FR2891645A1 - Procede et dispositif d'evaluation de la liceite de la situation d'un mobile sur la surface d'un aeroport. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne l'évaluation de l'importance d'un risque de violation d'une contrainte de circulation pour un mobile (11) pourvu d'un équipement de localisation géographique (52) et évoluant à la surface d'un aéroport comportant des zones (4 à 10) à contrainte de circulation. Cette évaluation se fait par :- modélisation (figure 1) d'une première surface de coût de licéité recouvrant une surface de l'aéroport où évolue le mobile (11), dite surface d'évolution, liée à cette surface d'évolution et définie par des cotes affectées à ses points, représentatives de leurs appartenances à des zones à contrainte de circulation (4 à 10) et de la sévérité vis à vis du mobile (11), des contraintes de circulation,- modélisation (figure 2) d'une deuxième surface de coût de licéité recouvrant la surface d'évolution, liée au mobile (11) et définie par des cotes affectées à ses points, représentatives de leurs appartenances à une zone d'encombrement couvrant un voisinage de la position courante du mobile (11), et- calcul (figures 3 à 5) d'une note d'évaluation de l'importance du risque de violation d'une contrainte de circulation encouru par le mobile à partir d'une fonction d'intercorrélation des deux surfaces de coût de licéité rapportées à un même référentiel (1).
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF D'EVALUATION DE LA LICEITE DE LA SITUATION D'UN
MOBILE SUR LA SURFACE D'UN AEROPORT
La présente invention est relative à l'assistance du responsable d'un mobile aéroportuaire (véhicule, aéronefs) pour le respect des contraintes de roulage. Elle concerne plus particulièrement, la détection, l'évaluation et la signalisation au responsable d'un mobile aéroportuaire de toute situation anormale du mobile dans l'environnement très réglementé d'un aéroport.
Depuis la réduction significative des accidents aériens dus à une collision avec le sol d'un aéronef resté manoeuvrant, accidents dit de type CFIT (acronyme de l'expression anglo-saxonne:"Controlled Flight Into Terrain"), obtenue avec les systèmes de prévention des collisions avec le sol TAWS (acronyme de l'expression anglo-saxonne:"Terrain Awareness and Warning System), la principale cause des accidents aériens devient maintenant les collisions au sol sur aéroport entre des avions ou autres mobiles.
La principale raison de ces accidents de circulation au sol dans les aéroports, communément connue sous les vocables anglo-saxon de "Runway Incursion" ou "Runway Intrusion", est la pénétration non autorisée d'un mobile sur une voie de circulation (piste, taxiway, parking, etc.). De telles pénétrations non autorisées qui entraînent inéluctablement des risques de collision avec d'éventuels avions au roulage ou en cours de décollage ou d'atterrissage sont, pour l'essentiel, la conséquence d'un non-respect (en grande partie par inattention) des autorisations de roulage fournies par les autorités de contrôle aérien ou du trafic aéroportuaire.
L'augmentation continue du trafic aérien et la complexité croissante du réseau de voies de circulation des aéroports favorisent de plus en plus ces risques d'intrusion.
Selon les règles actuellement en vigueur, le roulage d'un mobile sur aéroport s'effectue à la demande et par le responsable du mobile, mais selon les autorisations fournies par les autorités de contrôle aérien ou du trafic aéroportuaire, en charge d'assurer l'écoulement organisé et sûr des mouvements au sol. Le responsable du mobile effectue librement le roulage de son mobile dans le cadre des autorisations obtenues.
Jusqu'à présent, le respect des différents contraintes associées au roulage à la surface d'un aéroport et de leur compatibilité avec les autorisations accordées est effectuée visuellement par le responsable du mobile. De même la surveillance des mouvements de roulage à la surface d'un aéroport et de leur compatibilité avec les autorisations accordées est effectuée visuellement par les autorités de contrôle aérien ou du trafic aéroportuaire, très souvent avec l'aide de systèmes de surveillance, basés pour la plupart, sur des radars de surveillance au sol de la surface aéroportuaire, et éventuellement complétés ces derniers temps par des systèmes sol de multi-latération utilisant les données en provenance des transpondeurs embarqués.
Sur la base du contrôle visuel et des informations de position fournies par ces systèmes de surveilllance au sol de la surface aéroportuaire, les autorités de contrôle aérien ou du trafic aéroportuaire élaborent, pour les différents mobiles, des autorisations de roulage valables jusqu'à un point dit de report, où le mobile doit attendre et obtenir une nouvelle autorisation pour effectuer un nouveau mouvement, cela jusqu'à ce qu'il atteigne sa destination finale.
Les autorisations de roulage et leurs caractéristiques (cheminement, point de report obligatoire) sont très largement fournies par phonie (typiquement via un canal radioélectrique VHF). Jusqu'à présent, elles sont prises mentalement en compte par le responsable du mobile et rarement insérées dans les systèmes de bord.
Récemment sur quelques aéroports et avec quelques compagnies aériennes, ces instructions peuvent être fournies aux aéronefs par transmission numérique au moyen d'un équipement embarqué de type CPDLC (acronyme de l'expression anglo-saxonne:"Controller-Pilot Data Link Communications") sous forme de messages normalisés tels qu'un message PDC (acronyme de l'expression anglo-saxonne:"PreDeparture Clearances") via un canal radioélectrique VHF. Les consignes sont alors affichées sur un écran de bord (voire imprimées à bord), mais en général pas insérées au niveau des autres systèmes de bord. Une telle insertion est néanmoins envisageable, tout au moins manuellement, à l'aide ou non de listes prédéfinies de cheminements.
Les points de report marquant les fins des trajets associés aux autorisations de roulage également connus sous différentes appellations anglo-saxonnes: "Stop-bars" ou "Holding points", "taxiway holding positions", "taxiway intersection markings", etc. sont systématiquement placés aux seuils des franchissements des pistes et des taxiways mais ils peuvent également être placés en d'autres endroits des voies de circulation d'un aéroport.
Le roulage étant laissé à la libre initiative du responsable du mobile jusqu'au point de report, le non-respect (principalement par inattention) du point de report ou du cheminement assigné peut entraîner les risques mentionnés ci-dessus de "Runway Incursion" ou "Runway Intrusion".
Jusqu'à présent, aucun système opérationnel n'est disponible à bord d'un aéronef pour aider le pilote dans le suivi du cheminement qui lui est assigné par le contrôle au sol et surtout pour lui signaler tout franchissement d'un point de report obligatoire qu'il lui aurait été assigné ou non (par exemple suite à une erreur de cheminement). De telles fonctions ne sont assurées qu'au niveau du contrôle au sol alors qu'elles seraient très utiles à bord d'un mobile pour assister le responsable du mobile dans le suivi des cheminements correspondant aux autorisations de roulage.
La littérature fait état de diverses expérimentations menées en vue d'élaborer des équipements embarqués facilitant le pilotage d'un aéronef pendant son roulage à la surface d'un aéroport surtout en cas de mauvaise visibilité. L'article de Sharon Otero Beskenis et al, intitulé "Integrated Display System For Low Visibility Landing and Surface Operations" paru en juillet 1998 sous la référence NASA/CR-1998-208446 décrit une expérimentation avec un avion du type Boeing B-757 équipé d'un écran tête moyenne HDD (acronyme de l'expression anglo-saxonne:"Head-down display") affichant une carte déroulante de l'aéroport situant l'aéronef sur les voies de circulations de l'aéroport par exploitation d'une localisation géographique délivrée par un système différentiel de positionnement par satellites et d'une carte électronique de l'aéroport, faisant ressortir le trajet de roulage assigné à l'aéronef par les autorités du trafic aéroportuaire, les points de reports délimitant les autorisations de roulage ainsi que des points de report transmis par un système sol d'anti intrusion de piste dénommé AMASS (acronyme de l'expression anglo-saxonne:"Airport Movement Area Safety System").
Ces expérimentations concluantes n'ont pas eu de suite immédiate en raison du haut niveau d'équipements demandé pour les installations au sol de l'aéroport. Depuis, il a été proposé des systèmes plus simples rendant un service moins complet mais n'exigeant pas d'équipements particuliers pour l'aéroport.
Le brevet américain US 6,606,563 décrit un système d'alerte repérant, par positionnement GPS, la position d'un aéronef à la surface d'un aéroport modélisée dans une carte électronique et signalant au pilote qu'il approche ou pénètre sur une piste. Ce système qui est une variante moins sécurisée du système AMASS attire l'attention du pilote sur le fait qu'il approche ou pénètre sur une piste mais ne l'aide pas au roulage dans le suivi du cheminement qui lui est assigné par les autorités de contrôle du trafic aéroportuaire.
La présente invention a pour but de signaler au responsable d'un mobile circulant à la surface d'un aéroport une incompatibilité de la situation de son mobile avec des contraintes de circulation de l'aéroport afin de lui permettre d'écarter par lui-même les mauvais choix de cheminement. Parmi les incompatibilités vis à vis des contraintes de circulation pouvant être signalées à un mobile tel qu'un aéronef, figurent: - une situation anormale ou une proximité excessive vis à vis d'un élément de l'aéroport, tel que aérogares, portes d'embarquement, pistes, taxiways, une incompatibilité des caractéristiques d'un élément de l'aéroport, en particulier d'une voie de circulation, piste ou taxiway ou parking vis à vis de celles de l'aéronef, par exemple, poids et largeur maxima autorisés ou du mouvement de l'aéronef, par exemple, sens de circulation, vitesse maximum autorisée.
L'invention a pour objet un procédé d'évaluation de la licéité de la situation d'un mobile sur la surface d'un aéroport comportant des zones à contrainte de circulation, ledit mobile étant pourvu d'un équipement de localisation géographique, remarquable en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - modélisation d'une première surface de coût de licéité recouvrant une surface de l'aéroport où évolue le mobile dite surface d'évolution, liée à cette surface d'évolution et définie par des cotes affectées à ses points, représentatives de leurs appartenances à des zones à contrainte de circulation et de la sévérité, vis à vis du mobile, des contraintes de circulation affectant les zones à contrainte de circulation concernées, - modélisation d'une deuxième surface de coût de licéité recouvrant la surface d'évolution, liée au mobile et définie par des cotes affectées à ses points, tenant compte des positions des points relativement o au mobile et représentatives de leurs appartenances à une zone d'encombrement couvrant un voisinage de la position courante du mobile, et - calcul d'une note d'évaluation de l'importance du risque de violation d'une contrainte de circulation encouru par le mobile à partir de la fonction d'intercorrélation des deux surfaces de coût de licéité rapportées à un même référentiel.
Avantageusement, la note d'évaluation de l'importance du risque de violation d'une contrainte de circulation encouru par le mobile est calculée à partir d'une fonction d'intercorrélation ne tenant compte que d'une sélection de produits unitaires réalisée à l'aide d'une fonction de prise en compte faisant intervenir des catégories de zones ou de parties de zones à contrainte de circulation.
Avantageusement, la note d'évaluation de l'importance du risque de violation d'une contrainte de circulation encouru par le mobile est calculée à partir d'une fonction d'intercorrélation ne tenant compte que d'une sélection de produits unitaires réalisée à l'aide d'une fonction de prise en compte faisant intervenir des catégories de mobile Avantageusement, la note d'évaluation de l'importance du risque de violation d'une contrainte de circulation encouru par le mobile est calculée à partir d'une fonction d'intercorrélation ne tenant compte que d'une sélection de produits unitaires réalisée à l'aide d'une fonction de prise en compte faisant intervenir des catégories de zones d'encombrement ou de parties de zones d'encombrement du mobile.
Avantageusement, les cotes des points de la deuxième surface de coût de licéité liée au mobile tiennent également compte du mouvement du 35 mobile.
Avantageusement, la première surface de coût de Iicéité liée à la surface d'évolution présente, au niveau d'une zone à contrainte de circulation de forme oblongue, un relief à coupes transversales d'allure gaussienne.
Avantageusement, la deuxième surface de coût de Iicéité liée au mobile présente au voisinage du mobile, un relief de forme oblongue à coupes transversales d'allure gaussienne se prolongeant vers l'avant du mobile, dans la direction de son mouvement.
Avantageusement, la deuxième surface de coût de licéité liée au mobile présente au voisinage du mobile, un relief dont la forme correspond aux probabilités de présence à court terme du mobile en chacun des points dudit voisinage.
Avantageusement, la première surface de coût de licéité liée à la surface d'évolution présente au niveau d'une zone à contrainte de circulation un relief pyramidal à terrasses concentriques.
Avantageusement, les première et deuxième surfaces de coût de licéité sont définies sous forme d'échantillons résultant d'un même maillage de la surface d'évolution.
Avantageusement, lorsqu'une zone à contrainte de circulation est une piste d'aéroport, elle a un contour rectangulaire centré sur la piste de manière à englober tout point à une distance minimale de l'axe ou des extrémités de la piste et complété par un crénelage englobant les seuils d'accès à la piste.
Avantageusement, la deuxième surface de coût de licéité liée au mobile présente un relief recouvrant l'emplacement occupé par l'aéronef complété par des marges tenant compte des incertitudes sur la détermination de la position et du cap du mobile, ce relief se prolongeant au-delà du mobile dans la direction de son mouvement, sur une distance fonction de sa vitesse.
Avantageusement, les échantillons des surfaces de coût de licéité sont associés à des valeurs d'une fonction de prise en compte permettant de sélectionner les produits unitaires utilisés dans I'intercorrélation.
L'invention a également pour objet un dispositif d'évaluation de la licéité de la situation d'un mobile sur la surface d'un aéroport comportant des zones à contrainte de circulation, ledit mobile étant pourvu d'un équipement de localisation géographique, remarquable en ce qu'il comporte: une base 2891645 7 de données terrain mémorisant une première surface de coût de licéité recouvrant la surface de la région où évolue le mobile dite surface d'évolution, liée à cette surface d'évolution et définie par des cotes affectées à ses points, représentatives de leurs appartenances à des zones à contrainte de circulation et de la sévérité, vis à vis du mobile, des contraintes de circulation affectant les zones à contrainte de circulation concernées, et une deuxième surface de coût de licéité recouvrant la surface d'évolution, liée au mobile et définie par des cotes affectées à ses points, tenant compte des positions des points relativement au mobile et représentatives de leurs appartenances à une zone d'encombrement couvrant un voisinage de la position courante du mobile, et des moyens de calcul engendrant une note d'évaluation de l'importance du risque de violation d'une contrainte de circulation encouru par le mobile au moyen de la fonction d'intercorrélation des deux surfaces de coût de dangerosité rapportées à un même référentiel.
Avantageusement, la base de données terrain mémorise, associées aux échantillons des surfaces de coût de licéité, des valeurs d'une fonction de prise en compte permettant aux moyens de calcul une sélection des produits unitaires utilisés par la fonction d'intercorrélation D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après, d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel: - une figure 1 montre un exemple de repérage et de notation d'un coût de licéité intrinsèque des points d'une piste d'aéroport et de son environnement au moyen d'une grille de localisation géographique, - une figure 2 montre un exemple de repérage et de notation d'un coût de licéité extrinsèque des points de l'environnement immédiat d'un aéronef au moyen de la même grille de localisation que celle utilisée à la figure 1, - une figure 3 est une superposition des figures 1 et 2 montrant la manière dont sont intercorrélées les notes de coûts intrinsèque et extrinsèque de licéité pour évaluer un risque de violation d'une contrainte de circulation dans un procédé selon l'invention, - une figure 4 est une évolution de la figure 3 montrant les produits unitaires d'intercorrélation des notes de coûts intrinsèque et extrinsèque de licéité, une figure 5 est une variante de la figure 3 montrant la dépendance de l'évaluation d'un risque de violation d'une contrainte de circulation, par un procédé selon l'invention, vis à vis de la position de l'aéronef par rapport à une piste, - une figure 6 montre un exemple de modélisation en terrasses étagées et concentriques, d'une surface de coût intrinsèque de licéité, au 1 o niveau d'un terminal d'embarquement de passagers d'un aéroport, - une figure 7 montre un exemple de modélisation en volumes gaussiens, d'une surface de coût intrinsèque de licéité au niveau d'une piste d'aéroport, -des figures 8a, 8b et 8c montrent une manière de tracer le 15 contour du voisinage d'un aéronef utilisé dans un procédé selon l'invention pour l'établissement de notes de coût extrinsèque de licéité, - une figure 9 montre un exemple de modélisation à volumes gaussiens, d'une surface de coût extrinsèque de licéité au voisinage d'un aéronef, - une figure 10 montre un voisinage d'un aéronef utilisé dans un procédé selon l'invention pour l'établissement des notes de coût extrinsèque de licéité et composé de deux régions de catégories différentes, et - une figure 11 est un schéma d'un dispositif embarqué d'évaluation de risque de violation d'une contrainte de circulation selon l'invention Les contraintes de circulation à la surface d'un aéroport sont édictées par l'autorité qui gèrent l'aéroport. Elles doivent être considérées au sens large. Elles peuvent être de nature physique comme par exemple le fait qu'un aéronef ne peut traverser un bâtiment ou s'en approcher de trop près.
Elles peuvent être de nature réglementaire, comme par exemple un sens de circulation. Elles peuvent être spécifiques d'une catégorie de mobile, les aires de circulation pour aéronefs, véhicules de service et piétons étant le plus possible séparées à la surface d'un aéroport pour des raisons évidentes de sécurité ou même spécifiques d'un type de mobile, deux types d'aéronef n'ayant pas les mêmes exigences en matière de dégagement, de résistance du sol à la charge de roulage, etc.. Elles peuvent avoir un caractère absolu comme une limitation de poids ou un sens obligatoire de circulation pour un taxiway ou un parking ou un caractère relatif et être levées sur autorisation de l'autorité de contrôle du trafic au sol comme c'est le cas d'une piste d'aéroport qui est normalement interdite à toute circulation sauf autorisation exprès de la tour de contrôle. Enfin, elles peuvent être prendre en compte plusieurs niveaux de sévérité d'interdiction tenant compte de l'importance du risque d'accident en cas de transgression. Par exemple, toute présence d'un mobile sur une piste d'aéroport, son environnement immédiat et ses seuils d'accès est interdite sauf autorisation exprès de l'autorité de contrôle du trafic aéroportuaire mais le risque d'accident est beaucoup plus important pour une présence sur le ruban de terrain de la piste qui est aménagé pour le roulage au décollage ou à l'atterrissage que sur le voisinage immédiat de ce ruban de terrain ou simplement légèrement au-delà d'un seuil d'entrée de piste.
L'évaluation d'un risque de violation d'une contrainte de circulation par un mobile évoluant au sein d'une surface comportant des zones à contrainte de circulation est basée sur une intercorrélation de deux coûts: un coût intrinsèque et un coût extrinsèque de licéité affectés aux points de la surface d'évolution. Le coût intrinsèque de licéité est une composante du risque de violation d'une contrainte de circulation due uniquement à la localisation du point par rapport aux zones à contrainte de circulation de la surface d'évolution et à la sévérité des contraintes de circulation de ces zones vis à vis du mobile. Le coût extrinsèque de licéité est une composante du risque de violation d'une contrainte de circulation due uniquement à la localisation du point par rapport au mobile.
Les coûts intrinsèque et extrinsèque de licéité des points de la surface considérée où évolue le mobile sont fixées de manière arbitraire et forment des surfaces de coût de licéité cartographiées au moyen d'une même grille de localisation géographique qui peut être: - une grille régulière en distance, alignée sur les méridiens et parallèles, une grille régulière en distance alignée sur le cap de l'aéronef, une grille régulière en distance alignée sur la route de l'aéronef, une grille régulière en angulaire, alignée sur les méridiens et parallèles, une grille régulière en angulaire alignée sur le cap de l'aéronef, une grille régulière en angulaire alignée sur la route de l'aéronef.
une représentation polaire (radiale) centrée sur l'aéronef et son cap, une représentation polaire (radiale) centrée sur l'aéronef et sa route.
Typiquement, la grille est composée d'un ensemble de polygones à 4 cotés, classiquement des carrés ou des rectangles, mais la grille peut aussi être décrite par d'autres types de polygones tels que des triangles ou des hexagones.
Dans la suite de la description, on utilise une grille 1 de localisation régulière en distance, alignée sur les méridiens et parallèles, et définie par ses coins nord-ouest (NOLAT et NOLON) et sud-est (SELAT SELON) , avec pour résolution angulaire, RESLAT sur l'axe des latitudes et RESLoN sur l'axe des longitudes.
Dans les figures, les proportions entre les mailles de la grille de localisation et les surfaces des zones à contrainte de circulation ne sont pas respectées en vue d'améliorer la lisibilité.
La figure 1 montre un exemple de maillage d'une surface de coût intrinsèque de licéité au niveau d'une zone à contrainte de circulation tracée autour de deux pistes 2, 3 d'aéroport de sens opposés utilisant le même ruban de terrain 4 aménagé pour des décollages et des atterrissages.
Cette surface de coût intrinsèque de licéité tient compte d'une contrainte de circulation se résumant en une interdiction de passage, cela pour donner un avertissement au pilote au franchissement d'un seuil de piste et lui rappeler la nécessité de l'obtention d'une autorisation de l'autorité de contrôle du trafic de surface de l'aéroport pour la poursuite d'une telle manoeuvre. La même contrainte de circulation, à savoir une interdiction de passage peut être reprise au niveau d'un taxiway, par exemple en raison d'une limitation de poids dépassée par l'aéronef. Dans ce cas, un avertissement de non-respect de la contrainte de circulation signifie au pilote qu'il est entrain de s'engager au roulage sur un cheminement erroné.
La surface de coût intrinsèque est définie par des cotes au niveau de chacune des mailles de la grille de localisation géographique repérées par leurs positions au sein des lignes et colonnes de la grille. La valeur d'un échantillon ou cote, est fonction de l'emplacement géographique de la maille qu'il occupe dans la grille de localisation par rapport aux zones à contrainte de circulation. Elle est nulle en dehors d'une zone à contrainte de circulation et positive à l'intérieur avec une grandeur qui représente la sévérité de la ou des contraintes de circulation imposées et qui résulte d'une loi arbitraire de définition. Elle tient compte, de préférence du nombre des restrictions de circulation imposées à la zone considérée.
Dans l'exemple représenté, la zone à contrainte de circulation correspondant aux pistes 2, 3 s'étend au ruban de terrain 4 aménagé pour le 1 o roulage au décollage et à l'atterrissage, à son périmètre immédiat 5 et aux seuils d'accès 6, 7, 8, 9 des taxiways. Une note de fort coût intrinsèque de licéité, de valeur 4, est attribuée aux échantillons des mailles de la grille de localisation géographique interceptant le ruban de terrain 4 des pistes 2, 3 car, sauf autorisation exprès de la tour de contrôle, la circulation y est non seulement interdite mais très dangereuse. Une note moyenne de coût intrinsèque de licéité, de la valeur 2, est attribuée aux échantillons des mailles de la grille de localisation géographique situées dans le périmètre immédiat du ruban de terrain 4 des pistes 2, 3, à une distance par rapport à l'axe ou aux extrémités du ruban de terrain 4 des pistes 2, 3, inférieure à un seuil arbitraire, par exemple 50 mètres car, sauf autorisation exprès de la tour de contrôle, la circulation y est interdite et relativement dangereuse. Ces mailles situées en périphérie immédiate du ruban de terrain 4 forment, avec celui-ci, un rectangle 5 centré sur l'axe des pistes 2, 3. Une note de coût intrinsèque de licéité faible, de valeur 1, est attribuée aux échantillons des mailles de la grille de localisation géographique situées sur les seuils d'accès 6, 7, 8, 9, 10 des taxiways aux pistes 2, 3 car leurs franchissements sont interdits en dehors d'une autorisation exprès de la tour de contrôle. Enfin, une note d'absence de dangerosité intrinsèque, de valeur nulle est attribuée aux échantillons de toutes les autres mailles de la grille de localisation géographique.
La surface de coût intrinsèque de licéité s'étend à l'ensemble de la surface de la zone aéroportuaire (pistes, taxiway, bâtiments, etc.) dans laquelle l'aéronef peut être amené à se déplacer. Elle est mémorisée par ses échantillons qui sont stockés dans une base de données terrain qui stocke également les échantillons des surfaces de coût intrinsèque de licéité des autres aéroports fréquentés par l'aéronef. Elle est mise à jour en cas de modification de la configuration des zones à contrainte de circulation. Si les autorisations de roulage sont communiquées à l'aéronef par transmission numérique, il est possible de les prendre en compte dans la définition de la surface de coût intrinsèque de licéité par des mises à jour provoquées, la prise en compte consistant à annuler les cotes des points des zones à contrainte de circulation placées sur le cheminement correspondant à la dernière autorisation de roulage reçue.
La figure 2 montre un exemple de surface de coût extrinsèque o licéité liée à un aéronef 11 et échantillonnée au moyen de la même grille de localisation géographique 1 que l'exemple de surface de coût intrinsèque de licéité de la figure 1. La valeur d'un échantillon ou cote de cette surface de coût extrinsèque de licéité est fonction de l'emplacement de la maille qu'il occupe dans la grille de localisation géographique, par rapport à la position du mobile qui est ici un aéronef 11.
Comme la notation de coût intrinsèque de licéité, la notation de coût extrinsèque de licéité et son échelle sont arbitraires, le seul impératif étant de faire correspondre une valeur nulle ou inférieure à un seuil prédéfini à une absence de contrainte de circulation provenant de l'encombrement de l'aéronef.
Dans l'exemple représenté, une note de coût extrinsèque de licéité, non nulle de valeur 1 est attribuée aux mailles d'une surface 12 du voisinage de la position instantanée de l'aéronef 11, dont le contour est établi en fonction de la position instantanée de l'aéronef, de sa position prévisible à court terme, de son cap et éventuellement de sa vitesse. Une note d'absence de coût extrinsèque de licéité, de valeur nulle est attribuée aux échantillons de toutes les autres mailles de la grille de localisation géographique.
Cette surface de coût extrinsèque de licéité, qui est liée à l'aéronef, est périodiquement mise à jour pour tenir compte du mouvement de l'aéronef 11.
La surface de coût extrinsèque de licéité et la surface de coûtintrinsèque sont utilisées pour une intercorrélation dont est déduite une évaluation du risque de violation d'une contrainte de circulation. Plus précisément, une évaluation E de risque de violation d'une contrainte de circulation par un mobile A par rapport à des zones à contrainte de circulation Z est prise égale à la valeur de la fonction d'intercorrélation de la surface de coût intrinsèque de Iicéité liée aux zones à contrainte de circulation Z et de la surface de coût extrinsèque de licéité liée au mobile A: E = .Grille s7 x' y) x!J A (x' y) SZ(x,y) étant les échantillons de la surface de coût intrinsèque de Iicéité repérés dans la grille de localisation géographique 1 par une abscisse x correspondant à une latitude et par une ordonnée y correspondant à une longitude, SA(x,y) étant les échantillons de la surface de coût extrinsèque de licéité repérés dans la grille de localisation géographique 1 par une abscisse x correspondant à une latitude et par une ordonnée y correspondant à une longitude.
L'effet d'une intercorrélation des deux surfaces de coût de Iicéité est illustré par les figures 3 et 4 La figure 3 montre les éléments pris en compte dans les produits unitaires de l'intercorrélation par une simple superposition de la surface de coût intrinsèque de Iicéité et de la surface de coût extrinsèque de Iicéité rapportées l'une et l'autre à la même grille de localisation géographique 1. Chaque maille de la grille de localisation géographique présente, dans son coin haut-gauche, une valeur de coût intrinsèque de licéité correspondant à l'échantillon de la surface de coût intrinsèque de licéité et, dans son coin bas-droit, une valeur de coût extrinsèque de licéité correspondant à l'échantillon de la surface de coût extrinsèque de Iicéité.
La figure 4 montre les produits unitaires obtenus pour chaque maille de la grille de localisation géographique 1. Ces produits unitaires sont nuls en grande majorité, à l'exception des mailles interceptant à la fois une zone à contrainte de circulation, ici le seuil accès 9 à la piste 3, et la surface 12 de voisinage de l'aéronef 11 prise en compte pour le coût extrinsèque de licéité.
La somme des produits unitaires apparaissant à la figure 4 vaut 7. Elle correspond à la valeur de la fonction d'intercorrélation entre les deux surfaces de coûts intrinsèque et extrinsèque de licéité et est prise en tant 2891645 14 qu'évaluation du risque de violation d'une contrainte de circulation par l'aéronef 11 dans la zone à contrainte de circulation entourant les pistes 2, 3.
La figure 5 rassemble les valeurs prises par la fonction d'intercorrélation pour différentes positions d'un aéronef vis à vis de la zone à contrainte de circulation déjà représentée aux figures 1, 3 et 4. Cette figure 5 reprend la position de l'aéronef 11 montrée à la figure 4 pour laquelle la fonction d'intercorrélation prend la valeur 7. Elle montre un deuxième aéronef 11' éloigné de la zone à contrainte de circulation entourant les pistes 2, 3 pour lequel la fonction d'intercorrélation prend une valeur nulle car la surface 1 o de voisinage prise en compte pour le coût extrinsèque de licéité n'intercepte pas la zone à contrainte de circulation entourant les pistes 2, 3. Elle montre également un troisième aéronef 11" beaucoup plus engagé que les deux autres 11 et 11' dans la zone à contrainte de circulation entourant les deux pistes 2, 3, pour lequel la fonction d'intercorrélation prend la valeur 18.
Ainsi, la valeur de la fonction d'intercorrélation entre les deux surfaces de coûts intrinsèque et extrinsèque de licéité donne une évaluation d'un risque de violation d'une contrainte de circulation augmentant avec la profondeur de pénétration du mobile dans une zone à contrainte de circulation.
Cette manière d'évaluer un risque de violation d'une contrainte de circulation par un mobile évoluant parmi des zones à contrainte de circulation peut être raffinée par un modelage particulier (contour et sections) des reliefs présentés par la surface de coût intrinsèque de licéité au niveau d'une zone à contrainte de circulation et par la surface de coût extrinsèque de licéité au voisinage du mobile. Elle peut également être raffinée par application d'une condition à la prise en compte de chaque produit unitaire dans I'intercorrélation.
Dans l'exemple qui vient d'être décrit, la surface de coût intrinsèque de licéité présente, au niveau de la zone à contrainte de circulation entourant les pistes 2, 3, un relief pyramidal en terrasses concentriques, avec, à la périphérie, un premier niveau de terrasses recouvrant les seuils d'accès 6, 7, 8, 9 des pistes 2, 3 aux taxiways et correspondant à la valeur 1 puis, en retrait, un deuxième niveau de terrasses recouvrant l'environnement immédiat 5 des pistes 2, 3 et correspondant à la valeur 2, et, encore en retrait, un troisième niveau de terrasses s'étendant audessus des pistes 2, 3 et correspondant à la valeur 4. Ce même genre de forme de relief en terrasses concentriques peut être adopté pour toute sorte de zones à contrainte de circulation.
La figure 6 montre son adaptation à un terminal d'aéroport pour l'embarquement de passagers. Le relief correspondant dans la surface de coût intrinsèque de licéité présente un premier niveau de terrasses, par exemple de valeur 1, recouvrant l'environnement immédiat 20 du bâtiment 22 du terminal et des passerelles 21 d'accès aux aéronefs, un deuxième niveau de terrasses, par exemple de valeur 2, recouvrant les espaces de io débattement des passerelles orientables 21 d'accès aux aéronefs et un troisième niveau de terrasses par exemple de valeur 4, recouvrant le bâtiment 22 du terminal.
D'autres formes de relief conviennent également par exemple, des formes à coupes gaussiennes définies par des fonctions mathématiques en e_x2 ( e étant la fonction exponentielle) discrétisées ou non. La figure 7 donne un exemple de ce genre de forme de relief à coupes gaussiennes 23 pour une surface de coût intrinsèque de licéité au niveau des deux pistes d'atterrissage 2, 3 de sens opposés, utilisant le même ruban de terrain de roulement 4 et de leur environnement immédiat.
Les figures 8a, 8b, 8c montrent une manière de déterminer le contour de la surface 12 du voisinage de la position courante de l'aéronef 11 à la base de la définition d'une surface de coût extrinsèque de licéité. Cette surface 12 du voisinage de l'aéronef 11 est la surface balayée par une forme 30 sensiblement carrée, à deux bords rabattus, dans laquelle s'inscrit un aéronef de transport dont la longueur est sensiblement égale à l'envergure, déplacée longitudinalement, comme le montre la figure 8a, pour tenir compte d'une incertitude de position due à la vitesse de roulage, et angulairement, comme le montre la figure 8b, pour tenir compte d'une incertitude de cap due à la vitesse angulaire de changement de cap. Comme le montre la figure 8c, ces deux déplacements combinés conduisent à donner à la surface de voisinage de la position courante de l'aéronef 11, un contour 31 présentant des ressemblances avec celui d'un blason ou d'une coquille Saint Jacques pour les mobiles de type aéronefs. Pour les mobiles de type voiture ou camion le contour résultant est en général proche d'un rectangle. Ce contour 31 peut aussi dépendre de la vitesse de roulage de l'aéronef et avoir, comme cela est représenté en 32, un front avant qui s'éloigne de l'aéronef 11 lorsque celui-ci prend de la vitesse. Des marges longitudinales et transversales peuvent également être ajoutées afin de donner une tolérance de passage.
La forme du relief occupant dans la surface de coût extrinsèque de Iicéité la surface 12 du voisinage de l'aéronef 11 peut être celle d'un plateau à niveau constant comme cela a été supposé dans l'exemple décrit précédemment en regard des figures 2, 3, 4. Elle peut également être, celle 40 de la figure 9, qui est à coupes gaussiennes 41 définies par des fonctions mathématiques en e-x2 ( e étant la fonction exponentielle) représentant la probabilité de présence à court terme de l'aéronef en chaque point. En outre, on remarque que la surface 12 du voisinage de l'aéronef 11 n'inclut pas nécessairement la position courante de l'aéronef mais les positions les plus probables à court terme.
L'application d'une condition à la prise en compte de chaque produit unitaire dans I'intercorrélation permet de faire intervenir des liens de compatibilité entre différentes catégories de zones ou de parties de zone à contrainte de circulation et différentes catégories de zone ou de parties de zone de voisinage du mobile, par exemple pour spécifier des zones à circulation réglementée en fonction du genre du mobile (une voiture n'ayant pas à tenir compte des mêmes obstacles qu'un aéronef dans une zone aéroportuaire) ou en fonction de la configuration du mobile (les ailes d'un aéronef pouvant passer au-dessus de certains obstacles bas tels que des feux de circulation, mais pas ses trains d'atterrissage).
La figure 10 montre un exemple de surface du voisinage de l'aéronef 11 qui est utilisée pour la détermination de la surface de coût extrinsèque de Iicéité et qui comporte deux parties: une petite région 45 dans laquelle s'inscrit le polygone de sustentation de l'aéronef délimité par ses trains d'atterrissage en position sortie et une région plus large 46 d'évolution en forme de blason dans laquelle s'inscrit l'aéronef 11 comme cela a été décrit relativement aux figures 8a, 8b, 8c. Cette surface du voisinage de l'aéronef 11 à deux régions 45, 46 est prévue pour l'application d'une condition de prise en compte de chaque produit unitaire dans une intercorrélation. Plus précisément, les points de la petite région de sustentation 45, repérés par rapport à la grille de localisation géographique ne sont soumis à aucune condition de prise en compte des produits unitaires d'intercorrélation alors que ceux de la région 46 d'évolution sont soumis à une condition de prise en compte des produits unitaires de corrélation consistant à vérifier que l'autre terme du produit provient d'un point appartenant à un obstacle d'une hauteur supérieur à un seuil minimum choisi en fonction de la hauteur d'emplanture des ailes de l'aéronef. Dans cet exemple, il y a deux types de zones ou de points de zone à contrainte de circulation: celles ou ceux présentant des obstacles d'une hauteur inférieure au seuil et les autres, et deux types de surface de voisinage de l'aéronef: la région de sustentation 45 et la région d'évolution 46 avec une compatibilité 1 o totale entre la région de sustentation et l'ensemble des zones à contrainte de circulation, et une compatibilité de la région d'évolution 46 limitée aux zones ou aux points des zones à contrainte de circulation présentant des obstacles d'une hauteur supérieure au seuil.
Comme montré à la figure 11, un dispositif embarqué 50 d'évaluation de violation d'une contrainte de circulation s'insère dans les équipements embarqués d'un aéronef entre les instruments de vol 51, un dispositif de localisation géographique 52, par exemple un récepteur d'un système de positionnement par satellites GNSS (acronyme de l'expression anglosaxonne:"Global Navigation Satellite System") tel que le GPS (acronyme de l'expression anglo-saxonne "Global Positioning System") pouvant être utilisé par ailleurs par un calculateur de gestion du vol non représenté, éventuellement complété par d'autres systèmes de positionnement précis (comme des capteurs de suivi des lignes au sol) non représentés, et des émetteurs d'alertes placés dans le cockpit, soit de type sonore ou vocal 53: haut-parleur (HP), sirène, buzzer, etc., soit de type visuel 54: voyant, message ou indication graphique ou symbolique sur un écran d'affichage de carte de risques, etc.. Il comporte principalement: - une base de données 55 renfermant une notation du coût intrinsèque de licéité associée à des éléments relatifs à des aéroports fréquentés par l'aéronef, une notation du coût extrinsèque de licéité liée à la configuration de l'aéronef et, éventuellement, associées aux deux notations, des valeurs de prise en compte de produit unitaire d'intercorrélation, - un calculateur 56 exploitant les informations en provenance des instruments de vol 51, du dispositif de localisation géographique 52 et de la base de données aéroports 55 pour produire des alertes relayées en cockpit par les émetteurs d'alertes et alarmes 53, 54, et, avantageusement: - une interface homme-machine IHM 57, par exemple un MCDU (acronyme provenant de l'expression anglo-saxonne:"Multipurpose Control Display Unit") permettant un paramétrage par un membre de l'équipage de l'aéronef ou d'une équipe de maintenance, - une liaison datalink pour mise à jour des données de la base de données aéroport à partir d'informations transmises par des systèmes sol gérés en général par les autorités aéroportuaires ou du contrôle aérien.
Le calculateur 56 est configuré pour mettre en oeuvre un procédé d'évaluation de risque de violation d'une contrainte de circulation et de génération d'alertes comportant les étapes successives suivantes: recadrage, en 560, de la surface de coût extrinsèque de licéité par rapport à la surface de coût intrinsèque de licéité à partir des informations sur la position, le cap et éventuellement la vitesse de l'aéronef fournies par les instruments de vol 51, le dispositif de localisation 52, et à partir des notations contenues dans la base de données aéroports 55, - calcul, en 561, de la fonction d'intercorrélation entre les deux surfaces de coûts intrinsèque et extrinsèque de licéité préalablement recadrées, avec éventuellement une sélection des produits unitaires pris en compte en fonction de valeurs de prise en compte associées à leurs termes, et - production, en 562, des alertes en fonction de la valeur obtenue pour la fonction d'intercorrélation si un seuil prédéfini est dépassé avec indication de l'importance du risque de violation d'une contrainte de circulation fondée sur la valeur de l'intercorrélation.
Les valeurs de prise en compte d'un produit unitaire dans une intercorrélation qui sont des valeurs associées à chaque échantillon de surface de coût définissent des catégories d'échantillons compatibles entre les deux surfaces. Elles doivent par exemple être identiques pour les deux termes d'un produit unitaire à prendre en compte dans I'intercorrélation.
Avec un tel dispositif, le pilote d'un mobile évoluant parmi des zones à contrainte de circulation est alerté dès que son cheminement l'amène à devoir respecter une nouvelle contrainte de circulation. Cette alerte met son attention en éveil et l'amène à se demander s'il a bien obtenu les autorisations nécessaires et, dans le cas contraire, s'il ne s'est pas fourvoyé, ce qui lui donne la possibilité de réagir avant que sa manoeuvre ne porte atteinte à sa sécurité et à celles des autres mobiles évoluant dans son parage. Dans un environnement aéroportuaire, le dispositif permet à un pilote d'aéronef de se rendre compte d'une situation anormale telle qu'une proximité excessive de son aéronef vis à vis des aérogares, portes d'embarquement, points de report, pistes, taxiways, etc. car ces éléments constituent des zones avec des contraintes de circulation imposant des valeurs minimales d'éloignement des infrastructures. Il est également averti d'une incompatibilité des caractéristiques de son mobile, poids, encombrement avec une voie de circulation piste ou taxiway qu'il approche ou tente d'emprunter. Il peut même être averti d'une incompatibilité de la situation de son aéronef par rapport aux autorisations de roulage délivrées par l'autorité de contrôle du trafic, si ces autorisations de roulage reçues par phonie ou par transmission numérique sont mises à profit pour tenir à jour les règlements de circulation pris en compte dans la détermination de la surfaces de coût intrinsèque de licéité.
Claims (16)
1. Procédé d'évaluation de licéité de la situation d'un mobile (11) à la surface d'un aéroport comportant des zones à contrainte de circulation (4 à 10), ledit mobile (11) étant pourvu d'un équipement de localisation géographique (52), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - modélisation (figure 1) d'une première surface de coût de licéité recouvrant une surface de l'aéroport où évolue le mobile (11) dite surface d'évolution, liée à cette surface d'évolution et définie par des cotes affectées à ses points, représentatives de leurs appartenances à des zones à contrainte de circulation (4 à 10) et de la sévérité vis à vis du mobile, des contraintes de circulation affectant les zones à contrainte de circulation concernées (4 à 10), - modélisation (figure 2) d'une deuxième surface de coût de licéité recouvrant la surface d'évolution, liée au mobile (11) et définie par des cotes affectées à ses points, représentatives de leurs appartenances à une zone d'encombrement couvrant un voisinage de la position courante du mobile (11), et - calcul (figures 3 à 5) d'une note d'évaluation de l'importance du risque de violation d'une contrainte de circulation encouru par le mobile (11) à partir d'une fonction d'intercorrélation des deux surfaces de coût de licéité rapportées à un même référentiel (1).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la note d'évaluation de l'importance du risque de violation d'une contrainte de circulation encourue par le mobile (11) est calculée à partir d'une fonction d'intercorrélation ne tenant compte que d'une sélection des produits unitaires réalisée à l'aide d'une fonction de prise en compte faisant intervenir des catégories de zones ou de parties de zones à contrainte de circulation.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la note d'évaluation de l'importance du risque de violation d'une contrainte de circulation encourue par le mobile (11) est calculée à partir d'une fonction d'intercorrélation ne tenant compte que d'une sélection de produits unitaires réalisée à l'aide d'une fonction de prise en compte faisant intervenir des catégories de mobile.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la note d'évaluation de l'importance du risque de violation d'une contrainte de circulation encourue par le mobile (11) est calculée à partir d'une fonction d'intercorrélation ne tenant compte que d'une sélection de produits unitaires réalisée à l'aide d'une fonction de prise en compte faisant intervenir des catégories de zones de voisinage ou de parties (45, 46) de zones du voisinage du mobile (11).
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cotes des points de la deuxième surface (30, 31, 32) de coût de licéité liée au mobile (11) tiennent également compte du mouvement du mobile (11).
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première surface de coût de Iicéité liée à la surface d'évolution présente, au niveau d'une zone à contrainte de circulation (4 à 10) de forme oblongue, un relief à coupes transversales (23) d'allure gaussienne.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième surface de coût de Iicéité liée au mobile (11) présente au voisinage du mobile (11), un relief de forme oblongue à coupes transversales (41) de formes gaussiennes se prolongeant vers l'avant du mobile (11), dans la direction de son mouvement.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la deuxième surface de coût de licéité liée au mobile (11) présente au voisinage du mobile (11), un relief dont la forme correspond aux probabilités de présence à court terme du mobile (11) en chacun des points dudit voisinage.
9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première surface de coût de Iicéité liée à la surface d'évolution présente au niveau d'une zone à contrainte de circulation un relief pyramidal à terrasses concentriques(20, 21, 22).
10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première et deuxième surfaces de coût de licéité sont définies sous forme d'échantillons résultant d'un même maillage (1) de la surface d'évolution.
11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une zone à contrainte de circulation recouvrant une piste (2, 3) d'aéroport a un contour rectangulaire (5) centré sur la piste (2, 3) de manière à englober tout point à une distance minimale de l'axe ou des extrémités de la piste (2, 3) et complété par un crénelage englobant les seuils d'accès (6 à 10) à la piste.
12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième surface de coût de licéité liée au mobile (11) présente un relief recouvrant l'emplacement occupé par le mobile (11) complété par des marges tenant compte des incertitudes sur la détermination de la position et du cap du mobile (11), ce relief se prolongeant au-delà du mobile (11) dans la direction de son mouvement, sur une distance fonction de sa vitesse.
13. Procédé selon la revendication 11,caractérisé en ce que les échantillons des surfaces de coût de licéité sont associés à des valeurs d'une fonction de prise en compte permettant de sélectionner les produits unitaires utilisés par la fonction de corrélation.
14. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le 25 mobile (11) est un aéronef.
15. Dispositif d'évaluation de la licéité de la situation d'un mobile (11) sur la surface d'un aéroport comportant des zones à contrainte de circulation (4 à 10) mettant en ceuvre le procédé selon la revendication 1, ledit mobile (11) étant pourvu d'un équipement de localisation géographique (52), ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte: une base de données terrain (55) mémorisant une première surface de coût de licéité recouvrant la surface de l'aéroport où évolue le mobile (11) dite surface d'évolution, liée à cette surface d'évolution et définie par des cotes affectées à ses points, représentatives de leurs appartenances à des zones à contrainte de circulation (4 à 10) et de la sévérité par rapport au mobile (11), des contraintes de circulation affectant les zones (4 à 10) concernées et une deuxième surface de coût de licéité recouvrant la surface d'évolution, liée au mobile (11) et définie par les cotes affectées à ses points, représentatives de leurs appartenances à une zone d'encombrement couvrant le voisinage de la position courante du mobile (11) et des moyens de calcul (56) engendrant une note d'évaluation de l'importance d'un risque de violation d'une contrainte de circulation encouru par le mobile (11) à partir de la fonction d'intercorrélation des deux surfaces de coût de dangerosité rapportées à un même référentiel (1).
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la base de données terrain (56) mémorise, associées aux échantillons des surfaces de coût de licéité, des valeurs d'une fonction de prise en compte permettant aux moyens de calcul (52) une sélection des produits unitaires utilisés par la fonction d'intercorrélation
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