ES2263063T3 - Equipo anticolision con el terreno embarcado a bordo de una aeronave con ayuda de retorno a vuelo normal. - Google Patents
Equipo anticolision con el terreno embarcado a bordo de una aeronave con ayuda de retorno a vuelo normal.Info
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-
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- G08G5/0073—Surveillance aids
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Abstract
Equipo (1) anticolisión con el terreno embarcado a bordo de una aeronave (A), que incluye medios de determinación de al menos una envolvente virtual de protección de evolución (W, C) construida alrededor de la trayectoria de la aeronave predicha a corto plazo y que delimita un volumen de protección alrededor de la posición y de la trayectoria corrientes de la aeronave, medios de detección de las intrusiones, en dicha o dichas envolventes virtuales de protección de evolución (W, C), de una representación de una envolvente (MTCD) del terreno y/o de los obstáculos del suelo sobrevolados memorizados en una base de datos embarcada (3) o en el suelo, y medios de alarma (5) disparados por los medios de detección de intrusión, caracterizado porque, después de la detección de un riesgo de colisión con el suelo, sus medios de determinación de envolventes virtuales de protección determinan, además de la envolvente o las envolventes virtuales de protección de evolución (W, C), al menos una envolvente virtual de protección de recuperación de ruta (L) construida alrededor de una trayectoria ficticia de recuperación de ruta, porque sus medios de detección de intrusión detectan las intrusiones del terreno y/o de los obstáculos del suelo (R) a la vez en la envolvente o las envolventes virtuales de protección de evolución (W, C) y en la envolvente o las envolventes virtuales de protección de recuperación de ruta (L), y porque sus medios de alarma generan una indicación que señala la posibilidad de poner fin a una maniobra de evitación después de que los medios de detección de intrusión no constaten ya ninguna intrusión del terreno y/o de los obstáculos del suelo (R) en la envolvente o las envolventes virtuales de protección de recuperación de ruta (L).
Description
Equipo anticolisión con el terreno embarcado a
bordo de una aeronave con ayuda de retorno a vuelo normal.
La presente invención concierne a la prevención
de accidentes aeronáuticos en los que una aeronave que ha seguido
siendo maniobrable se estrella contra el suelo. Este tipo de
accidente, que representa un porcentaje importante de las
catástrofes aéreas civiles del pasado, se conoce en la bibliografía
técnica bajo el acrónimo CFIT, derivado de la expresión anglosajona
"Controlled Flight Into Terrain".
Para luchar contra los riesgos de CFIT, se han
introducido diversos equipos de alerta de proximidad al suelo a
bordo de las aeronaves.
Una primera generación de equipos de alerta de
proximidad al suelo, llamados GPWS (acrónimo de la expresión
anglosajona: "Ground Proximity Warning Sistem") vigila la
altura de la aeronave por encima del suelo, medida con un
radioaltímetro, y la confronta:
- -
- con la velocidad vertical de descenso de la aeronave medida por un altímetro barométrico y/o una central inercial, haciéndose la confrontación por comparación simple (modo 1) o, de una manera más sofisticada, por filtrado no lineal (modo 2),
- -
- con una medida anterior de la altura por encima del suelo para señalar una pérdida anormal de altitud en el curso de un despegue o de una aproximación fallida (modo 3),
- -
- con la velocidad de aire de la aeronave y las posiciones del tren de aterrizaje y de los alerones (modo 4),
- -
- con el error vertical de presentación de la aeronave en el haz de guiado de un ILS (acrónimo derivado del lenguaje anglosajón: "Instrument Landig Sistems") durante un aterrizaje (modo 5),
- -
- incluso con la posición de la aeronave en la proximidad de una pista de aterrizaje (call-out),
- -
- o bien con el ángulo de balanceo,
para desencadenar una alerta sonora
y/o visual en la cabina del piloto en caso de detección de una
aproximación peligrosa al
suelo.
A pesar de esta primera generación de equipos
GPWS, el porcentaje de accidentes aeronáuticos de tipo CFIT ha
seguido siendo elevado, esencialmente por las razones
siguientes:
- -
- alerta de proximidad al suelo tardía o incluso ausente debido al principio mismo de la detección de los riesgos de colisión con el suelo por una radiosonda que mira debajo del avión y no por delante de éste,
- -
- alarma de proximidad al suelo ausente como consecuencia de una reducción temporal, por la tripulación, de la sensibilidad del equipo GPWS con miras a limitar las falsas alarmas (esto es lo que ocurre generalmente con accidentes que se producen en el curso de una aproximación final a un campo de aterrizaje),
- -
- alerta de proximidad al suelo tardía, ya que los umbrales de disparo del equipo GPWS han sido momentáneamente elevados para seguir limitando las falsas alarmas en el curso de una aproximación final a un campo de aterrizaje,
- -
- alerta de proximidad al suelo en los tiempos establecidos, pero la tripulación ha reaccionado demasiado tardíamente o no ha reaccionado a causa de una desensibilización de la tripulación resultante de la tasa demasiado elevada de falsas alertas, principalmente debidas a una predicción de riesgo de colisión cada vez que el terreno comienza a subir debajo del avión de una manera peligrosa o no.
Por tanto, se ha hecho sentir rápidamente la
necesidad de mejorar estos equipos GPWS de alerta de suelo de
primera generación. La vía seguida ha sido la de aumentar las
informaciones tenidas en cuenta por los equipos de alerta de suelo
concernientes al terreno situado por delante y a los lados de la
trayectoria previsible a corto plazo de la aeronave, aprovechando el
advenimiento de los sistemas de posicionamiento preciso, tales como
los sistemas de posicionamiento por satélites y cartas en relieve
digitalizadas memorizables en bases de datos embarcados.
Para responder a esta necesidad de mejora, ha
aparecido entonces una segunda generación de equipos de alerta de
proximidad al suelo llamados TAWS (acrónimo derivado de la expresión
anglosajona: "Terrain Awareness Warning System") que realiza,
además, funciones GPWS habituales, una función adicional de alerta
predictiva de riesgos de colisión con el relieve y/o con obstáculos
en el suelo, llamada FLTA (acrónimo derivado de la expresión
anglosajona: "predictive Forward-Looking Terrain
collision Awareness and alerting") o bien GCAS (acrónimo derivado
de la expresión anglosajona: "Ground Collision Avoidance
System"). Esta función FLTA consiste en proporcionar a la
tripulación prealertas y alertas cada vez que la trayectoria
previsible a corto plazo de la aeronave encuentra el relieve y/o un
obstáculo en el suelo a fin de que se acometa una maniobra de
evitación.
La trayectoria previsible a corto plazo de la
aeronave es proporcionada por los equipos de navegación de la
aeronave a partir de una medida, en las tres dimensiones, de la
posición instantánea y del vector de velocidad de la aeronave dados
por un sistema de posicionamiento embarcado, típicamente un receptor
de posicionamiento por satélites y/o central inercial. El relieve
y/o los obstáculos en el suelo son objeto de una representación
topográfica extraída de una base de datos de terreno y/o de
obstáculos embarcada a bordo de la aeronave o en el suelo, pero
accesible a la aeronave por sus medios de radiocomunicación.
La función FLTA determina la trayectoria
previsible a corto plazo de la aeronave a partir de informaciones
suministradas por los equipos de navegación de la aeronave para
delimitar uno o varios volúmenes de protección alrededor de la
posición y de la trayectoria corrientes de la aeronave y generar
alarmas de riesgo de colisión con el relieve y/o con obstáculos del
suelo a cada intrusión, en estos volúmenes de protección, del
relieve y/o los obstáculos del suelo sobrevolados, modelizados a
partir de una representación topográfica extraída de la base de
datos del terreno y/o de los obstáculos.
Un volumen de protección ligado a la aeronave es
una parte del espacio en la cual la aeronave es susceptible de
evolucionar en un futuro más o menos próximo. Su importancia y su
forma dependen del retardo buscado entre una alarma y la
materialización de un riesgo de colisión y, en una cierta medida, de
la maniobrabilidad de la aeronave en el instante considerado, es
decir, de las capacidades de evolución de la aeronave que están
ligadas a sus prestaciones, al módulo y a la dirección de su
velocidad de aire y a su actitud del vuelo (vuelo en línea recta o
en viraje, etc.). Se define por sus paredes inferior y frontal y,
eventualmente, laterales.
Cuando se detecta por la función FLTA un riesgo
de colisión, es habitual generar, a voluntad de la tripulación de la
aeronave, una prealarma seguida de una alarma.
En este caso, la función FLTA recurre a al menos
dos volúmenes de protección dirigidos hacia delante según la
trayectoria futura predicha y hacia debajo de la aeronave. Un primer
volumen de protección, el más distante de la aeronave, es utilizado
para generar una prealarma, mientras que un segundo volumen de
protección más próximo a la aeronave es utilizado para generar una
alarma.
La prealarma tiene como objetivo dar conciencia
a la tripulación de un riesgo a corto plazo de colisión con el
terreno y/o con obstáculos del suelo a fin de que ello sea tenido en
cuenta para el pilotaje de la aeronave. Esta alarma se da con
suficiente antelación para que la tripulación pueda corregir su
trayectoria y prepararse para efectuar una eventual maniobra de
evitación. Ésta consiste, por ejemplo, en una advertencia sonora
repetitiva del tipo "Caution Terrain" duplicada o no con una
señalización luminosa y acompañada o no de una simbología específica
sobre una pantalla de visualización (por ejemplo, zona amarilla) de
la cabina del piloto.
La alarma previene a la tripulación de un riesgo
a muy corto plazo de colisión con el terreno y/o con obstáculos del
suelo, aconsejándole encarecidamente que efectúe una maniobra
inmediata de evitación, en general del tipo
"pull-up". Se trata, por ejemplo, de una
advertencia sonora repetitiva de tipo "Terrain Terrain, Pull
up", que puede igualmente duplicarse con una señalización
luminosa y acompañarse o no de una simbología específica sobre una
pantalla de visualización (por ejemplo, zona roja) de la cabina del
piloto. Cuando una maniobra de tipo "Pull-up"
no es juzgada factible por el sistema, puede emitirse otra alarma
(por ejemplo "Avoid Terrain").
Cuando el riesgo a corto plazo o a muy corto
plazo de colisión con el terreno y/o con obstáculos del suelo que ha
motivado una prealarma o una alarma desaparece especialmente en
razón de la ejecución de una maniobra de evitación apropiada, se
levanta la prealarma o la alarma y se suprimen los avisos sonoros
y/o luminosos.
Un objeto de esta clase constituye el objeto de
las patentes francesas FR 2 689 668, FR 2 747 492, FR 2 773 609, FR
2 813 963 y de las patentes americanas correspondientes US 5 488
563, US 5 638 282, US 6 088 654.
A menudo, la función FLTA está asociada a un
dispositivo de presentación de los riesgos de colisión con el
terreno que presenta sobre una o más pantallas instaladas a bordo
una imagen que representa en dos dimensiones una envolvente del
terreno y/o de los obstáculos sobrevolados poniendo de manifiesto
los riesgos de colisión, con sus importancias relativas, que hacen
incurrir los diferentes terrenos y/u obstáculos al alcance de la
aeronave.
Un dispositivo de visualización de esta clase ha
constituido el objeto de la patente francesa FR 2 773 609 y de la
patente americana US 6 088 654 correspondiente a ella, que ya se han
citado.
Los equipos anticolisión con el suelo
actualmente conocidos, si bien permiten detectar los riesgos de
colisión con el suelo y prevenirlos mediante una maniobra de
evitación apropiada, no permiten, sin embargo, conocer con precisión
el instante a partir del cual se puede terminar una maniobra de
evitación del terreno y/o de obstáculos del suelo iniciada de manera
apropiada para tratar un riesgo de colisión con el terreno y/o con
obstáculos del suelo y a partir del cual se puede contemplar la
recuperación de un vuelo normal. En efecto, la prealarma o la alarma
se detiene después de que el riesgo a corto plazo o a muy corto
plazo de colisión con el terreno y/o con obstáculos del suelo que lo
ha motivado desaparece especialmente en razón de la ejecución de una
maniobra de evitación apropiada que desvía suficientemente la
trayectoria prevista a corto plazo para la aeronave respecto del
terreno y/o de los obstáculos del suelo sobrevolados, lo que se
puede producir mientras la nave está subiendo, sin haber alcanzado
todavía la altitud de seguridad prevista para el lugar
considerado.
La presentación cartográfica de los equipos
anticolisión con el suelo actuales no informa tampoco claramente
sobre el instante en que se resuelve efectivamente un riesgo de
colisión con el suelo, salvo si utiliza como altitud de referencia
de altitud de presentación una altitud ligada a la altitud
instantánea de la aeronave.
Como no recibe ninguna señal de fin de maniobra
de evitación de la parte del equipo de alerta de riesgos de colisión
de terreno y/o de obstáculos del suelo, la tripulación de una
aeronave espera estar netamente por encima de la altitud de
seguridad fijada para la zona sobrevolada para poner fin a una
maniobra de evitación de terreno y/o de obstáculos del suelo, lo que
contribuye a prolongar el tiempo de vuelo.
La presente invención tiene por objeto paliar el
inconveniente antes citado dándole a la tripulación una indicación
clara del instante a partir del cual puede considerarse como
resuelto el conflicto con el terreno y puede terminarse la maniobra
de evitación, y esto por medio de anuncios apropiados, aurales y/o
visuales y o por una visualización apropiada sobre una o varias
pantallas de a bordo que dan una representación del terreno y/o de
los obstáculos sobrevolados.
La presente invención tiene por objeto un equipo
anticolisión con el terreno embarcado a bordo de una aeronave, que
incluye medios de determinación de al menos una envolvente virtual
de protección de evolución de la aeronave construida alrededor de la
trayectoria de la aeronave predicha a corto plazo y que delimita un
volumen de protección alrededor de la posición y de la trayectoria
corrientes de la aeronave, medios de detección de las intrusiones,
en dicha o dichas envolventes virtuales de protección de evolución,
de una representación de una envolvente del terreno y/o de los
obstáculos del suelo sobrevolados memorizada en una base de datos
embarcada o en el suelo, y medios de alarma disparados por los
medios de detección de intrusión. Este equipo anticolisión con el
terreno es notable porque, después de la detección de un riesgo de
colisión con el suelo, sus medios de determinación de envolventes
virtuales de protección proporcionan, además de las envolventes
virtuales de protección de evolución, al menos una envolvente
virtual de protección de recuperación de ruta construida alrededor
de una trayectoria ficticia de recuperación de ruta, porque sus
medios de detección de intrusión detectan las intrusiones del
terreno y/o de los obstáculos del suelo a la vez en la envolvente o
las envolventes virtuales de protección de evolución y en la
envolvente o las envolventes virtuales de protección de recuperación
de ruta, y porque sus medios de alarma generan una indicación que
señala la posibilidad de poner fin a una maniobra de evitación
después de que los medios de detección de intrusión no constaten ya
ninguna intrusión del terreno y/o de los obstáculos del suelo en la
envolvente o las envolventes virtuales de protección de recuperación
de ruta.
Ventajosamente, la trayectoria ficticia de
recuperación de ruta es una trayectoria horizontal.
Ventajosamente, la trayectoria ficticia de
recuperación de ruta es una trayectoria que tiene como pendiente
una pendiente horizontal si la trayectoria instantánea de la
aeronave es de ascensión o de vuelo a altura constante, y una
pendiente función de la trayectoria instantánea de la aeronave si
ésta está en fase de descenso.
Ventajosamente, la trayectoria ficticia de
recuperación de ruta es una trayectoria que tiene como pendiente una
pendiente función de la trayectoria instantánea de la aeronave.
Ventajosamente, la trayectoria ficticia de
recuperación de ruta es una trayectoria que tiene como pendiente una
pendiente función de la trayectoria de la aeronave en el momento de
la detección del riesgo de colisión con el terreno.
Ventajosamente, la trayectoria ficticia de
recuperación de ruta es una trayectoria que tiene como pendiente una
pendiente función de la trayectoria de la aeronave en el momento de
la detección del riesgo de colisión con el terreno, si ésta estaba
en fase de descenso, y una trayectoria horizontal si ésta estaba en
vuelo horizontal o en fase de ascensión en el momento de la
detección del riesgo de colisión con el terreno.
Ventajosamente, la trayectoria ficticia de
recuperación de ruta es una trayectoria que tiene como rumbo el
rumbo instantáneo de la aeronave.
Ventajosamente, la trayectoria ficticia de
recuperación de ruta es una trayectoria que tiene como rumbo y
pendiente los de la trayectoria de la aeronave en el momento de la
detección del riesgo de colisión con el terreno.
Ventajosamente, los límites de la envolvente o
las envolventes virtuales de protección están definidos por una
superficie llamada palpador cuyo encuentro con la representación de
una envolvente del terreno y/o de los obstáculos del suelo extraída
de las informaciones de la base de datos es asimilado a una
intrusión del terreno y/o de los obstáculos del suelo en la
envolvente virtual de protección correspondiente.
Ventajosamente, cualquiera que sea la posición
instantánea de la aeronave (ascensión, vuelo a altura constante,
descenso) la proyección sobre la horizontal de un palpador de
envolvente virtual de protección de evolución es adoptada como
palpador de una envolvente virtual de protección de recuperación de
ruta.
Ventajosamente, cuando la actitud instantánea de
la aeronave es una ascensión o un vuelo a altura constante, la
proyección sobre la horizontal de un palpador de envolvente virtual
de protección de evolución es adoptada como palpador de una
envolvente virtual de protección de recuperación de ruta.
Ventajosamente, cuando la actitud instantánea de
la aeronave es un descenso, la proyección, según un plano inclinado
función de la pendiente de descenso instantánea de la aeronave, de
un palpador de envolvente virtual de protección de evolución es
adoptada como palpador de una envolvente virtual de protección de
recuperación de ruta.
Ventajosamente, cuando la actitud instantánea de
la aeronave es un descenso, la proyección, según un plano inclinado
función de la pendiente de descenso instantánea de la aeronave, de
un palpador de envolvente virtual de protección de evolución durante
una cierta distancia o tiempo de vuelo, y luego según la horizontal,
es adoptada como palpador de una envolvente virtual de protección de
recuperación de ruta.
Ventajosamente, cuando el equipo anticolisión
con el terreno está provisto de una pantalla de visualización que
muestra una representación de las capas de terreno y/o de los
riesgos de colisión con el terreno y/o con los obstáculos
sobrevolados, la proyección, según dos planos, adoptada como
palpador de una envolvente virtual de protección de recuperación de
ruta es realizada de manera coherente con la utilizada sobre la
pantalla para la representación de las capas del terreno y/o de los
riesgos de colisión con el terreno y/o con los obstáculos
sobrevolados.
Ventajosamente, cuando la aeronave estaba en
fase de ascensión o en vuelo a altura constante en el momento de la
detección de un riesgo de colisión con el terreno, la proyección
sobre la horizontal de un palpador de envolvente virtual de
protección de evolución es adoptada como palpador de una envolvente
virtual de protección de recuperación de ruta.
Ventajosamente, cuando la aeronave estaba en
fase de descenso en el momento de la detección de un riesgo de
colisión con el terreno, la proyección, según un plano inclinado
función de la pendiente de descenso de la aeronave en el momento de
la detección del riesgo de colisión con el terreno, de un palpador
de envolvente virtual de protección de evolución es adoptada como
palpador de una envolvente virtual de protección de recuperación de
ruta.
Ventajosamente, cuando los medios de
determinación de envolvente virtual de protección generan dos
envolventes virtuales de protección de evolución, la más distante
para una prealarma de colisión con el terreno y la más próxima para
una alarma de colisión con el terreno, la reunión de las
proyecciones sobre la horizontal de los palpadores de las dos
envolventes virtuales de protección de evolución es adoptada como
palpador de una envolvente virtual de protección de recuperación de
ruta.
Ventajosamente, cuando los medios de
determinación de envolvente virtual de protección generan dos
envolventes virtuales de protección de evolución, la más distante
para una prealarma de colisión con el terreno y la más próxima para
una alarma de colisión con el terreno, la reunión de las
proyecciones, según un plano inclinado que tiene la pendiente de
descenso de la aeronave en el momento de la detección del riesgo de
colisión con el terreno, de los palpadores de las dos envolventes
virtuales de protección de evolución es adoptada como palpador de
una envolvente virtual de protección de recuperación de ruta.
Ventajosamente, la indicación que señala la
posibilidad de poner fin a una maniobra de evitación es dada
momentáneamente en forma aural y/o visual.
Ventajosamente, el equipo anticolisión con el
terreno genera una indicación de mantenimiento de la maniobra de
evitación en forma aural y/o visual a la desaparición de una alerta
de terreno y esto hasta que no sea detectado ningún riesgo de
colisión por la envolvente virtual de protección de recuperación de
ruta.
Ventajosamente, la distancia vertical debajo de
la aeronave a la cual se coloca la envolvente virtual de protección
de recuperación de ruta es tomada como igual a la utilizada para una
de las envolventes virtuales de protección de evolución.
Ventajosamente, cuando el equipo anticolisión
con el terreno está provisto de una pantalla de visualización que
ofrece una representación de las capas de terreno y/o de los riesgos
de colisión con el terreno y/o con los obstáculos sobrevolados, la
distancia vertical debajo de la aeronave a la cual está colocada una
envolvente virtual de protección de recuperación de ruta es
considerada coherente con la utilizada sobre la pantalla para la
representación de las capas de terreno y/o de riesgos de colisión
con el terreno y/o con los obstáculos sobrevolados.
Otras características y ventajas de la invención
se desprenderán de la descripción siguiente de un modo de
realización dado a título de ejemplo. Esta descripción se hará con
respecto al dibujo, en el cual:
La figura 1 es un esquema de principio de un
equipo anticolisión con el terreno embarcado a bordo de una aeronave
con miras a securizar su pilotaje,
- Las figuras 2 a 4 son vistas, esencialmente en
el plano vertical, que muestran diferentes fases de una evitación
de terreno ejecutada por una aeronave bajo el control de un equipo
anticolisión con el terreno según la invención, y
- Las figuras 5, 6 y 7 son esquemas que ilustran
elecciones posibles de palpador de envolvente virtual de protección
de recuperación de ruta.
La figura 1 muestra un equipo 1 anticolisión con
el terreno en su ambiente funcional a bordo de una aeronave. El
equipo anticolisión con el terreno se compone esencialmente de un
ordenador 2 asociado a una base de datos cartográficos 3. La base de
datos cartográficos representada 3 está embarcada a bordo de la
aeronave, pero podría igualmente estar en el suelo y ser accesible a
la aeronave por radiotransmisión. El ordenador 2 puede ser un
calculador específico para el equipo anticolisión con el terreno o
un ordenador compartido con otras tareas, como la gestión de vuelo o
el piloto automático. Por lo que concierne a la anticolisión con el
terreno, dicho ordenador recibe de los equipos de navegación 4 de la
aeronave los principales parámetros de vuelo, entre ellos la
posición de la aeronave en latitud, longitud y altitud y la
dirección y la amplitud de su vector velocidad. A partir de estos
parámetros de vuelo, determina en cada instante al menos dos
volúmenes de protección de evolución dirigidos hacia delante según
una trayectoria futura predicha y hacia la parte de debajo de la
aeronave, e investiga si estos volúmenes de protección entran en
contacto con el terreno y/o con los obstáculos del suelo
sobrevolados por comparación de estos volúmenes de protección de
evolución con una representación del terreno y/o de los obstáculos
del suelo sobrevolados sacada de la base de datos cartográficos 3,
considerándose cualquier contacto como un riesgo de colisión con
terreno y/o con obstáculos del suelo. Emite una prealarma 5 después
de que se toque el más distante de los volúmenes de protección y una
alarma si se toca igualmente el más próximo de los volúmenes de
protección, y acompaña la alarma con la razón de la misma y
eventualmente con una indicación sobre la consigna de evitación que
conviene.
Por lo demás, para suministrar a la tripulación
de la aeronave una visión de la situación de la aeronave con
respecto al terreno y a los obstáculos sobrevolados y,
eventualmente, facilitarle la evaluación y la resolución de los
riesgos de colisión con el terreno, el equipo 1 anticolisión con el
terreno puede hacer que se presente sobre una pantalla 6 de la
cabina del piloto un mapa del terreno sobrevolado que haga destacar
las zonas de terreno amenazadoras. Este mapa, generalmente en dos
dimensiones, está constituido por una representación por curvas de
nivel 7 del terreno sobrevolado con falsos colores y/o diferentes
texturas y/o símbolos que materializan la amplitud del riesgo de
colisión correspondiente a cada franja de terreno.
Un volumen de protección ligado a la aeronave
delimita una parte del espacio en el cual debe poder evolucionar la
aeronave en un futuro más o menos próximo sin riesgo de colisión con
el terreno. Su importancia y su forma dependen del retardo buscado
entre una alarma y la materialización de un riesgo de colisión, y,
en cierta medida, de la maniobrabilidad de la aeronave en el
instante considerado, es decir, de las capacidades de evolución de
la aeronave que están ligadas a sus prestaciones, a la amplitud y a
la dirección de su velocidad de aire y a su posición de vuelo (vuelo
en línea recta o en viraje, etc.). Este volumen está definido por
una envolvente virtual sin realidad física, de la cual se consideran
solamente las partes inferior y frontal y eventualmente las partes
laterales.
Las partes inferior y frontal de un volumen de
protección se asimilan habitualmente a una banda de eje transversal
horizontal que sigue, con cierto decalaje vertical función del
margen mínimo de sobrevuelo para la situación considerada, la
trayectoria que sería seguida por la aeronave en caso de que su
tripulación llegara a ser advertida de un riesgo de colisión con el
terreno y le hiciera adoptar, al cabo de un tiempo normal de
reacción complementado con un margen de seguridad más o menos largo,
una trayectoria de evitación en ascensión con una pendiente próxima
al máximo de sus posibilidades del momento. Esta banda va
ensanchándose para tener en cuenta la incertidumbre cada vez más
grande sobre la posición previsible de la aeronave a medida que
aumenta el retardo de previsión y se abre hacia un lado en caso de
viraje en función de la tasa de viraje. Comienza por dirigirse en la
dirección del desplazamiento de la aeronave y luego se curva hacia
arriba hasta adoptar una pendiente de subida correspondiente al
máximo de las posibilidades de subida de la aeronave. Sirve de
palpador, pues es su franqueamiento por el terreno y/o los
obstáculos del suelo el que sirve de criterio para decidir la
penetración del terreno y/o de los obstáculos del suelo en el
volumen de protección y admitir la existencia de un riesgo de
colisión.
En la figura 2, una aeronave A se desplaza en
descenso en un instante t1 y en una dirección D por encima de un
terreno de perfil vertical R. Esta aeronave A está provista de un
equipo anticolisión con el terreno que utiliza dos volúmenes de
protección de evolución: un volumen de protección distante utilizado
para prealarmas y, por tanto, para la detección de riesgos de
colisión con el terreno a corto plazo y correspondiente a un primer
palpador C, y un volumen de protección próximo utilizado para
alarmas y, por tanto, para la detección de riesgo de colisión con el
terreno a muy corto plazo y correspondiente a un segundo palpador W.
Los dos palpadores C y W utilizados para las prealarmas y las
alarmas modelizan evitaciones del relieve por arriba iniciadas en
instantes t1+Tpa y t1+Ta y que necesitan un tiempo de ejecución Tm.
La detección de los riesgos de colisión con el terreno a corto plazo
implica que se prevea la maniobra de evitación por arriba al cabo de
un retardo más grande que el de la detección de los riesgos de
colisión con el terreno a muy corto plazo, lo que se traduce en un
decalaje del palpador C con respecto al palpador W según la
trayectoria futura predicha. Como reposa sobre una previsión a más
largo plazo de la posición de la aeronave, es menos fiable. No
obstante, para conservarle la misma seguridad de detección, su
palpador C está igualmente decalado hacia abajo con respecto al
palpador W.
En la situación representada en la figura 2, el
equipo anticolisión de la aeronave A detecta una penetración del
terreno a través de su palpador C en el instante t1 y, en
consecuencia, genera una prealarma de riesgo de colisión con el
terreno. Esta prealarma alerta a la tripulación de la aeronave A
sobre el riesgo que le hace correr su trayectoria de descenso.
Llegado al punto MW, el equipo anticolisión con
el terreno de la aeronave A genera una alarma de riesgo de colisión
con el terreno, ya que la envolvente de protección más próxima
adoptada EW encuentra una superficie MTCD que recubre el relieve R y
que corresponde a un margen mínimo de seguridad retenido para tener
en cuenta imprecisiones de la base de datos cartográficos 3 y/o de
la posición vertical del avión suministrada por los sensores de a
bordo, y una altura mínima de sobrevuelo para garantizar la
seguridad.
Esta alarma de colisión con el terreno conduce a
la tripulación de la aeronave a detener el descenso y a iniciar sin
retardo una trayectoria de evitación TE consistente en una ascensión
hasta una altitud de seguridad por encima de los puntos altos del
relieve sobrevolado.
La figura 3 muestra la situación de la aeronave
A en un instante ulterior t2 en el que inicia un ascenso para
eliminar el riesgo de colisión con el terreno señalado por la alarma
de su equipo anticolisión con el terreno. Los palpadores C y W han
tomado la nueva dirección en subida de la aeronave A y no son
enderezados, ya que la aeronave A está próxima al máximo de sus
posibilidades de subida. No encuentran ya la superficie MTCD que
recubre el terreno R, de manera que el equipo anticolisión con el
terreno de la aeronave A ha hecho cesar la alarma de colisión con el
terreno. La detención de la alarma (dado el caso, aural o luminosa)
informa a la tripulación de la buena eficacia de la maniobra de
evitación por arriba en curso, pero no le indica nada sobre la
posibilidad o no de recuperar la trayectoria de descenso que seguía
antes de la llegada de la alarma de colisión con el terreno. Para
llenar esta laguna, el equipo anticolisión con el terreno propuesto
preve al menos un tercer volumen de protección llamado de
recuperación de ruta, basado en la posición instantánea de la
aeronave A, aquí en t2, y en una previsión de desplazamiento
ficticio que va en el sentido de la recuperación de la trayectoria
seguida en el momento de la detección del riesgo con el terreno
(prealerta o alerta). En el presente caso, el volumen de protección
de recuperación de ruta se basa en una previsión de desplazamiento
ficticio que recupera el rumbo instantáneo de la aeronave A y su
pendiente de descenso inicial y que corresponde al palpador L. Este
palpador L encuentra la superficie MTCD que recubre el terreno R, lo
que significa que la maniobra de evitación por arriba en curso de
realización debe ser proseguida antes de que el riesgo de colisión
con el terreno pueda considerarse como resuelto.
Después de que el palpador L correspondiente al
volumen de protección de recuperación de ruta sea liberado de
cualquier influencia de la superficie MTCD que recubre el terreno R,
el equipo anticolisión con el terreno emite, a la atención de la
tripulación, un acta de resolución del riesgo de colisión con el
terreno, lo cual significa la posibilidad de recuperar la ruta
inicialmente seguida. Esta acta puede adoptar la forma de la
interrupción de una consigna aural y/o luminosa de prosecución de la
maniobra de evitación (tal como "continuar subida") que ha sido
iniciada después de la interrupción de la alarma, o bien la
generación momentánea de una consigna aural y/o luminosa de posible
fin de la maniobra de evitación.
La figura 4 muestra la situación de la aeronave
A en un instante posterior t3 en el que prosigue su maniobra de
evitación por arriba iniciada para eliminar el riesgo de colisión
con el terreno señalado por la alarma de su equipo anticolisión con
el terreno. Los palpadores C y W se mantienen orientados en subida
sin encontrar el terreno R, de manera que el equipo anticolisión con
el terreno de la aeronave A no emite ni prealarma ni alarma. Después
de que el palpador L correspondiente al volumen de protección de
recuperación de ruta no encuentre ya la superficie MTCD que recubre
el terreno R, lo que significa que se puede detener la maniobra de
evitación por arriba en curso de realización y se puede recuperar
una trayectoria horizontal o ventajosamente la trayectoria inicial
de descenso sin riesgo de colisión a corto plazo con terreno y/o con
obstáculos, el equipo anticolisión con el terreno emite, a la
atención de la tripulación, un acta de resolución del riesgo de
colisión con el terreno, lo que significa la posibilidad de
recuperar la ruta inicialmente seguida. Como se indica
anteriormente, esta acta puede adoptar la forma de la interrupción
de una consigna aural y/o luminosa de prosecución de la maniobra de
evitación (tal como "continuar subida") que ha sido iniciada
después de la interrupción de la alarma, o bien la generación
momentánea de una consigna aural y/o luminosa de posible fin de la
maniobra de evitación.
La manera en que se obtienen los parámetros de
vuelo para los equipos de navegación 4 de la aeronave, así como los
tratamientos realizados por el ordenador 2 sobre los parámetros de
vuelo y sobre los elementos de la base de datos cartográficos 3 para
generar las prealarmas, las alarmas y las consignas de evitación de
terreno, así como para eventualmente presentar un mapa en falsos
colores por curvas de nivel del terreno sobrevolado, no serán
detallados a fin de no sobrecargar la descripción. Para precisiones
a este respecto, se hará referencia útilmente a las patentes antes
citadas (las patentes francesas FR 2 689 668, FR 2 747 492, FR 2 773
609, FR 2 813 963 y las patentes americanas US 5 488 563, US 5 638
282, US 6 088 654, US 6 317 663).
Al igual que para la detección de los riesgos de
colisión con el terreno, puede haber aquí varios volúmenes de
protección, por ejemplo dos volúmenes de protección de recuperación
de ruta, el más distante para señalar una resolución inminente de un
riesgo de conflicto con el terreno en curso de tratamiento y el más
próximo para un acta de resolución efectiva de un riesgo de colisión
con el terreno. El palpador o los palpadores asociados a volúmenes
de protección de recuperación de ruta pueden ser determinados por el
equipo anticolisión con el terreno de manera independiente de los
palpadores asociados a los volúmenes de protección de evolución o
bien pueden derivarse de ellos.
La figura 5 da un ejemplo en el cual el palpador
L asociado a un volumen de protección de recuperación de ruta es
considerado igual a la proyección, sobre el plano horizontal, del
palpador W asociado al volumen de protección de evolución dedicado a
las alarmas de riesgo de colisión con el terreno.
Una variante consiste en adoptar para el
palpador L asociado al volumen de protección de recuperación de ruta
no la proyección, sobre el plano horizontal, del palpador W asociado
al volumen de protección de evolución dedicado a las alarmas de
riesgo de colisión con el terreno, sino la reunión de las
proyecciones, sobre el plano horizontal, de los palpadores W y C
asociados a los volúmenes de protección de evolución dedicados a las
prealarmas y alarmas de riesgos de colisión con el terreno.
La figura 6 da otro ejemplo particularmente
adaptado al caso en el que una aeronave A está, de manera
instantánea, en curso de descenso durante la resolución de un riesgo
de colisión con el terreno (a priori en curso de
enderezamiento hacia una trayectoria de subida) o bien en descenso
en el momento de la detección de un riesgo de colisión con el
terreno. En este ejemplo, el palpador L asociado a un volumen de
protección de recuperación de ruta se considera igual a la
proyección, sobre el plano de descenso de la aeronave A, del
palpador W asociado al volumen de protección de evolución dedicado a
las alarmas de riesgo de colisión con el terreno.
Una variante consiste en adoptar para el
palpador L asociado al volumen de protección de recuperación de ruta
no la proyección, sobre el plano de descenso de la aeronave A, del
palpador W asociado al volumen de protección de evolución dedicado a
las alarmas de riesgo de colisión con el terreno, sino la reunión de
las proyecciones, sobre el plano de descenso de la aeronave A, de
los palpadores W y C asociados a los volúmenes de protección de
evolución dedicados a las prealarmas y alarmas de riesgos de
colisión con el terreno.
La figura 7 da otro ejemplo particularmente
adaptado al caso en que una aeronave A está de manera instantánea en
curso de descenso durante la resolución de un riesgo de colisión con
el terreno (a priori en curso de enderezamiento hacia una
trayectoria de subida), en el que el palpador L asociado a un
volumen de protección de recuperación de ruta se considera igual a
la proyección, sobre el plano de descenso de la aeronave A, durante
un período de tiempo (o una distancia) predeterminado (por ejemplo,
del orden de 30 segundos), y luego, sobre un plano horizontal, del
palpador W asociado al volumen de protección de evolución dedicado a
las alarmas de riesgo de colisión con el terreno. Ventajosamente,
esta proyección está definida de manera coherente con la utilizada
para la representación de las capas de terreno y/o de riesgo con el
terreno y/o con los obstáculos sobre la pantalla o las pantallas de
visualización de la cabina del piloto utilizadas para este sistema
anticolisión con el terreno, en particular tomando para la duración
predeterminada una duración, por ejemplo, del orden de 30 segundos,
fija o modulable según criterios propios de la presentación de las
capas del
terreno.
terreno.
Claims (22)
1. Equipo (1) anticolisión con el terreno
embarcado a bordo de una aeronave (A), que incluye medios de
determinación de al menos una envolvente virtual de protección de
evolución (W, C) construida alrededor de la trayectoria de la
aeronave predicha a corto plazo y que delimita un volumen de
protección alrededor de la posición y de la trayectoria corrientes
de la aeronave, medios de detección de las intrusiones, en dicha o
dichas envolventes virtuales de protección de evolución (W, C), de
una representación de una envolvente (MTCD) del terreno y/o de los
obstáculos del suelo sobrevolados memorizados en una base de datos
embarcada (3) o en el suelo, y medios de alarma (5) disparados por
los medios de detección de intrusión, caracterizado porque,
después de la detección de un riesgo de colisión con el suelo, sus
medios de determinación de envolventes virtuales de protección
determinan, además de la envolvente o las envolventes virtuales de
protección de evolución (W, C), al menos una envolvente virtual de
protección de recuperación de ruta (L) construida alrededor de una
trayectoria ficticia de recuperación de ruta, porque sus medios de
detección de intrusión detectan las intrusiones del terreno y/o de
los obstáculos del suelo (R) a la vez en la envolvente o las
envolventes virtuales de protección de evolución (W, C) y en la
envolvente o las envolventes virtuales de protección de recuperación
de ruta (L), y porque sus medios de alarma generan una indicación
que señala la posibilidad de poner fin a una maniobra de evitación
después de que los medios de detección de intrusión no constaten ya
ninguna intrusión del terreno y/o de los obstáculos del suelo (R) en
la envolvente o las envolventes virtuales de protección de
recuperación de ruta (L).
2. Equipo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la trayectoria ficticia de recuperación
de ruta es una trayectoria horizontal.
3. Equipo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la trayectoria ficticia de recuperación
de ruta es una trayectoria que tiene como pendiente una pendiente
horizontal si la trayectoria instantánea de la aeronave está en fase
de subida o en vuelo a altura constante, y una pendiente función de
la trayectoria instantánea de la aeronave si ésta se encuentra en
fase de descenso.
4. Equipo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la trayectoria ficticia de recuperación
de ruta es una trayectoria que tiene como pendiente una pendiente
función de la trayectoria instantánea de la aeronave.
5. Equipo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la trayectoria ficticia de recuperación
de ruta es una trayectoria que tiene como pendiente una pendiente
función de la trayectoria de la aeronave en el momento de la
detección del riesgo de colisión con el terreno.
6. Equipo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la trayectoria ficticia de recuperación
de ruta es una trayectoria que tiene como pendiente una pendiente
función de la trayectoria de la aeronave en el momento de la
detección del riesgo de colisión con el terreno, si esta aeronave
estaba en fase de descenso, y una trayectoria horizontal, si dicha
aeronave estaba en vuelo horizontal o en fase de subida en el
momento de la detección del riesgo de colisión con el terreno.
7. Equipo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la trayectoria ficticia de
recuperación de ruta es una trayectoria que tiene como rumbo el
rumbo instantáneo de la aeronave (A).
8. Equipo según una de las reivindicaciones 1 a
6, caracterizado porque la trayectoria ficticia de
recuperación de ruta es una trayectoria que tiene como rumbo y
pendiente los de la trayectoria de la aeronave (A) en el momento de
la detección del riesgo de colisión con el terreno.
9. Equipo según la reivindicación 1,
caracterizado porque los límites de la envolvente o las
envolventes virtuales de protección están definidos por una
superficie llamada palpador (W, C, L) cuyo encuentro con la
representación de una envolvente del terreno y/o de los obstáculos
del suelo (R) extraída de las informaciones de la base de datos (3)
se asimila a una intrusión del terreno y/o de los obstáculos del
suelo (R) en la envolvente virtual de protección
correspondiente.
10. Equipo según la reivindicación 9,
caracterizado porque, cualquiera que sea la actitud
instantánea de la aeronave (A): subida, vuelo a altura constante o
descenso, la proyección, sobre la horizontal, de un palpador (W o C)
de la envolvente virtual de protección de evolución es adoptada como
palpador (L) de una envolvente virtual de protección de recuperación
de ruta.
11. Equipo según la reivindicación 9,
caracterizado porque, cuando la actitud instantánea de la
aeronave (A) es una subida o un vuelo a altura constante, la
proyección, sobre la horizontal, de un palpador (W o C) de
envolvente virtual de protección de evolución es adoptada como
palpador (L) de una envolvente virtual de protección de recuperación
de ruta.
12. Equipo según la reivindicación 9,
caracterizado porque, cuando la actitud instantánea de la
aeronave (A) es un descenso, la proyección, según un plano inclinado
función de la pendiente de descenso instantánea de la aeronave, de
un palpador (W o C) de envolvente virtual de protección de evolución
es adoptada como palpador (L) de una envolvente virtual de
protección de recuperación de ruta.
13. Equipo según la reivindicación 1,
caracterizado porque, cuando la actitud instantánea de la
aeronave (A) es un descenso, la proyección, según un plano inclinado
función de la pendiente de descenso instantánea de la aeronave, de
un palpador (W o C) de envolvente virtual de protección de evolución
durante una cierta distancia o tiempo de vuelo, y después según la
horizontal, es adoptada como palpador (L) de una envolvente virtual
de protección de recuperación de ruta.
14. Equipo según la reivindicación 13,
caracterizado porque, cuando el equipo anticolisión con el
terreno está provisto de una pantalla de visualización que ofrece
una representación de las capas de terreno y/o de riesgo con el
terreno y/o con los obstáculos sobrevolados, la proyección, segundos
planos, adoptada como palpador (L) de una envolvente virtual de
protección de recuperación de ruta es realizada de manera coherente
con la utilizada sobre la pantalla para la representación de las
capas de terreno y/o de riesgo con el terreno y/o con los obstáculos
sobre-
volados.
volados.
15. Equipo según la reivindicación 1,
caracterizado porque, cuando la aeronave (A) estaba en fase
de subida o en vuelo a altura constante en el momento de la
detección de un riesgo de colisión con el terreno, la proyección,
sobre la horizontal, de un palpador (W, C) de envolvente virtual de
protección de evolución es adoptada como palpador (L) de una
envolvente virtual de protección de recuperación de ruta.
16. Equipo según la reivindicación 1,
caracterizado porque, cuando la aeronave (A) estaba en fase
de descenso en el momento de la detección de un riesgo de colisión
con el terreno, la proyección, según un plano inclinado que tiene la
pendiente de descenso de la aeronave (A) en el momento de la
detección del riesgo de colisión con el terreno, de un palpador (W,
C) de envolvente virtual de protección de evolución es adoptada como
palpador (L) de una envolvente virtual de protección de recuperación
de ruta.
17. Equipo según la reivindicación 1,
caracterizado porque, cuando los medios de determinación de
envolvente virtual de protección generan dos envolventes virtuales
de protección de evolución, la más distante (C) para una prealarma
de colisión con el terreno y la más próxima (W) para una alarma de
colisión con el terreno, la reunión de las proyecciones, sobre la
horizontal, de los palpadores (W, C) de las dos envolventes
virtuales de protección de evolución es adoptada como palpador (L)
de una envolvente virtual de protección de recuperación de ruta.
18. Equipo según la reivindicación 1,
caracterizado porque, cuando los medios de determinación de
envolvente virtual de protección generan dos envolventes virtuales
de protección de evolución, la más distante (C) para una prealarma
de colisión con el terreno y la más próxima (W) para una alarma de
colisión con el terreno, la reunión de las proyecciones, según un
plano inclinado que tiene la pendiente de descenso de la aeronave
(A) en el momento de la detección del riesgo de colisión con el
terreno, de los palpadores (W, C) de las dos envolventes virtuales
de protección de evolución es adoptada como palpador (L) de una
envolvente virtual de protección de recuperación de ruta.
19. Equipo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la indicación que señala la posibilidad
de poner fin a una maniobra de evitación es dada momentáneamente en
forma aural y/o visual.
20. Equipo según la reivindicación 1,
caracterizado porque genera una indicación de mantenimiento
de la maniobra de evitación en forma aural y/o visual a la
desaparición de una alerta de terreno, y esto hasta que no sea
detectado ningún riesgo de colisión por la envolvente virtual de
protección de recuperación de ruta (L).
21. Equipo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la distancia vertical debajo de la
aeronave a la cual está colocada una envolvente virtual de
protección de recuperación de ruta es considerada igual a la
utilizada por una de las envolventes virtuales de protección de
evolución.
22. Equipo según una al menos de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, cuando el
equipo anticolisión con el terreno está provisto de una pantalla de
visualización que ofrece una representación de las capas de terreno
y/o de riesgo con el terreno y/o con los obstáculos sobrevolados, la
distancia vertical debajo de la aeronave a la cual está colocada una
envolvente virtual de protección de recuperación de ruta es
considerada coherente con la utilizada sobre la pantalla para la
representación de las capas de terreno y/o de riesgo con el terreno
y/o con los
obstáculos sobrevolados.
obstáculos sobrevolados.
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