudinal axes X A and transverse axes Y A , between the elevation axis Z A of the aircraft reference frame (X A , Y A ,Z A ) and an elongated element 53 of the object 50.

Ces positions de chaque objet 50 à suivre et du point objectif 55 sont déterminés sur une durée glissante Δt1-2 , par exemple de l'ordre de 2 à 4 secondes, et sont stockées dans une mémoire du calculateur 14 ou dans une mémoire reliée au calculateur 14. De la sorte, des variations des positions relativement aux axes du repère aéronef (XA,YA,ZA) et des variations des angles autour de ces axes de chaque objet 50 à suivre et du point objectif 55 peuvent être calculées sur la durée glissante Δt1-2. These positions of each object 50 to be followed and of the objective point 55 are determined over a sliding duration Δt 1-2 , for example of the order of 2 to 4 seconds, and are stored in a memory of the calculator 14 or in a connected memory to the computer 14. In this way, variations in the positions relative to the axes of the aircraft reference point (X A , Y A , Z A ) and variations in the angles around these axes of each object 50 to be followed and of the objective point 55 can be calculated over the sliding duration Δt 1-2 .

Les positions et les mouvements de chaque objet 50 à suivre et du point objectif 55 sont déterminés par l'exploitation des informations fournis par le système de détection 20. Différents algorithmes connus peuvent être utilisés pour déterminer à partir de ces informations les positions et les mouvements de chaque objet 50 à suivre et du point objectif 55.The positions and movements of each object 50 to be followed and of the objective point 55 are determined by using the information provided by the detection system 20. Different known algorithms can be used to determine the positions and movements from this information. of each object 50 to follow and of the objective point 55.

En outre, un algorithme spécifique peut être utilisé lorsqu'une précision importante est requise, notamment dans le cas de réalisation d'une phase d'atterrissage ou d'une phase de vol stationnaire sur ou au dessus d'un objet à suivre. Par exemple, l'étape de détermination 150 peut effectuer une reconstruction de points élevés rectilignes caractéristiques de chaque objet 50 à suivre, et des éléments allongés 52,53 notamment, à l'aide d'une ou plusieurs transformées de Hough.In addition, a specific algorithm can be used when significant precision is required, in particular in the case of carrying out a landing phase or a hovering phase on or above an object to be followed. For example, the determination step 150 can perform a reconstruction of rectilinear high points characteristic of each object 50 to be followed, and of the elongated elements 52,53 in particular, using one or more Hough transforms.

Ensuite, une étape de transfert 160 des positions et des mouvements de chaque objet 50 à suivre ainsi que de la position et des mouvements du point objectif 55 du repère aéronef (XA,YA,ZA) vers le repère terrestre local (XT,YT,ZT). Cette étape de transfert 160 est effectué par le calculateur 14 et utilise d'une part les positions et les mouvements de chaque objet 50 et du point objectif 55 déterminés dans le repère aéronef (XA,YA,ZA) par le système de détection 20 ainsi que la position et l'attitude de l'aéronef 1 dans le repère terrestre local (XT,YT,ZT) déterminés par le dispositif de localisation 15 et la centrale inertielle 16. De la sorte, les positions et les mouvements de chaque objet 50 à suivre sont connus dans le repère terrestre local (XT,YT,ZT) tel que représenté sur la figure 2.Then, a step 160 of transferring the positions and movements of each object 50 to be followed as well as the position and movements of the objective point 55 of the aircraft reference point (X A , Y A , Z A ) to the local terrestrial reference point (X T ,Y T ,Z T ). This transfer step 160 is carried out by the computer 14 and uses on the one hand the positions and movements of each object 50 and of the objective point 55 determined in the aircraft reference frame (X A , Y A , Z A ) by the system of detection 20 as well as the position and attitude of the aircraft 1 in the local terrestrial reference frame (X T , Y T , Z T ) determined by the detection device location 15 and the inertial unit 16. In this way, the positions and movements of each object 50 to be followed are known in the local terrestrial reference frame (X T , Y T , Z T ) as represented on the figure 2 .

Au moins une variation de hauteur δh parallèlement à l'axe en élévation ZT du repère terrestre local (XT,YT,ZT) pour chaque objet 50 à suivre peut alors être calculée sur la durée glissante Δt1-2. Par exemple, plusieurs variations de hauteur δh peuvent ainsi être déterminées par soustraction des deux distances mesurées pour les différents point d'un objet 50 aux deux instants distincts t1,t2, tel que représenté sur la figure 2. Une seule variation de hauteur δh peut aussi être déterminée en calculant une valeur moyenne des résultats de ces soustractions pour ces différents points d'un objet 50.At least one variation in height δh parallel to the elevation axis Z T of the local terrestrial reference frame (X T , Y T , Z T ) for each object 50 to be followed can then be calculated over the sliding duration Δt 1-2 . For example, several variations in height δh can thus be determined by subtraction of the two distances measured for the different points of an object 50 at the two distinct instants t 1 , t 2 , as represented on the figure 2 . A single variation in height δh can also be determined by calculating an average value of the results of these subtractions for these different points of an object 50.

De même, des variations des angles δϕ et δθ autour des axes longitudinal XT et transversal YT de chaque objet 50 à suivre et du point objectif 55 peuvent être calculées sur la durée glissante Δt1-2. Likewise, variations of the angles δϕ and δθ around the longitudinal axes X T and transverse axes Y T of each object 50 to be followed and of the objective point 55 can be calculated over the sliding duration Δt 1-2 .

Une étape d'estimation 170 d'une enveloppe de sécurité 60 attachée à chaque objet 50 à suivre est ensuite réalisée à partir des positions et des mouvements de chaque objet 50 à suivre dans le repère terrestre local (XT,YT,ZT). L'enveloppe de sécurité 60 attachée à un objet à suivre se situe autour de cet objet 50 à suivre et prend en compte les mouvements de cet objet à suivre.A step 170 of estimating a security envelope 60 attached to each object 50 to be followed is then carried out from the positions and movements of each object 50 to be followed in the local terrestrial reference frame (X T , Y T , Z T ). The security envelope 60 attached to an object to be tracked is located around this object 50 to be tracked and takes into account the movements of this object to be tracked.

Cette étape d'estimation 170 d'une enveloppe de sécurité 60 est faite par une construction d'une enveloppe de sécurité 60 en trois dimensions de chaque objet 50 à suivre et peut comporter les sous-étapes suivantes :

  • détermination 171 d'un mouvement propre caractérisé par un vecteur vitesse pour chaque objet 50 à suivre sur la durée glissante Δt1-2 ,
  • estimation 172 des variations des angles de roulis et de tangage δϕ, δθ et de la variation de hauteur δh de chaque objet 50 à suivre sur la durée glissante Δt1-2 ,
  • détermination 173 d'un centre de mouvement de chaque objet 50 à suivre par rapport aux variations des angles de roulis et de tangage δϕ, δθ sur la durée glissante Δt1-2 , et
  • estimation 174 d'une enveloppe de sécurité 60 attachée à chaque objet 50 à suivre se situant autour de chaque objet 50 à suivre et en prenant en compte le centre de mouvement pour chaque objet 50 à suivre en fonction de la variation de hauteur δh, des variations des angles de roulis et de tangage δϕ,δθ sur la durée glissante Δt1-2.
This estimation step 170 of a security envelope 60 is made by constructing a security envelope 60 in three dimensions of each object 50 to follow and can include the following sub-steps:
  • determination 171 of a proper movement characterized by a speed vector for each object 50 to follow over the sliding duration Δt 1-2 ,
  • estimation 172 of the variations of the roll and pitch angles δϕ , δθ and of the variation in height δh of each object 50 to be followed over the sliding duration Δt 1-2 ,
  • determination 173 of a center of movement of each object 50 to be followed in relation to variations in the roll and pitch angles δϕ , δθ over the sliding duration Δt 1-2 , and
  • estimation 174 of a safety envelope 60 attached to each object 50 to be followed located around each object 50 to be followed and taking into account the center of movement for each object 50 to be followed as a function of the variation in height δh, of variations of the roll and pitch angles δϕ , δθ over the sliding duration Δt 1-2 .

Une telle enveloppe de sécurité 60 attachée à un objet 50 est représentée sur la figure 4. De la sorte, l'enveloppe de sécurité 60 représente à un instant t2 un objet 50 détecté et sélectionné en prenant en compte ces mouvements sur la durée glissante Δt1-2. Cette enveloppe de sécurité 60 est représentée à la position où se trouve cet objet 50 à l'instant t2. En particulier, après un calcul des variations de hauteur δh et des angles de roulis et de tangage δϕ,δθ de l'objet 50 dans le repère terrestre local (XT,YT,ZT) sur la durée glissante Δt1-2 , un centre de mouvement C de cet objet 50 autour duquel sont réalisées les variations d'angles de roulis et de tangage δϕ,δθ sur la durée glissante Δt1-2 est estimé. Ensuite, la forme de l'objet 50 est construite en appliquant une valeur moyenne de variation de hauteur et des valeurs moyennes de variation des angles de roulis et de tangage moyens sur la durée glissante Δt1-2. Such a security envelope 60 attached to an object 50 is shown on the Figure 4 . In this way, the security envelope 60 represents at a time t 2 an object 50 detected and selected by taking into account these movements over the sliding duration Δt 1-2 . This security envelope 60 is represented at the position where this object 50 is located at time t 2 . In particular, after a calculation of the height variations δh and the roll and pitch angles δϕ , δθ of the object 50 in the local terrestrial reference frame (X T ,Y T ,Z T ) over the sliding duration Δt 1-2 , a center of movement C of this object 50 around which the variations in roll and pitch angles δϕ , δθ are carried out over the sliding duration Δt 1-2 is estimated. Then, the shape of the object 50 is constructed by applying an average height variation value and average variation values of the average roll and pitch angles over the sliding duration Δt 1-2 .

Ensuite, l'enveloppe de sécurité 60 est construite en trois dimensions autour de cette forme de l'objet 50, en appliquant les variations δh et des angles de roulis et de tangage δϕ,δθ sur la durée glissante Δt1-2. Then, the safety envelope 60 is constructed in three dimensions around this shape of the object 50, by applying the variations δh and the roll and pitch angles δϕ , δθ over the sliding duration Δt 1-2 .

En outre, la sous-étape d'estimation 174 d'une enveloppe de sécurité 60 peut aussi prendre en compte une variation verticale d'eau δm de la surface 100 de l'eau à l'avant de chaque objet 50 à suivre. En effet, une variation verticale d'eau δm de la surface 100 de l'eau représente généralement une vague d'une hauteur égale à cette variation verticale d'eau δm et située à l'avant de l'objet 50 à suivre. Cette vague va alors probablement générer un mouvement au moins parallèlement à l'axe en élévation ZT du repère terrestre local (XT,YT,ZT) de l'objet 50 lorsqu'elle entrera en contact avec l'objet 50. Sa prise en compte dans la sous-étape d'estimation 174 d'une enveloppe de sécurité 60 permet ainsi avantageusement d'anticiper l'effet de la variation verticale d'eau δm sur chaque objet 50 à suivre.In addition, the estimation sub-step 174 of a safety envelope 60 can also take into account a vertical variation of water δm of the surface 100 of the water in front of each object 50 to be followed. Indeed, a vertical variation of water δm of the surface 100 of the water generally represents a wave of a height equal to this vertical variation of water δm and located in front of the object 50 to be followed. This wave will then probably generate a movement at least parallel to the elevation axis Z T of the local terrestrial reference (X T , Y T , Z T ) of the object 50 when it comes into contact with the object 50. Taking it into account in the estimation sub-step 174 of a safety envelope 60 thus advantageously makes it possible to anticipate the effect of the vertical variation of water δm on each object 50 to be followed.

Enfin, suite à l'estimation de l'enveloppe de sécurité 60 attachée à chaque objet 50 à suivre, une étape de réalisation 180 d'une phase de vol particulière de l'aéronef par rapport au point objectif 55, en respectant une distance de sécurité vis-à-vis des enveloppes de sécurité 60 est réalisée. Une phase de vol particulière par rapport au point objectif 55 peut être un vol d'approche en direction du point objectif 55, à savoir en restant à une distance préétablie du point objectif 55, généralement inférieure à un kilomètre, et par exemple comprise entre 100 et 200 mètres. Une phase de vol particulière par rapport au point objectif 55 peut aussi être une phase d'atterrissage sur le point objectif 55 ou bien une phase de vol stationnaire au dessus du point objectif 55.Finally, following the estimation of the security envelope 60 attached to each object 50 to be followed, a step 180 of carrying out a particular flight phase of the aircraft relative to the objective point 55, while respecting a distance of security with respect to the security envelopes 60 is achieved. A particular flight phase relative to the objective point 55 may be an approach flight towards the objective point 55, namely remaining at a pre-established distance from the objective point 55, generally less than one kilometer, and for example between 100 and 200 meters. A particular flight phase relative to the objective point 55 can also be a landing phase on the objective point 55 or a hovering flight phase above the objective point 55.

Cette étape de réalisation 180 d'une phase de vol particulière peut être réalisée manuellement ou automatiquement. A ce titre, cette étape de réalisation 180 d'une phase de vol particulière peut comporter des sous-étapes.This step of carrying out 180 a particular flight phase can be carried out manually or automatically. As such, this step 180 of carrying out a particular flight phase may include sub-steps.

Pour une réalisation automatique de la phase de vol particulière, l'étape de réalisation 180 comporte par exemple les sous-étapes suivantes :

  • détermination 181 d'une trajectoire de vol par rapport au point objectif 55 en respectant la distance de sécurité vis-à-vis de l'enveloppe de sécurité 60 attachée à chaque objet 50 à suivre, et
  • suivi automatique 182 de la trajectoire de vol par le dispositif de pilotage automatique de l'aéronef 1 de sorte à réaliser la phase de vol particulière selon la trajectoire de vol.
For automatic realization of the particular flight phase, the realization step 180 comprises for example the following sub-steps:
  • determination 181 of a flight trajectory relative to the objective point 55 while respecting the safety distance with respect to the safety envelope 60 attached to each object 50 to follow, and
  • automatic tracking 182 of the flight trajectory by the automatic piloting device of the aircraft 1 so as to carry out the particular flight phase according to the flight trajectory.

Pour une réalisation manuelle de la phase de vol particulière, l'étape de réalisation 180 comporte les sous-étapes suivantes :

  • affichage 138 de l'enveloppes de sécurité 60 attachée à chaque objet 50 à suivre et du point objectif 55 sur le dispositif de visualisation 11, et
  • pilotage manuelle 184 de l'aéronef 1 par un pilote de l'aéronef 1 de sorte à réaliser la phase de vol particulière par rapport au point objectif 55.
For manual production of the particular flight phase, production step 180 comprises the following sub-steps:
  • display 138 of the security envelope 60 attached to each object 50 to be followed and of the objective point 55 on the display device 11, and
  • manual piloting 184 of the aircraft 1 by a pilot of the aircraft 1 so as to carry out the particular flight phase relative to the objective point 55.

Par ailleurs, la distance de sécurité peut être constante ou bien variable. En particulier, la distance de sécurité peut être variable pour chaque objet 50 à suivre en fonction des dimensions de l'enveloppe de sécurité 60 attachée à l'objet 50 et éventuellement en fonction des variations de la hauteur δh et des angles de roulis et de tangage δϕ,δθ sur la durée glissante Δt1-2. Par exemple, pour un navire de fort tonnage, typiquement de l'ordre de 200 mètres de longueur, et avec une mer induisant des variations d'angles de 20 degrés, la distance de sécurité peut être de 75 mètres. Pour un navire de dimensions plus faibles, par exemple de l'ordre de 50 mètres de longueur, et toujours avec une mer induisant des variations d'angles de 20 degrés, la distance de sécurité peut être de 20 mètres. Dans les deux cas précédent, si l'effet de la mer est divisé par deux, à savoir que la mer induit des variations d'angles de 10 degrés, la distance de sécurité est également divisée par deux.Furthermore, the safety distance can be constant or variable. In particular, the safety distance can be variable for each object 50 to be followed depending on the dimensions of the safety envelope 60 attached to the object 50 and possibly depending on variations in the height δh and the roll angles and pitching δϕ , δθ over the sliding duration Δt 1-2 . For example, for a large tonnage ship, typically around 200 meters in length, and with a sea inducing angle variations of 20 degrees, the safety distance can be 75 meters. For a vessel of smaller dimensions, for example of the order of 50 meters in length, and always with seas causing variations in angles of 20 degrees, the safety distance can be 20 meters. In the two previous cases, if the effect of the sea is halved, namely that the sea induces angle variations of 10 degrees, the safety distance is also halved.

La distance de sécurité peut aussi être variable en fonction de la distance entre l'aéronef 1 et le point objectif 55.The safety distance can also be variable depending on the distance between the aircraft 1 and the objective point 55.

En outre, lors d'une phase d'atterrissage, le procédé selon l'invention est réalisée jusqu'à atteindre un point particulier désigné « décision de hauteur » désigné également par l'acronyme DH pour la désignation anglaise « Decision Height ». En effet, lorsque l'aéronef 1 atteint ce point particulier désigné « décision de hauteur », la partie finale de la phase d'atterrissage est engagée et le procédé selon l'invention est inhibé pour permettre à l'aéronef 1 de se poser sur l'hélisurface 59 correspondant au point objectif 55.Furthermore, during a landing phase, the method according to the invention is carried out until reaching a particular point designated "height decision" also designated by the acronym DH for the English designation "Decision Height". Indeed, when the aircraft 1 reaches this particular point designated "height decision", the final part of the landing phase is engaged and the method according to the invention is inhibited to allow the aircraft 1 to land on the helipad 59 corresponding to the objective point 55.

Par ailleurs, selon une variante représentée sur la figure 5, deux phases de vol particulières peuvent avantageusement être enchaînées en conservant notamment la sélection d'au moins un objet 50 à suivre et d'un point objectif 55. Dans ce cas, le procédé comporte les étapes 110-180 précédemment décrites, la phase de vol particulière réalisée lors de l'étape de réalisation 180 étant un vol d'approche en direction du point objectif 55 jusqu'à la distance préétablie du point objectif 55.Furthermore, according to a variant shown on the figure 5 , two particular flight phases can advantageously be chained together while retaining in particular the selection of at least one object 50 to follow and of an objective point 55. In this case, the method comprises the steps 110-180 previously described, the phase of particular flight carried out during the realization step 180 being an approach flight in the direction of the objective point 55 up to the preestablished distance from the objective point 55.

Une fois ce vol d'approche terminé, une étape de détermination 240 de la position et de l'attitude de l'aéronef 1 ainsi qu'une étape de détermination 250 des positions et des mouvements de chaque objet 50 et du point objectif 55 relativement à l'aéronef 1 sont réalisées de façon identique aux étapes de détermination 140,150 précédemment décrites. Ensuite, une étape de transfert 260 et une étape d'estimation 270 d'une enveloppe de sécurité 60 attachée à chaque objet 50 à suivre identiques aux étapes de transfert 160 et d'estimation 170 précédemment décrites sont réalisées.Once this approach flight is completed, a step of determining 240 the position and attitude of the aircraft 1 as well as a step of determining 250 of the positions and movements of each object 50 and the objective point 55 relative to the aircraft 1 are carried out in an identical manner to the determination steps 140,150 previously described. Then, a transfer step 260 and an estimation step 270 of a security envelope 60 attached to each object 50 to follow, identical to the transfer 160 and estimation 170 steps previously described, are carried out.

Enfin, une étape de réalisation 280 d'une phase de vol particulière est réalisée, manuellement ou automatiquement, la phase de vol particulière étant un vol stationnaire au-dessus du point objectif 55 ou bien une phase d'atterrissage sur le point objectif 55.Finally, a step 280 of carrying out a particular flight phase is carried out, manually or automatically, the particular flight phase being a hovering flight above the objective point 55 or a landing phase on the objective point 55.

De plus, selon cette variante, le procédé peut comporter des étapes optionnelles :

  • une étape de détermination 155,255 par anticipation des mouvements de chaque objet 50 à suivre sur une durée d'anticipation, de sorte à estimer les positions prévisionnelles successives de chaque objet 50 à suivre sur cette durée d'anticipation et
  • une étape d'affichage 156,256 des positions prévisionnelles successives de l'enveloppe de sécurité 60 attachée à chaque objet 50 sur le dispositif de visualisation 11 pour la durée d'anticipation.
In addition, according to this variant, the process may include optional steps:
  • a step of determining 155,255 by anticipation of the movements of each object 50 to be followed over an anticipation period, so as to estimate the successive forecast positions of each object 50 to be followed over this anticipation period and
  • a step 156,256 of displaying the successive forecast positions of the safety envelope 60 attached to each object 50 on the display device 11 for the anticipation period.

Ces étapes optionnelles peuvent être réalisées entre l'étape de détermination 150,250 des positions et des mouvements de chaque objet 50 à suivre et du point objectif 55 et l'étape de transfert 160,260 des positions et des mouvements de chaque objet 50 à suivre et du point objectif 55 dans le repère terrestre local (XT,YT,ZT).These optional steps can be carried out between the step of determining 150,250 of the positions and movements of each object 50 to be followed and of the objective point 55 and the step of transferring 160,260 of the positions and movements of each object 50 to be followed and of the point objective 55 in the local terrestrial reference (X T , Y T , Z T ).

Les étapes d'estimation 170,270 d'une enveloppe de sécurité 60 attachée à chaque objet 50 à suivre et de réalisation 180,280 d'une phase de vol particulière de l'aéronef 1 peuvent ainsi prendre en compte ces mouvements déterminés par anticipation de chaque objet 50 à suivre et les positions prévisionnelles successives de chaque objet 50 à suivre sur cette durée d'anticipation.The steps of estimating 170,270 of a security envelope 60 attached to each object 50 to be followed and of producing 180,280 of a particular flight phase of the aircraft 1 can thus take into account these movements determined by anticipation of each object 50 to be followed and the successive forecast positions of each object 50 to be followed over this anticipation duration.

Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en oeuvre. Bien que plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu'il n'est pas concevable d'identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention.Naturally, the present invention is subject to numerous variations as to its implementation. Although several embodiments have been described, it is clearly understood that it is not conceivable to exhaustively identify all the possible modes. It is of course possible to replace a means described by an equivalent means without departing from the scope of the present invention.

Claims (16)

  1. Method to assist with navigation for a rotary wing aircraft (1) by detecting fixed and moving maritime objects (50), said aircraft (1) comprising:
    - at least one tracking device (15) providing a position and/or an absolute speed of said aircraft (1),
    - at least one inertial unit (16) providing an attitude of the aircraft (1),
    - an automatic pilot device (13) of said aircraft (1),
    - at least one display unit (11),
    - at least one detection system (20) intended to detect fixed and moving maritime objects (50), and
    - at least one computer (14),
    said method comprising the following steps:
    - surveillance (110) of a surveillance region on an area of water (100) by means of said at least one detection system (20),
    - detection (120) of at least one object (50) in said surveillance region and estimation of its position relative to said aircraft (1) by means of said at least one detection system (20),
    - selection (130) of at least one object (50) to be tracked and of a target point (55) on an object (50) to be tracked,
    - determination (140) of a position and an attitude of said aircraft (1) in a terrestrial reference mark,
    - determination (150) of the positions and movements of said at least one object (50) to be tracked and also the positions and movements of said target point (55) relative to said aircraft (1) over a sliding period (Δt1-2),
    - transfer (160) of said positions and said movements of said at least one object (50) to be tracked and also said positions and said movements of said target point (55) from a mark related to said aircraft (1) to said terrestrial reference mark,
    - performance (180) of a particular flight phase of said aircraft with respect to said target point (55), keeping a safe distance around each object (50),
    characterised in that said method comprises the following steps:
    - estimation (170) of a safety envelope (60) attached to each object (50) to be tracked based on said positions and said movements of said objects (50) to be tracked in said terrestrial reference mark, said safety envelope (60) being located around each object (50) and taking account of the movements of said object (50) to be tracked over said sliding period (Δt1-2),
    said step (170) for estimating said safety envelope (60) comprising the following substeps:
    - determination (171) of a specific movement characterised by a speed vector for each object (50) to be tracked over said sliding period (Δt1-2),
    - estimation (172) of variations of the roll and pitch angles ϕ, δθ) and of a variation of height (δh) of each object (50) to be tracked over said sliding period (Δt1-2) by analysing said positions and said movements of said at least one object (50) to be tracked over said sliding period (Δt1-2), these variations of the roll and pitch angles being equal to mean values of several measurements of angular variations of several points of one object (50),
    - determination (173) of a centre of movement of each object (50) to be tracked with respect to said variations of said roll and pitch angles ϕ, δθ) over said sliding period (Δt1-2), said centre of movement being an instantaneous centre of rotation of said object (50) over said sliding period (Δt1-2), and
    - estimation (174) of a safety envelope (60) attached to each object (50) to be tracked located around each object (50) to be tracked and taking account of said specific movement and said centre of movement for each object (50) to be tracked according to said variation of height (δh) and said variations of said roll and pitch angles ϕ, δθ) of each object (50) to be tracked over said sliding period (Δt1-2),
    said step (180) of performing a particular flight phase of said aircraft with respect to said target point (55) being executed while keeping a safe distance in respect of said safety envelope (60) around each object (50).
  2. Method according to claim 1,
    characterised in that said step (130) for selecting at least one object (50) to be tracked and a target point (55) comprises the following substeps:
    - display (131) of at least one object (50) detected on said display device (11) of said aircraft (1), and
    - manual selection (132) on said display device (11) of at least one object (50) to be tracked and of a target point (55) on an object (50) to be tracked.
  3. Method according to claim 1,
    characterised in that said step (130) for selecting at least one object (50) to be tracked and a target point (55) comprises the following substeps:
    - application (133) of a process for recognising the shape of at least one object (50) detected in information provided by said at least one detection system (20),
    - identification (134) of at least one object (50) detected by comparing the shape attributed to each object (50) detected with at least one database containing shapes of known maritime objects, and
    - automatic selection (138) of at least one object (50) to be tracked whose shape is identified in said at least one database and of a target point (55) on an object (50) to be tracked.
  4. Method according to claim 1,
    characterised in that said step (130) for selecting at least one object (50) to be tracked and a target point (55) comprises the following substeps:
    - application (133) of a process for recognising the shape of at least one object (50) detected in information provided by said at least one detection system (20),
    - identification (134) of at least one object (50) detected by comparing the shape attributed to each object (50) detected with at least one database containing known maritime objects,
    - automatic preselection (135) of at least one object (50) whose shape is identified in said at least one database,
    - display (136) of at least one preselected object (50) on said display device (11) of said aircraft (1), and
    - manual selection (137) on said display device (11) of at least one object (50) to be tracked and/or of a target point (55) on an object (50) to be tracked.
  5. Method according to any one of claims 1 to 4,
    characterised in that said step (180) for performing a particular flight phase of said aircraft (1) in relation to said target point (55) comprises the following substeps:
    - determination (181) of a flight path in relation to said target point (55) while keeping said safe distance in respect of said safety envelope (60) attached to each object (50) to be tracked, and
    - automatic tracking (182) of said flight path by said automatic pilot device of said aircraft (1) so as to perform said particular flight phase according to said flight path.
  6. Method according to any one of claims 1 to 4,
    characterised in that said step (180) for performing a particular flight phase of said aircraft (1) in relation to said target point (55) comprises the following substeps:
    - display (183) of said safety envelope (60) attached to each object (50) to be tracked and of said target point (55) on said display device (11), and
    - manual flying (184) of said aircraft (1) by a pilot of said aircraft (1) so as to perform said particular flight phase.
  7. Method according to any one of claims 1 to 6,
    characterised in that said particular flight phase in relation to the target point (55) comprises an approach flight in the direction of said target point (55), a landing phase on said target point (55) and/or a hover flight phase above said target point (55).
  8. Method according to any one of claims 1 to 7,
    characterised in that said safe distance is variable for each object (50) to be tracked according to the dimensions of said safety envelope (60) attached to each object (50) to be tracked.
  9. Method according to any one of claims 1 to 8,
    characterised in that said at least one detection system (20) intended for detecting fixed and moving maritime objects (50) comprises at least one electromagnetic detector, optical and/or acoustic.
  10. Method according to any one of claims 1 to 9,
    characterised in that said step (170) for estimating a safety envelope (60) is achieved by constructing said safety envelope (60) in three dimensions around each object (50) to be tracked.
  11. Method according to any one of claims 1 to 10,
    characterised in that said substep (174) for estimating a safety envelope (60) takes into account a vertical variation of water (δm) of said surface (100) of the water in order to anticipate the effect of said vertical variation of water (δm) on each object (50) to be tracked.
  12. Method according to any one of claims 1 to 11,
    characterised in that because said particular flight phase in relation to the target point (55) performed during said performance phase (180) is an approach flight in the direction of said target point (55), said method comprises the following substeps:
    - determination (240) of a position and an attitude of the aircraft (1) within said terrestrial reference mark,
    - determination (250) of the positions and movements of said at least one object (50) to be tracked and also the positions and movements of said target point (55) relative to said aircraft (1) over said sliding period (Δt1-2),
    - transfer (260) of said positions and said movements of said at least one object (50) to be tracked and also said positions and said movements of said target point (55) from a mark related to said aircraft (1) to said terrestrial reference mark,
    - estimation (270) of a safety envelope (60) attached to each object (50) to be tracked based on said positions and said movements of said objects (50) to be tracked within said terrestrial reference mark, said safety envelope (60) being located around each object (50) to be tracked and taking account of the movements of said object (50) to be tracked over said sliding period (Δt1-2), and
    - performance (280) of a landing phase on said target point (55) or of a hover flight phase above said target point (55), while keeping a safe distance in respect of said safety envelope (60) attached to each object (50).
  13. Method according to any one of claims 1 to 12,
    characterised in that said method comprises two supplementary steps:
    - determination (190) by anticipation of the movements of each object (50) to be tracked over an anticipation period, and
    - display (200) on said display device (11) for said anticipation period of successive expected positions of said safety envelope (60) attached to each object (50) to be tracked.
  14. Method according to any one of claims 1 to 13,
    characterised in that said step (150) for determining said positions and said movements of each object (50) to be tracked and of the target point (55) comprises a reconstruction of characteristic rectilinear high points of each object (50) to be tracked and of said target point (55) by means of one or more Hough transforms.
  15. System (10) to assist with navigation for a rotary wing aircraft (1) by detecting fixed and moving maritime objects (50), said system (10) comprising:
    - at least one tracking device (15) providing a position and/or an absolute speed of said aircraft (1),
    - at least one inertial unit (16) providing an attitude of the aircraft (1),
    - an automatic pilot device (13) of said aircraft (1),
    - at least one display unit (11),
    - at least one detection system (20) intended to detect fixed and moving maritime objects (50), and
    - at least one computer (14),
    characterised in that said system (10) is configured to implement the method according to any one of claims 1 to 14.
  16. Aircraft (1) comprising a system (10) to assist with navigation for an aircraft (1), characterised in that said system is according to claim 15.
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