FR2607948A1 - Procede et dispositif d'evitement de terrain pour aeronef - Google Patents

Abstract

DES INFORMATIONS DE TERRAIN SONT ACQUISES DANS UN FICHIER 10. ELLES COMPRENNENT AVANTAGEUSEMENT CE QUI CONCERNE DES MENACES SOL-AIR OU ZONES INTERDITES. LES ORGANES DE DETECTION DE BORD DE L'AVION 20 FOURNISSENT D'AUTRES INFORMATIONS SUR DES MENACES. EN 30, ON ETABLIT UN FICHIER DE TRAVAIL SYNTHETISANT LES DIFFERENTES INFORMATIONS ISSUES DU TERRAIN LUI-MEME ET DE LA PRISE EN COMPTE DES MENACES. ENTRE UN POINT ORIGINE ET UN POINT D'EXTREMITE, LA TRAJECTOIRE EST ALORS DETERMINEE PAR DICHOTOMIE, EN RECHERCHANT A CHAQUE FOIS UN POINT INTERMEDIAIRE OPTIMAL, COMPTE TENU DES DONNEES DU FICHIER DE TRAVAIL ET DE CRITERES RELATIFS AU VOL A BASSE ALTITUDE ET A DES LIMITES DE DEROUTEMENT ADMISES. LE PROCESSUS SE TERMINE EN 90 LORSQUE LA TRAJECTOIRE A ETE DEFINIE POINT PAR POINT, AVEC UNE FINESSE SATISFAISANTE.

Description

Procédé et dispositif d'évitement de terrain pour aéronef.

L'invention concerne l'évitement de terrain par les aéronefs.

L'évitement de terrain consiste à faire voler l'aéronef aussi bas que possible, pour lui permettre d'utiliser au mieux les masques de relief et d'améliorer ainsi sa discrétion vis à vis des menaces sol-air et plus généralement de toute détection. Ce faisant, il y a lieu d'éviter tous obstacles, qu'ils soient naturels - le terrain lui-même - ou artificiels comme des pylônes par exemple.

L'évitement de terrain nécessite des aides au pilotage, faisant intervenir des dispositifs électroniques de traitement appropriés.

Mais il faut tout d'abord connaitre le terrain à éviter.

Cette connaissance peut être acquise à partir des détecteurs de bord de l'avion, parmi lesquels le radar de vol joue un rôle essentiel. Cependant, pour des avions volant à basse altitude, les données radar acquises en cours de vol ne concernent qu'une zone restreinte du terrain, limitée essentiellement par les masques de relief compte tenu de l'altitude. I1 n'est donc pas facile d'établir pour l'avion une trajectoire d'évitement de terrain le conduisant d'un bout à l'autre de sa mission.

La présente invention vient proposer une voie différente, pour résoudre ce problème.

Dans sa Demande de brevet No 82 05 121 (FR-A-2 524 177), et la Demande de Certificat d'Addition correspondante
No 83 16 580 (FR-A-2 553 543), la Demanderesse a décrit l'usage de fichiers numériques de terrain, aux fins de visualiser à bord d'un avion une image synthétique dynamique.

La présente invention a notamment pour but de permettre l'évitement de terrain à partir d'un tel fichier numérique.

L'invention a aussi pour but de permettre un évitement de terrain tenant compte d'une manière simple de l'existence d'obstacles spéciaux et/ou de menaces.

L'invention a encore pour but de permettre l'évitement de terrain en tenant compte, immédiatement, des spécificités de l'avion et de l'ensemble de sa mission.

A cet effet, l'invention offre un dispositif électronique destiné à permettre l'évitement de terrain par un aéronef.

Ce dispositif comporte, en combinaison - une mémoire de masse propre à contenir un fichier de terrain, en particulier sous forme d'un fichier altimétrique en coordonnées géographiques, le cas échéant complété de données planimétriques; - une mémoire d'informations tactiques, contenant des informations concernant notamment des menaces et/ou des zones interdites; - une unité de gestion de fichier propre à définir au moins un fichier de travail à partir d'un extrait de la mémoire de masse, et d'une partie au moins du contenu de la mémoire d'informations tactiques; - une unité de gestion générale propre à délimiter un domaine de navigation, défini par des points origine et extrémité d'une mission, et par des contraintes physiques liées à l'aéronef;; - des moyens de traitement en performance, permettant de subdiviser le domaine en deux sous-domaines, compte tenu desdites contraintes physiques liées à l'aéronef; - l'unité de gestion générale réitérant la subdivision de chacun des deux sous-domaines en d'autres sous-domaines (de niveau inférieur) jusqu'à atteindre une finesse choisie d'analyse du domaine de navigation initial, après quoi elle définit la trajectoire d'évitement de terrain que doit suivre l'aéronef.

Pour diminuer la capacité de calcul requise, il peut être intéressant d'élaborer le fichier de travail par souséchantillonnage d'un fichier terrain de base; chaque nouvelle maille calculée se voit alors attribuer l'altitude la plus élevée des points du fichier de base qu'elle enveloppe.

Selon un aspect important de l'invention, certains au moins des domaines et sous-domaines sont définis comme des ellipses ou portions d'ellipses, dont les foyers sont un point initial et un point final, afin de borner par une limite supérieure le déroutement que peut subir l'avion.

Ce bornage peut s'établir en fonction de la réserve de carburant dont dispose l'avion, à chaque détermination d'un domaine. I1 peut également s'établir en fonction du temps imparti pour la mission, qui peut d'ailleurs admettre non seulement une valeur maximale, mais aussi une valeur minimale. Ce bornage peut aussi se faire en fonction d'autres critères, comme le comprendra l'homme de l'art.

Selon un autre aspect important de l'invention, les moyens de traitement en performance comprennent - un module de performance locale, propre à analyser chaque domaine ou sous-domaine par tranches perpendiculaires à l'axe principal joignant son point initial et son point final, à l'aide d'une fonction de performance locale, ainsi qu'à définir dans chaque tranche un point tournant local proposé, et - un module de performance globale, propre à évaluer, pour chaque point tournant local proposé, une fonction de performance globale représentant les possibilités de vol à basse altitude à l'intérieur des deux sous-ensembles du domaine en cours, définissables par insertion du point tournant local proposé entre le point initial et le point final du domaine ou sous-domaine considéré. Ce module va retenir finalement comme point tournant optimal celui qui donne la meilleure évaluation.

Plus particulièrement, la fonction de performance locale fait intervenir un estimateur (de performance locale) défini comme s'annulant aux limites de la tranche considérée, comme admettant un maximum à l'intersection de cette tranche avec ledit axe principal, et comme possédant une variation monotone entre les limites de tranche et ce maximum. On donnera plus loin des exemples d'estimateurs de performances répondant à ces conditions.

De son côté, la fonction de performance globale est définie comme la somme des fonctions de performance locale précédemment relevées, pour les points de l'un et l'autre des deux sous-ensembles du domaine en cours.

Selon un autre aspect de l'invention, l'un au moins des deux modules (de préférence les deux) est réalisé sous forme matérielle câblée.

Très avantageusement, le module de performance globale comprend deux voies, pour traiter simultanément les deux sous-ensembles du domaine en cours.

La présente invention se définit également comme un procédé d'évitement de terrain, qui comporte les opérations suivantes a) stocker un fichier de travail défini à partir d'un fichier terrain altimétrique (et planimétrique, éventuel lement)r et d'informations tactiques, b) définir un domaine de navigation pour un aéronef, en fonction des points origine et extrémité d'une mission, ainsi qu'un jeu de contraintes à respecter par l'aéronef, c) subdiviser le domaine en deux sous-domaines, à l'aide d'un point tournant, compte tenu dudit jeu de contraintes, et d) répéter l'opération c) jusqu'à définir la trajectoire de l'aéronef avec une finesse d'analyse choisie.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est un schéma électrique général d'un dispositif selon l'invention; - la figure 2 est une illustration séquentielle des fonctions de base réalisées par le dispositif de la figure 1; - la figure 3 est une illustration géométrique du premier domaine de navigation; - la figure 4 illustre la décomposition d'un domaine de navigation en tranches de distance; - la figure 5 est une vue en perspective cavalière illustrant la manière dont s'effectue l'évaluation de performance locale; - la figure 6 est une vue en plan illustrant la manière dont s'effectue la détermination de la fonction de performance globale; - la figure 7 illustre différents types d'estimateurs de performance locale;; - la figure 8 est un schéma séquentiel des fonctions effectuées par le module de performance locale; - la figure 9 est une représentation séquentielle des fonctions effectuées par le module de performance globale.

Dans la description détaillée, on considère que l'aéronef est un avion militaire rapide.

Le but de l'invention est de définir des processus qui, à partir d'informations (notamment altimétriques) d'un fichier de terrain, calculent, dans le plan horizontal, la trajectoire prévisionnelle de l'avion. Cette trajectoire répond au principe de l'évitement d'obstacles, qui consiste à utiliser les capacités de déroutement de l'avion, pour contourner le relief et parvenir ainsi à une altitude de vol minimale.

Comme décrit dans les Demandes précitées No 82 05121 et
No 83 16580, on sait emmagasiner dans une mémoire de masse un fichier de données topographiques brutes du territoire devant être survolé par l'avion. D'une manière générale, le contenu descriptif des Demandes de brevets antérieures est à considérer comme incorporé à la présente description, pour éviter des redites.

Par exemple, la mémoire de masse MM de la figure 1 contient les altitudes des points du terrain, aux noeuds d'un quadrillage en coordonnées géographiques. La zone couverte peut correspondre à une surface de 400 km sur 100 km, c'est-à-dire approximativement 6" de longitude sur 10 de latitude (pour des latitudes comprises entre le 50ième et le 54ième parallèle Nord).

Les études menées par la Demanderesse ont montré qu'il est possible pour la mise en oeuvre de l'invention (et compte tenu de la surface couverte) de négliger la rotondité de la terre, ce qui permet d'utiliser un système de coordonnées cartésiennes plutôt qu'un système de coordonnées sphériques. Sur des exemples typiques, il s'est avéré en effet que l'on arrivait à une erreur maximum de 1% sur la distance parcourue, ce qui est tout à fait compatible avec les buts visés.

On supposera donc dans la suite que le dispositif de l'invention travaille en coordonnées cartésiennes. Cependant, il est tout à fait concevable de mettre en oeuvre l'invention en travaillant en coordonnées sphériques.

I1 peut être intéressant que le fichier terrain contienne aussi des données planimétriques. Celles-ci sont généralement disponibles comme des "descriptions d'objets" (pylone par exemple), définies notamment par une position et une forme. Ces données planimétriques peuvent être incorporées aux données altimétriques, au sol ou à bord de l'avion, par un traitement approprié.

Le bloc DAD de la figure 1, délimité par un trait tireté, concerne des données que l'on peut acquérir avant décollage.

On peut ainsi définir des fichiers terrain de plusieurs niveaux, tels qu'un fichier terrain FN1 de niveau 1, et ainsi de suite, pour des fichiers FN2 et FN3.

Une unité de gestion de fichiers UGF va alors pouvoir remplir les fichiers de travail FN1, FN2, etc. avec les portions du fichier de la mémoire qui intéresse la mission que l'on aura confiée à l'avion.

De préférence, les données sont stockées sous forme comprimée. Comme technique de compression, on peut utiliser celle consistant à mémoriser les écarts d'altitude entre points.

Dans de nombreux cas, l'étendue des zones à survoler sera grande par rapport au pas de définition du fichier d'origine. L'invention prévoit alors que l'on peut effectuer au préalable un sous-échantillonnage du fichier, au moins pour le calcul des longues trajectoires. Afin d'obtenir une précision de navigation en fonction de la distance à parcourir, plusieurs niveaux de sous-échantillonnages sont envisagés. La technique de sous-échantillonnage consiste à attribuer à la nouvelle maille calculée (plus grande que la maille du fichier de base) l'altitude la plus élevée rencontrée sur les points internes à cette maille.

C'est là le rôle des fichiers de différents niveaux FN1,
FN2, FN3 que l'on va remplir avant décollage.

L'unité de gestion de fichiers UGF est également reliée à une mémoire auxiliaire d'informations tactiques MAT, elle-même remplie par une ligne DA qui lui apporte des données issues de détections et d'acquisitions par des instruments de bord de l'aéronef. Le principe de cela est connu de l'homme de l'art.

L'étape 10 de la figure 2 consiste en des acquisitions sur les différents fichiers, effectuées par l'unité de gestion de fichiers UGF. I1 s'agit en particulier de l'acquisition des paramètres relatifs à la mission - but de la mission; et contraintes de temps ainsi que de carburant; ces données étant mises à jour en temps réel comme indiqué en 15.

- informations relatives à des menaces sol-air dont la position est connue au décollage; (mémoire MAT, éventuellement remise à jour).

Le bloc 20 de la figure 2 concerne les informations détectées et acquises à bord, à propos de la détection de menaces, y compris des mises à jour pour les menaces solair.

Le bloc 30 concerne une opération de modification du fichier de travail, par création, à partir du relief de base, d'un pseudo-relief prenant en compte les différents types de menaces.

On décrira dès maintenant la suite des fonctions. Le bloc 40 consiste en la recherche d'un point tournant optimal, point tournant que l'on note PT. Comme on le verra plus loin, ceci fait intervenir d'abord des fonctions de performance locale, puis des fonctions de performance globale.

Un bloc 90 détermine alors si la trajectoire définie par une suite de points tournants est complète, c'està-dire que les points tournants consécutifs ont une distance inférieure à un pas (ou finesse) fixé à l'avance. Si la réponse aux tests est NON, on continue l'étape 40. Si la réponse est OUI, c'est la fin de la détermination de trajectoire.

Bien entendu, cette détermination de trajectoire est répétée en permanence à bord de l'avion, de manière à mettre à jour la trajectoire autant que nécessaire.

On peut noter dès maintenant que l'étape 40 s'effectue sous le contrôle d'une unité de gestion générale UGG de la figure 1.

Le calcul de la fonction de performance locale s'effectue à l'aide du module MFPL de la figure 1, qui est avantageusement réalisé sous forme matérielle câblée.

Un module MFPG détermine la fonction de performance globale I1 est également établi de préférence sous forme matérielle câblée.

Un organe CND calcule les nouveaux domaines que l'on va considérer, par subdivision- des domaines précédents. C'est ainsi que l'unité de gestion UGG peut faire le bouclage illustré sur la figure 2 entre l'étape 90 et le retour à l'étape 40.

Lorsque tout est terminé, on dispose, dans une mémoire MDT, de la trajectoire disponible pour l'avion.

A titre d'exemple, il est indiqué dès maintenant que le module MFPG peut opérer à la cadence d'horloge de 4 MHz, de telle sorte qu'une trajectoire nouvelle puisse être déterminée toutes les 30 secondes.

La cadence de fonctionnement du module MFPL peut être plus faible, comme le comprendra l'homme de l'art.

L'unité de gestion générale UGG peut être réalisée sous la forme d'une unité à programme, articulée par exemple autour du microprocesseur Motorola 68020.

L'unité de gestion de fichiers peut être réalisée comme décrit dans les deux Demandes de brevets précitées, par exemple.

La figure 3 montre la définition d'un domaine selon l'invention. Un domaine est défini à partir d'un point initial PI et d'un point final PF. Au départ, ces points seront respectivement le point origine et le point d'extrémité de la mission.

On va tout d'abord déterminer une limite de déroutement
DMAX, qui est la valeur maximale de la distance que pourra parcourir l'avion pour aller du point PI au point PF.

Comme le montre la figure 3, la trajectoire de l'avion devra alors se trouver à l'intérieur d'une ellipse E, dont le point courant PK est tel que la somme de ses distances à PI et PF soit inférieure à DMAX.

On note Pk un point courant quelconque à l'intérieur de l'ellipse ou sur celle-ci.

L'homme de l'art comprendra que la délimitation des trajectoires possibles à l'intérieur d'une ellipse est liée au fait que la limite de déroutement DMAX est fixe. I1 est concevable de donner à cette limite une forme plus évoluée, qui aboutirait à des domaines de navigation dont la forme serait autre qu'elliptique.

A l'intérieur du domaine de navigation (DN), on va maintenant rechercher un point de déroutement optimal Pkopt, pour lequel les trajets PI-Pkopt et Pkopt-PF conduisent à une altitude de vol minimale, compte tenu du terrain, tel qu'il est, modifié comme indiqué précédemment pour tenir compte des menaces.

Un premier point de déroutement, que l'on appellera ci-après "point tournant optimal", est ainsi acquis. On définit alors de nouveaux domaines (ou plus exactement sous-domaines) construits sur les points PI-Pkopt d'une part,
Pkopt-PF d'autre part.

Cette analyse fournit deux nouveaux points tournants intermédiaires.

Après un nombre d'itérations fini, dépendant de l'espacement entre les points, la trajectoire optimale est obtenue en reliant les points tournants par des segments de droite.

I1 apparat dès maintenant que les itérations successives de ce processus sont menées de façon tout à fait semblable à ce qui se passe pour le premier domaine, pour lequel le point PI est le point origine et le point PF est le point d'extrémité de la mission confiée à l'avion. On se contentera donc maintenant de décrire plus en détail l'invention en référence à ce premier domaine, sauf mention contraire.

Comme précédemment indiqué, l'étendue du domaine de navigation DN dépend essentiellement de contraintes physiques propres à l'avion, comme sa réserve de carburant, et de contraintes temporelles liées à la réussite de la mission, principalement l'arrivée à l'heure sur l'objectif.

Or, l'établissement d'une trajectoire d'évitement conduit dans la plupart des cas à parcourir une distance plus longue que la distance prévisible initialement, d'après l'écart à vol d'oiseau entre les points origine et extrémité de la mission, il est nécessaire, lors de la recherche des points tournants, de s'assurer que les résultats de celle-ci sont bien en accord avec les limites d'autonomie de l'avion.

On peut alors modéliser la consommation en carburant de l'avion, dans la gamme de vitesses utilisées, ce qui donne un premier mode de détermination de la distance DMAX telle que définie plus haut.

D'une manière analogue, on pourra introduire un modèle de commande de vitesse, afin d'assurer l'arrivée à l'heure sur l'objectif. Intervient maintenant une nouvelle loi de limitation en distance, qui est une fonction de la vitesse de l'avion, compte tenu du temps maximal imparti pour la mission. Ceci est une seconde manière de déterminer
DMAX.

Bien entendu, on prendra comme valeur de DMAX celle qui correspond au minimum de détermination des deux modes ci-dessus, lorsqu'ils sont utilisés tous deux.

Dans l'hypothèse où la mission devrait occuper un temps minimum, interviendraient alors deux ellipses pour la définition du temps. Ceci est un cas où l'on peut arriver à des domaines de navigation dont la structure est plus restrictive. Mais l'homme de l'art comprendra que la présente invention conserve toute son application.

I1 convient maintenant d'examiner brièvement les questions touchant aux repères géographiques.

Le fichier terrain disponible est défini par rapport à un repère bien déterminé.

L'axe défini par les points PI et PF n'a aucune raison de colncider avec l'un des axes de ce repère.

On sait cependant écrire aisément une matrice de changement de repère, par exemple de la manière décrite dans l'une ou l'autre des deux Demandes de brevets précitées.

Par simplicité, on se contentera ici de considérer un repère de navigation, dont l'origine se situe au point PI, et dont l'axe Ox est porté par la droite orientée PI-PF.

Dans ce repère, l'équation de l'ellipse de la figure 3 est donnée par la relation (I) annexée.

Pour réduire les charges de calcul, il est intéressant de rechercher le point tournant optimal en deux étapes - une analyse sectorielle permettant de retenir un point tournant potentiel Pk, dans chaque tranche distance perpendiculaire à l'axe PI-PF. C'est l'objet de la fonction performance locale FPL.

- Une analyse comparative des possibilités de vol à basse altitude sur chacun des trajets PI-Pk et Pk-PF. C'est l'objet de la fonction performance globale FPG. De cette dernière fonction sera extrait le point Pk optimal, comme on le verra ci-après.

Sur la figure 4, le domaine de navigation est décomposé en un certain nombre de tranches distance de largeur w, tranches qui sont perpendiculaires à l'axe PI-PF. Ces tranches distance sont elles-mêmes échantillonnées en registres de pas w, sur leur étendue transversale. Un pas différent peut être utilisé.

Dans la plupart des applications, il n'est pas utile de prendre les tranches distance situées en amont de PI ou en aval de PF. La partie utile du domaine de navigation est donc plus réduite que l'ellipse.

Le nombre de tranches distance est n = D/w. On pourra donc faire varier un indice k de 1 à n, pour couvrir l'ensemble des tranches distance ainsi définies. Transversalement, dans chaque tranche distance, on fera varier un indice j.

La fonction performance locale que l'on décrira ci-après est calculée sur chaque tranche distance k, et a pour but de déterminer quel est le point Pk de la tranche pour lequel un déroutement conduit à un gain optimal sur l'altitude de vol. I1 est rappelé en effet que l'objectif des avions dont il s'agit est de voler le plus possible à basse altitude.

I1 est maintenant fait référence à la figure 5.

On considère une tranche distance donnée, et l'on cherche à évaluer l'intérêt d'un déroutement sur un point Mkj de cette tranche. On note Pok l'intersection de l'axe
PI-PF avec l'axe de la tranche, qui lui est perpendiculaire.

Un point Mkj de la tranche distance k impose un écart de trajectoire Ej égal à la mesure du vecteur MkjPok, par rapport au trajet direct dans l'axe PI-PF.

On définit alors un estimateur de performance locale, dans le plan vertical, noté EPL. Cet estimateur est défini par une fonction Z0 qui est astreinte à passer à l'altitude Z du point Pok, et à s'annuler sur les frontières du domaine de navigation, dont la demi-largeur est notée lk.

Un tel estimateur peut, dans un exemple avantageux, être défini par une fonction Ze(M) d'allure elliptique.

La fonction performance locale attribuée au point Mkj est alors
FPL(Mkj) = Ze(Mkj) - Z(Mkj) sous réserve que cette fonction soit positive. Dans les autres cas, on pose FPL(Mkj) = 0.

Un exemple de fonction générique d'un estimateur intéressant est donné par la relation (II) dans l'annexe. On aura observé que le terme élevé à la puissance a est pris en valeur absolue. Pour sa part, la puissance a peut être définie par tout nombre réel positif.

Pour a = 1, on obtient un estimateur possédant la forme illustrée en trait d'axe sur la figure 7. Pour a > 1, on obtient une fonction d'allure convexe comme illustré en trait continu sur la figure 7 (et comme sur la figure 5).

Pour a < 1, on obtient une fonction d'allure concave, comme illustré en trait pointillé sur la figure 7.

L'homme de l'art comprendra que le choix de la fonction représentant l'estimateur de performance permet d'agir sur le durcissement de l'évitement de terrain.

Après calcul de la fonction FPL pour tous les registres de la tranche distance k, on retient dans celle-ci un point tournant proposé Pk qui correspond à la valeur maximum de cette fonction FPL.

A partir de là, on fera intervenir la fonction de performance globale FPG, comme on le verra plus loin.

Pour la clarté de l'exposé, on résumera maintenant les différentes étapes du calcul des fonctions de performance locale FPL sur l'ensemble du domaine de navigation considéré, tel que défini sur la figure 4.

L'étape 41 rappelle qu'on va effectuer une boucle de calcul pour les valeurs de k allant de 1 à un maximum n.

Pour chaque valeur de k, l'étape 42 calcule l'ordonnée des bornes de la tranche distance considérée, ordonnée qui est notée lk.

L'étape 43 détermine alors l'altitude du point axial Pok.

Intervient ensuite une boucle 44 sur les registres de tranche, avec l'indice j.

Pour chaque registre (auquel correspond un point Mjk) on détermine d'abord un estimateur de performance locale à l'étape 45. On calcule ensuite, à l'étape 46, la fonction de performance locale comme précédemment indiqué.

Cette étape 46 de calcul comprend naturellement une fonction de mémorisation, tant qu'on n'a pas épuisé la tranche en cours, pour garder le meilleur point Pk possible.

Après la fin de la boucle, on obtient un point Pk proposé comme optimal dans la tranche distance considérée.

Ce point est mémorisé à l'étape 47, et l'on renouvelle le calcul à partir de l'étape 41 en incrémentant à chaque fois l'indice de boucle k, jusqu'à son maximum.

A la fin de ces opérations, l'étape 47 fournit l'ensemble des n points pk définis comme point tournant possible dans chaque tranche distance.

I1 convient d'indiquer encore que les différentes valeurs de la fonction FPL sont conservées en mémoire pour tous les points pris en compte dans le domaine de navigation.

On considérera maintenant la fonction de performance globale
FPG. Celle-ci se calcule sur tous les points tournants proposés Pk, entre deux bornes kmin et kmax. kmin et kmax peuvent être des bornes choisies entre les valeurs 1 et n formant la limite extrême de l'indice k, comme précédemment exposé. Le choix de ces bornes permet notamment d'éviter une trop grande disparité entre les deux sousdomaines que l'on va définir plus loin.

La fonction de performance globale FPG a pour but de permettre le choix de celui des points Pk pour lequel la navigation, d'une part entre PI et Pk, d'autre part entre
Pk et PF, offre les meilleures possibilités de vol à basse altitude.

I1 est maintenant fait référence à la figure 6. On suppose que l'on part de l'un des points Pk proposés. A partir de celui-ci, on définit deux droites PI-Pk et Pk-PF, sur lesquelles il est possible de construire deux nouveaux domaines de navigation, que l'on notera respectivement
DNA et DNB. La figure 6 rappelle que chacun de ces domaines devrait en principe être assorti de l'indice k.

Ces nouveaux domaines de navigation ont été appelés "sousensembles" dans la définition générale de l'invention, pour éviter des confusions.

I1 convient bien entendu que ces domaines DNA et DNB respectent les limites de déroutement imposées lors de la détermination initiale du domaine de navigation de base
DN.

La Demanderesse a observé que le déroutement sur le point Pk, pour relier PI à PF, présente d'autant plus d'intérêt que les deux domaines DNA et DNB offrent de possibilités de vol à basse altitude vis-à-vis de l'axe
PI-PF. En d'autres termes, il est possible de chiffrer les performances de chacun des domaines DNA et DNB en tenant compte du gain d'altitude apporté par les points intérieurs à ce domaine.

Avant de décrire cela, il est fait référence aux équations (III) données en annexe. Elles donnent respectivement les valeurs DAmax et DBmax utilisées pour la détermination des deux ellipses ou sous-ensembles précédemment définis.

L'homme de l'art vérifiera que Dmax = DAmax + DBmax.

A partir de là, l'homme de l'art saura déterminer les équations des deux ellipses délimitant DNA et DNB, compte tenu des changements de repères qui s'imposent, et qui sont effectués de la même manière que précédemment indiqué.

I1 est maintenant fait référence à la figure 9, pour une description complète des étapes de traitement requises pour la détermination de la fonction de performance globale.

L'étape 50 rappelle que l'on effectue une boucle sur les points Pk, pour une variation de l'indice k de kmin à kmax.

La suite du processus s'effectue en deux voies parallèles dont l'une concerne le sous-ensemble DNA et l'autre le sous-ensemble DNB.

Pour le sous-ensemble ou sous-domaine DNA, on détermine à l'étape 61 la délimitation du domaine, et notamment le grand axe et le petit axe de l'ellipse.

L'étape 62 consiste à produire une boucle intéressant tous les points de ce domaine DNA.

A cet effet, un test 63 détermine si un point Mkj appartient au domaine DNA. Si la réponse est NON on retourne en 62.

Si la réponse est OUI, l'étape 64 permet d'incrémenter un compteur rendant compte, en fin de boucle 62, du nombre de points du domaine DNA. On calcule ensuite, en 65, pour ce point une fonction de performance globale partielle
FPGA, relative au domaine DNA. Cette fonction est obtenue par simple incrémentation, c'est-à-dire qu'à chaque fois, on ajoute à la valeur précédente la valeur de la fonction de performance locale FPL pour le point Mkj considérer.

Les étapes 71 à 75 définissent le même processus, mais pour le domaine DNB.

On obtient alors à l'étape 57 la fonction performance globale FPG par sommation de ses parties FPGA/nA et FPGB/NB correspondant aux valeurs FPGA et FPGB ramenées respectivement aux quantités de points nA et nB.

Enfin, l'étape 59 permet le choix du point tournant PT optimal, défini comme celui pour lequel la fonction de performance globale FPG est maximum.

Jusqu'à présent, on est parti du domaine de navigation initial, entre le point origine et le point extrémité de la mission.

Il convient maintenant de rappeler qu'après détermination d'un premier point tournant optimal, que l'on notera maintenant P1, le domaine initial est subdivisé en deux sousdomaines, pour lesquels on réitère l'ensemble du processus.

On obtient alors deux nouveaux points tournants intermédiaires.

Ce processus est réitéré jusqu'à ce que la trajectoire reliant le point origine et le point extrémité de la mission soit décrite par une suite de points Pi d'espacement régulier, et en tout cas inférieur à un pas minimum d, pour deux points consécutifs quels qu'ils soient.

On revient maintenant à l'étape 57 de la figure 9.

L'homme de l'art comprendra que l'évaluation de la performance globale fait intervenir un couple d'ellipses qui sont de taille variable, et n'ont donc aucune raison de comporter le même nombre de points. En conséquence, pour la sommation effectuée à l'étape 57, il est souhaitable de normer chacune des deux parties FPGA et FPGB de la fonction de performance globale FPG. Une façon simple d'effectuer cette normalisation consiste à diviser les deux fonctions par le nombre de points que comportent les ellipses qui ont servi à les définir.

L'esprit de l'invention est le suivant : chacun des deux sous domaines DNA et DNB fait l'objet d'une évaluation globale, à l'aide des fonctions de performance locale, qui, elles, sont rapportées au trajet direct PI-PF. C'est un moyen simple, et économe en calculs, pour choisir le point tournant-optimal parmi ceux proposés dans les différentes tranches.

Par ailleurs, on observera que ce choix est réduit aux points tournants des tranches kmin à kmax. On pourrait ne pas déterminer les autres. Par contre, la connaissance de la fonction de performance locale en tous points des tranches est nécessaire pour le calcul de la fonction de performance globale.

On reviendra maintenant sur l'un des aspects intéressants de l'invention, qui consiste à intégrer certains types de menaces, comme les systèmes sol-air dans le fichier terrain de base.

Le plus simple est de définir des zones interdites dans le fichier de base. Chaque point d'une telle zone se voit attribuer une altitude fictive, et prohibitive.

On retournera maintenant à la figure 1, qui décrit le dispositif propre à la mise en oeuvre de l'invention.

L'unité de gestion UGF élabore le fichier de terrain en fonction du fichier de terrain initial, tel que modifié selon les menaces.

A partir de là, l'unité de gestion générale UGG est chargée de la mise en oeuvre du mécanisme illustré sur la figure 2.

Pour chaque domaine de navigation, cette unité UGG applique au module MFPL des paramètres, reçus dans un bloc PEP, aux fins de définir l'estimateur de performances.

Celui-ci peut alors être établi à l'aide d'un organe MFC, qui est essentiellement une mémoire de fonctions de calcul, comprenant toutes les fonctions arithmétiques de base et, dans l'exemple décrit, la fonction ellipse, la fonction puissance, toutes ces fonctions pouvant être tabulées, c'est-à-dire contenues dans une mémoire permanente programmable.

A partir de là, un organe CFPL peut calculer la fonction performance locale, pour chacune des tranches terrain considérées, et appliquer à chaque fois le résultat à la mémoire MPTL qui stocke les points tournants locaux.

Le module MFPG est chargé de la détermination de la fonction de performance globale.

Son unité d'entrée ORGA est un opérateur rapide de gestion des adresses, qui agit d'une part sous le contrôle de l'unité de gestion générale UGG, d'autre part en tenant compte du contenu de la mémoire MPTL.

I1 pilote deux contrôleurs d'adresse CA1 et CA2, correspondant respectivement aux sous-ensembles DNA et DNB mentionnés plus haut.

Des mémoires MT1 et MT2 reçoivent de l'organe CFPL les fonctions performance locale dont elles auront besoin, comme indiqué plus haut.

Chaque calculateur d'adresse tel que CA1 commande la mémoire associée MT1, pour permettre dans un accumulateur-sommateur tel que AS1 le calcul par sommations successives de la fonction partielle FPGA dont il s'agit ici.

La seconde voie fait de même pour la fonction FPGB.

A partir de là, l'organe CFPG calcule la fonction de performance globale par la sommation pondérée ou plus exactement normée décrite plus haut.

Cela fait, un calculateur CND tient compte du point tournant finalement retenu pour calculer de nouveaux domaines, qu'il transmet à l'unité de gestion générale UGG, laquelle fait à nouveau travailler les deux modules MFPL et MFPG, comme déjà indiqué.

Lorsque la finesse d'analyse requise a été atteinte, on recueille dans la mémoire MDT une trajectoire complète pour l'avion. I1 a été indiqué plus haut que la trajectoire peut ainsi être renouvelée toutes les 30 secondes.

A partir de là, on peut effectuer le pilotage de l'avion lui-même de manière connue de l'homme de l'art, en laissant une marge d'action plus ou moins importante au pilote humain.

ANNEXE

Claims (8)

Revendications 1.- Dispositif électronique destiné à permettre l'évitement de terrain par un aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison - une mémoire de masse (MM) propre à contenir un fichier de terrain, en particulier sous forme d'un fichier altimétrique en coordonnées géographiques; - une mémoire d'informations tactiques (MAT) propre à contenir des informations concernant en particulier des menaces et/ou des zones interdites de survol; - une unité de gestion de fichiers (UGF) propre à définir au moins un fichier de travail à partir d'un extrait de la mémoire de masse, et d'une partie au moins du contenu de la mémoire d'informations tactiques; - une unité de gestion générale (UGG), propre à délimiter un domaine de navigation, défini par des points origine et extrémité d'une mission, et par des contraintes physiques liées à l'aéronef;; - des moyens de traitement en performances (MFPL, MFPG) permettant de subdiviser le domaine en deux sous-domaines, compte tenu desdites contraintes physiques liées à l'aéronef; - l'unité de gestion générale (UGG) réitérant la subdivision de chacun des sous-domaines en d'autres sous-domaines, jusqu'à atteindre une finesse choisie d'analyse du domaine de navigation initial, après quoi elle définit la trajectoire d'évitement de terrain que doit suivre l'aéronef.
1. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fichier de travail est obtenu par sous-échantil lonnage d'un fichier de terrain de base, chaque nouvelle maille calculée se voyant attribuer l'altitude la plus élevée des points du fichier de base qu'elle englobe.
2. 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que certains au moins des domaines et sous-domaines sont définis comme des ellipses ou portions d'ellipses, dont les foyers sont un point initial et un point final, afin de borner par une limite supérieure le déroutement que peut subir l'avion, compte tenu d'un jeu de contraintes à respecter telles que l'autonomie en carburant et l'arrivée à l'heure sur objectif.
3. 4.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de traitement en performances comprennent - un module de performance locale (MFPL), propre à analyser chaque domaine ou sous-domaine par tranches perpendiculaires à l'axe principal joignant son point initial et son point final à l'aide d'une fonction de performance locale ainsi qu'à définir dans chaque tranche un point tournant local proposé, et - un module de performance globale (MFPG), propre à évaluer, pour chaque point tournant local proposé, une fonction de performance globale représentant les possibilités de vol à basse altitude à l'intérieur des deux sous-ensembles du domaine en cours définissables par insertion du point tournant local entre le point initial et le point final du domaine ou sous-domaine considéré, ainsi qu'à retenir comme point tournant optimal celui qui donne la meilleure évaluation.
4. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la fonction de performance locale fait intervenir un estimateur défini comme s'annulant aux limites de la tranche considérée, comme admettant un maximum à l'intersection de cette tranche avec ledit axe principal, et comme possédant une variation monotone entre les limites de tranche et ce maximum.
5. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'estimateur de performance locale est de la forme donnée par la relation 7.- Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la fonction de performance globale est définie comme la somme des fonctions de performances locales précédemment relevées, pour les points de l'un et l'autre des deux sous-ensembles du domaine en cours.
6. 8.- Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l'un au moins des deux modules (MFPL,

   MFPG) est réalisé sous forme matérielle câblée.
7. 9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le module de performance globale (MFPG) comprend deux voies, pour traiter simultanément les deux sous-ensembles du domaine en cours.
8. 10.- Procédé d'évitement de terrain, caractérisé par les opérations suivantes a) stocker un fichier de travail défini à partir d'un fichier altimétrique et d'informations tactiques; b) définir un domaine de navigation pour un aéronef, en fonction des points origine et extrémité d'une mission, ainsi qu'un jeu de contraintes à respecter par l'aéronef; c) subdiviser le domaine en deux sous-domaines, à l'aide d'un point tournant, compte tenu dudit jeu de contraintes; et d) répéter l'opération c) jusqu'à définir la trajectoire de l'aéronef avec une finesse d'analyse choisie.