ES2964768T3 - Procedimiento de guiado de una aeronave - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un método para guiar una aeronave a lo largo de una trayectoria de referencia en una plataforma terrestre, llevando dicha aeronave al menos un detector para detectar una pluralidad de indicadores en tierra, comprendiendo dicho método: a) determinar (E1) zonas geométricamente complejas de incertidumbre de la plataforma utilizando un mapa de la plataforma, b) seleccionar (E2) al menos un indicador cercano a una de dichas zonas de incertidumbre, c) estimar (E3) la ubicación relativa de la aeronave con relación a dicha trayectoria de referencia utilizando datos en relación con los indicadores seleccionados transmitidos por los detectores, d) calcular (E4) un índice de confianza relacionado con la ubicación relativa estimada utilizando los indicadores seleccionados, e) comparar (E5) el índice de confianza calculado con un umbral predeterminado, f) cuando el índice calculado El índice de confianza es mayor que el umbral predeterminado, guiando (E6) a la aeronave a lo largo de la trayectoria de referencia en base a la ubicación relativa estimada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento de guiado de una aeronave
Ámbito técnico general
La invención concierne al ámbito de la ayuda al pilotaje en una fase de desplazamiento en tierra de una aeronave y más concretamente a un procedimiento de guiado autónomo mejorado durante una fase de rodaje.
Estado de la técnica
Durante las fases de rodaje en tierra de una aeronave, el piloto de la aeronave debe conducir la misma entre las pistas y las infraestructuras aeroportuarias con total seguridad a pesar de una visibilidad reducida.
Con el fin de ayudar al piloto en su tarea, existen sistemas de guiado que determinan la posición de la aeronave con respecto a indicadores en tierra, tales como marcas reflectantes, conos o lámparas, y que utilizan esta información para guiar la aeronave a lo largo de una trayectoria de referencia que haya que seguir, como la solución recomendada en el documento EP2378460A1.
Sin embargo, ciertas zonas de rodaje tales como las zonas de cruce, pueden presentar una topología compleja susceptible de inducir a error a un sistema de guiado, como está representado en la figura 1. Éste en efecto puede tener en cuenta para el cálculo de una trayectoria que haya que seguir indicadores inadecuados y entonces puede guiar la aeronave a una dirección equivocada. Tal error de trayectoria puede presentar riesgos importantes de seguridad si la aeronave es así guiada fuera de una vía de rodaje o bien a una pista ya tomada por otro aparato.
Existe por tanto una necesidad de un procedimiento que supervise el guiado de una aeronave con el fin de guiarla correctamente sobre una plataforma de un aeropuerto, incluso en zonas de rodaje complejas, y que limite el impacto de un error de guiado.
Presentación de la invención
La presente invención se refiere así según un primer aspecto a un procedimiento de guiado de una aeronave a lo largo de una trayectoria de referencia sobre una plataforma en tierra, tal como se expone según las reivindicaciones 1 a 6 adjuntas.
Tal procedimiento permite guiar la aeronave sin correr el riesgo de hacerla seguir una trayectoria diferente de la trayectoria de referencia.
La etapa de cálculo del índice de confianza del citado al menos un indicador seleccionado del procedimiento según el primer aspecto puede ser realizada en función de la disposición de los citados indicadores en tierra con respecto a la trayectoria de referencia.
La etapa de cálculo del índice de confianza relativo a la localización relativa estimada a partir del citado al menos un indicador seleccionado del procedimiento según el primer aspecto puede ser realizada en función de la posición de la aeronave con respecto al citado al menos un indicador seleccionado y a la trayectoria de referencia.
Esto permite cuantificar la confianza que se puede conceder a una estimación de localización de la aeronave en función de las posiciones de los indicadores y de la aeronave de uno con respecto a otro y con respecto a la trayectoria que debe seguir la aeronave.
Según un segundo aspecto, la invención concierne a un producto de programa informático que comprende instrucciones de código para la ejecución de un procedimiento de guiado, como se expone en la reivindicación 7 adjunta.
Según un tercer aspecto, la invención concierne a un módulo de tratamiento de datos susceptible de ser conectado al menos a un detector de una pluralidad de indicadores localizados en una plataforma en tierra, estando el citado al menos un detector a bordo de una aeronave y estando configurado el citado módulo de tratamiento de datos tal como se expone en la reivindicación 8 adjunta.
Según un cuarto aspecto, la invención concierne a un sistema de guiado de una aeronave a lo largo de una trayectoria de referencia sobre una plataforma en tierra, tal como se expone en la reivindicación 9 adjunta.
Tales producto de programa informático, módulo de tratamiento y sistema de guiado presentan las mismas ventajas que las mencionadas para el procedimiento según el primer aspecto.
Presentación de las figuras
Otras características y ventajas de la presente invención aparecerán con la lectura de la descripción que sigue de un modo de realización de la invención. Esta descripción se dará con referencia a los dibujos adjuntos en los cuales: - la figura 1 ilustra zonas de rodaje tales que zonas de cruce pueden presentar una topología compleja;
- la figura 2 es un diagrama que esquematiza una implementación de un procedimiento de guiado según la invención;
- la figura 3 representa un sistema de guiado según un modo de realización de la invención;
Descripción detallada
En referencia a la figura 2 un modo de implementación de la invención concierne a un procedimiento de guiado de una aeronave 1 a lo largo de una trayectoria de referencia sobre una plataforma implementado por un módulo de tratamiento de datos 2 de un sistema de guiado de una aeronave, ilustrado en la figura 3.
Un sistema de este tipo comprende indicadores en tierra 4 utilizados para la señalización de las zonas de rodaje de la plataforma y al menos un detector 3 a bordo de la aeronave 1 y adaptado para detectar la posición de tales indicadores en tierra. Tal detector capta las señales enviadas o reflejadas por los citados indicadores en tierra. Un detector de este tipo puede ser, por ejemplo, un sensor óptico u optoelectrónico que capte una luz emitida por fuentes luminosas tales como lámparas o reflejada por marcas reflectantes. Tal detector puede ser igualmente un receptor de radiofrecuencia que reciba señales de radio emitidas por antenas dispuestas en tierra.
Los citados detectores 3 pueden ser conectados al módulo de tratamiento 2 para proporcionarle datos de medición que permitan al módulo de tratamiento 2 determinar la localización relativa de la aeronave 1 con respecto a estos indicadores 4.
El módulo de tratamiento de datos 2 puede comprender medios de comunicación tales como una interfaz de comunicación COM, medios de cálculo tales como un ordenador CALC y medios de almacenamiento MEM. Tal ordenador puede consistir en un procesador o microprocesador, del tipo x-86 o RISC por ejemplo, un controlador o microcontrolador, un DSP, un circuito integrado tal como un ASIC o programable tal como un FPGA, una combinación de tales elementos o cualquier otra combinación de componentes que permita realizar las etapas de cálculo del procedimiento descrito en lo que sigue. Los medios de almacenamiento MEM pueden consistir en cualquier tipo de almacenamiento masivo informático, tal como un disco duro de plato magnético, un disco SSD, una memoria flash o incluso un lector de CD-rom o DVD-rom. Los citados medios de comunicación COM pueden ser utilizados en particular para comunicar con los detectores 3. Los citados medios de almacenamiento MEM pueden ser utilizados en particular para almacenar una o varias representaciones cartográficas de la plataforma aeroportuaria sobre la cual debe ser guiada la aeronave 1.
El módulo de tratamiento de datos 2 puede ser conectado al menos a un ordenador de la aeronave o estar integrado en el mismo de modo que se le puedan transmitir instrucciones de guiado de la aeronave.
El procedimiento según la invención propone un guiado mejorado de la aeronave a lo largo de una trayectoria de referencia que permita limitar la probabilidad de errores de guiado durante un guiado en una zona compleja como una zona de cruce.
Durante la implementación de un procedimiento de guiado, la localización relativa de la aeronave con respecto a la trayectoria de referencia es estimada a partir de datos concernientes a indicadores en tierra transmitidos por los detectores, tales como la posición de los indicadores con respecto al avión. Esta estimación de la localización de la aeronave es utilizada con el fin de proceder al guiado de la aeronave a lo largo de esta trayectoria de referencia. El procedimiento según la invención propone verificar que los indicadores en tierra tenidos en cuenta para determinar la localización relativa de la aeronave son pertinentes con respecto a la trayectoria de referencia que haya que seguir. Así, si una aeronave se encuentra en un cruce entre una pista rectilínea y una pista en curva y la trayectoria que debe seguir la aeronave debe conducirla a lo largo de la pista rectilínea, el procedimiento según la invención permite evitar que los indicadores situados a lo largo de la pista en curva sean tenidos cuenta para realizar el guiado de la aeronave. Tal guiado podría hacer entonces que la aeronave tomara la pista curva en lugar de la pista rectilínea y se correría el riesgo de colocar la aeronave en una situación peligrosa.
Para ello, el procedimiento calcula para una localización relativa estimada a partir de ciertos indicadores en tierra un índice de confianza. Tal índice de confianza representa la probabilidad de que estos indicadores en tierra sean adecuados para el guiado de la aeronave dada la trayectoria tomada por la misma.
Más concretamente, en referencia a la figura 2, durante una etapa de determinación E1, el módulo de tratamiento de datos determina una o varias zonas de incertidumbre de la plataforma geométricamente complejas, a partir de una cartografía de la plataforma. Tal etapa de determinación puede ser implementada al inicio de una fase de rodaje. Alternativamente, tal etapa de determinación puede ser implementada de manera repetida a lo largo del tiempo en el transcurso una fase de rodaje.
Durante una etapa de selección E2, el módulo de tratamiento selecciona entre la pluralidad de indicadores en tierra detectados por los detectores de la aeronave al menos un indicador. Tal etapa de selección es implementada cuando la aeronave se encuentra en, o en la proximidad de, una zona de incertidumbre determinada durante la etapa de determinación E1. Estos indicadores seleccionados son aquellos que el módulo de tratamiento intentará utilizar para proceder al guiado de la aeronave.
Durante una etapa de estimación de localización relativa E3, el módulo de tratamiento 2 estima la localización relativa de la aeronave con respecto a la trayectoria de referencia a partir de datos relativos a los indicadores seleccionados durante la etapa de selección E2 transmitidos por los detectores. Esta estimación puede hacer intervenir por ejemplo la posición de la aeronave con respecto a un indicador o a un par de indicadores.
Durante una etapa de cálculo E4, el módulo de tratamiento 2 verifica la pertinencia de los indicadores seleccionados utilizados durante la etapa de estimación de la localización relativa E3 con respecto a la trayectoria de referencia que haya que seguir. Para ello, el módulo de tratamiento calcula para la localización relativa estimada a partir de estos indicadores seleccionados un índice de confianza que indica la probabilidad de que estos indicadores seleccionados marquen un camino que se supone que debe tomar la aeronave siguiendo la trayectoria de referencia.
Según un primer modo de realización, el cálculo del índice de confianza es realizado en función de la disposición de los indicadores seleccionados con respecto a la trayectoria de referencia. Por ejemplo, los indicadores pueden ser considerados como adecuados si estos están dispuestos a lo largo de una trayectoria similar a la trayectoria de referencia. El índice de confianza asociado a estos indicadores podrá ser entonces elevado. A la inversa, si los indicadores seleccionados forman una línea curva que indica un giro mientras que la trayectoria de referencia es una línea recta, los indicadores pueden ser considerados inadecuados y el índice de confianza asociado puede entonces ser bajo.
Según un segundo modo de realización, el cálculo del índice de confianza es realizado en función de la posición de la aeronave con respecto a los indicadores seleccionados y a la trayectoria de referencia. El módulo de tratamiento puede por ejemplo comparar la posición de la aeronave con respecto a los indicadores seleccionados y la localización de la aeronave con respecto a la trayectoria de referencia. Si los indicadores seleccionados no son adecuados y no siguen la trayectoria de referencia, la aeronave que siga la trayectoria de referencia se desviará de los indicadores seleccionados, pero no de la trayectoria de referencia. La diferencia entre la posición relativa de la aeronave con respecto a los indicadores seleccionados y la localización relativa de la aeronave con respecto a la trayectoria de referencia puede presentar entonces una variación brusca. El índice de confianza asociado a tales indicadores inadecuados puede ser entonces bajo.
El cálculo del índice de confianza puede ser función de un nivel de complejidad geométrica de la zona de incertidumbre atravesada por la aeronave o de condiciones exteriores como las condiciones meteorológicas. El índice de confianza puede ser fijado en un valor predeterminado voluntariamente muy bajo cuando se cumplen condiciones en las cuales se sabe que el cálculo del índice de confianza da resultados poco fiables.
Durante una etapa de comparación E5, el módulo de tratamiento compara el índice de confianza calculado con un umbral predeterminado.
Durante una etapa de guiado E6, el módulo de tratamiento guía la aeronave a lo largo de la trayectoria de referencia en función de la localización relativa estimada si el índice de confianza es superior al umbral predeterminado. Habiendo sido reconocida la localización relativa como digna de confianza, el módulo de tratamiento puede utilizarla para corregir la trayectoria del avión para que el mismo siga la trayectoria de referencia.
Si el índice de confianza es inferior al umbral, la posición relativa estimada no puede ser utilizada para el guiado del avión y el módulo de tratamiento ejecuta nuevamente las etapas de selección E2, de estimación de la localización relativa E3, de cálculo E4 y de comparación E5: el módulo de tratamiento selecciona al menos un nuevo indicador, estima la localización relativa de la aeronave a partir de los nuevos indicadores, calcula el índice de confianza asociado y lo compara con el umbral predeterminado.
El módulo de tratamiento puede así repetir estas etapas mientras que el índice de confianza permanezca inferior al umbral.
Según un modo de realización, el módulo de tratamiento puede, cuando un índice de confianza es inferior al umbral, transmitir un mensaje de alarma al piloto solicitando que la aeronave sea pilotada en modo manual o avisando del paso de la aeronave a modo manual durante una tapa E7 de guiado manual. Tal mensaje puede ser enviado, por ejemplo, después de un número predeterminado de comparaciones negativas, al cabo de un cierto tiempo transcurrido sin que un índice de confianza sea superior al umbral o incluso cuando ya no haya un nuevo indicador para el que no se haya calculado ningún índice de confianza. El módulo de tratamiento considera entonces que los indicadores seleccionados en el transcurso de las etapas anteriores no permiten un guiado fiable de la aeronave y que el piloto deberá asegurar el guiado manual de la aeronave. El paso a modo manual puede ser automático al final de la emisión del mensaje de alarma, por ejemplo, después de la expiración de una cuenta de tiempo de duración predeterminada. En tal modo de realización, el envío de un mensaje de este tipo requiriendo el guiado manual de la aeronave o el paso automático a modo manual acompañado de una alerta puede ser impuesto fijando sistemáticamente durante la etapa de cálculo E4 el índice de confianza en un valor predeterminado voluntariamente muy bajo hasta que se haya enviado el mensaje de alarma.
Además, cuando un índice de confianza es inferior al umbral predeterminado, el módulo de tratamiento puede decidir guiar la aeronave a partir de la trayectoria de referencia durante una etapa E8 de guiado autónomo, sin tener en cuenta la o las localizaciones relativas estimadas puesto que estas localizaciones relativas no han sido juzgadas fiables. El módulo de tratamiento puede igualmente tener en cuenta informaciones de localización absoluta proporcionadas por ejemplo por un módulo GPS. La aeronave continúa entonces siendo guiada, pero a ciegas, sin utilizar las informaciones procedentes de los detectores.
Según un modo de realización, si la aeronave es pilotada en modo manual y se encuentra en una zona de incertidumbre, el módulo de tratamiento puede igualmente ejecutar las etapas de selección E2, de estimación de una localización relativa E3, de cálculo E4 y de comparación E5 y puede proponer al piloto volver a pasar a modo de guiado automático cuando un índice de confianza sea superior al umbral predeterminado. El módulo de tratamiento dispone entonces de una localización relativa considerada como fiable que le permite realizar el guiado automático de la aeronave en la zona de incertidumbre a lo largo de la trayectoria de referencia. El modo de guiado automático puede ser reactivado automáticamente cuando un índice de confianza sea superior al umbral predeterminado.
El procedimiento de guiado descrito permite así guiar correctamente una aeronave sobre una plataforma de un aeropuerto, incluso en zonas de rodaje complejas.
Claims (9)
1. Procedimiento de guiado de a lo largo de una trayectoria de referencia sobre una plataforma en tierra de una aeronave (1) que lleva al menos un detector (3) adaptado para detectar la posición de una pluralidad de indicadores que señalizan zonas de rodaje en tierra (4),
comprendiendo el citado procedimiento las etapas siguientes implementadas por un módulo de tratamiento de datos (2) susceptible de ser conectado al citado al menos un detector:
a) determinación (E1) de zonas de incertidumbre de la plataforma geométricamente complejas a partir de una cartografía de la plataforma,
b) en las proximidades de una de las citadas zonas de incertidumbre determinadas, selección (E2) de varios indicadores (4) entre la pluralidad de indicadores en tierra detectados por el citado al menos un detector, c) estimación (E3) de una localización relativa de la aeronave con respecto a la citada trayectoria de referencia a partir de datos relativos a los indicadores seleccionados transmitidos por el citado al menos un detector, d) cálculo (E4) de un índice de confianza que representa la probabilidad de que estos indicadores en tierra sean apropiados para el guiado de la aeronave sobre la trayectoria de referencia,
e) comparación (E5) del índice de confianza calculado con un umbral predeterminado,
f) cuando el índice de confianza calculado sea superior al umbral predeterminado, guiado automático (E6) de la aeronave por el módulo de tratamiento a lo largo de la trayectoria de referencia según la localización relativa estimada, y
cuando el índice de confianza calculado sea inferior al umbral predeterminado, ejecutar de nuevo las etapas b) a e),
y después el procedimiento comprende:
- al cabo de un tiempo predeterminado sin que el índice de confianza calculado sea superior al umbral predeterminado, o
- al cabo de un número predeterminado de ejecuciones de los pasos b) a e) durante las cuales el índice de confianza sea inferior al umbral predeterminado, o
- cuando ya no exista un indicador entre la pluralidad de indicadores en tierra para el cual no haya sido calculado ningún índice de confianza,
- una transmisión por el módulo de tratamiento de un mensaje de alarma a un piloto solicitando que la aeronave sea conducida en modo manual o avisando de un paso a modo manual durante una etapa (E7) de guiado manual.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual la etapa de cálculo del índice de confianza de los indicadores seleccionados (E4) es realizada en función de la disposición de los citados indicadores en tierra con respecto a la trayectoria de referencia.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual el índice de confianza es calculado en la etapa d) en función de la posición de la aeronave con respecto a los indicadores seleccionados y a la trayectoria de referencia.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual cuando el índice de confianza relativo a la localización estimada es inferior al umbral predeterminado, el módulo de tratamiento de datos guía a la aeronave a partir de la trayectoria de referencia (E8).
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual el módulo de tratamiento implementa la etapa de determinación de las zonas de incertidumbre (E1) de manera repetida a lo largo del tiempo.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual el módulo de tratamiento implementa la etapa de determinación de las zonas de incertidumbre (E1) cuando la aeronave entra en fase de rodaje («taxiing»).
7. Producto de programa informático que comprende instrucciones de código para la ejecución de un procedimiento de guiado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes cuando el citado programa es ejecutado por un procesador.
8. Módulo de tratamiento de datos (2) que es susceptible de ser conectado al menos a un detector (3) adaptado para detectar la posición de una pluralidad de indicadores (4) localizados en una plataforma en tierra y que señalizan zonas de rodaje, estando embarcado el citado detector (3) en una aeronave (1) y estando configurado el citado módulo de tratamiento de datos (2) para implementar el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
9. Sistema de guiado de una aeronave (1) a lo largo de una trayectoria de referencia sobre una plataforma en tierra que comprende: al menos un detector (3), una pluralidad de indicadores en tierra (4) y un módulo de tratamiento de datos (2) según la reivindicación 8.
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