FR2939946A1 - Procede et systeme d'aide a la gestion de l'espacement relatif entre aeronefs - Google Patents
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Abstract
L'invention présente un procédé permettant la régulation optimisée de l'espacement relatif entre aéronefs. Ce procédé peut être mis en oeuvre par un système dont l'architecture physique peut reposer essentiellement sur des calculateurs existant à bord de la plupart des aéronefs actuels. Le procédé selon l'invention comporte une étape principale de détermination de la tendance d'évolution de l'espacement relatif, en distance ou en temps, entre un aéronef cible (C) et un aéronef suiveur (S).
Description
Procédé et système d'aide à la gestion de l'espacement relatif entre aéronefs.
La présente invention concerne le domaine de la gestion du vol des aéronefs civils, et plus précisément la gestion de l'espacement relatif entre aéronefs. Ladite gestion de l'espacement relatif entre aéronefs est connue sous l'appellation de manoeuvre ASAS, conformément à l'acronyme anglais ASAS, pour Airborne Separation Assurance System .
L'espacement relatif requis entre aéronefs peut s'exprimer en distance ou en temps. Il est classiquement de 90 secondes dans le premier cas, et de 3 miles nautiques dans le second. Depuis quelques années, l'augmentation du trafic aérien, et de la charge de travail des contrôleurs aériens qui en découle, amène à envisager, en particulier en phase d'approche, la délégation de la responsabilité de la gestion de l'espacement relatif entre aéronefs aux aéronefs eux-mêmes et à leurs équipages, alors que cette responsabilité incombe aujourd'hui au contrôle aérien. De ce fait, plusieurs technologies ont été mises au point, permettant aux aéronefs de connaître la situation opérationnelle environnante les concernant. Ces technologies actuelles reposent généralement sur l'exploitation d'un équipement déjà implanté dans la plupart des aéronefs : le système d'évitement de collision, connu sous l'acronyme anglais de TCAS pour Traffic Collision Avoidance System , couplé à un transpondeur mode S, également présent sur les aéronefs actuels. En effet, actuellement, les aéronefs transmettent déjà leur position, leur vitesse, leur altitude, de sorte que tous les aéronefs proches peuvent connaître leurs positions et attitudes mutuelles. Ainsi, des dispositifs visant à coupler le TCAS avec le pilote automatique d'un aéronef ont été mis au point. Cependant, ils ne permettent de contrôler que la vitesse de l'aéronef suiveur de façon réactive. Ils ne permettent pas de contrôler de façon automatisée l'espacement relatif entre les aéronefs. En effet, dans ces dispositifs, le TCAS, en tant que calculateur autonome ou intégré avec d'autres modules fonctionnels dans un ISS, pour Integrated Surveillance System selon l'acronyme anglais, remplit une fonction primaire de surveillance du trafic environnant, fonction couramment désignée sous l'appellation anglaise Safety Net . L'objectif est alors l'émission d'alertes sonores et de consignes d'évolution verticale lorsqu'un conflit avec un autre aéronef est détecté. Pour ce faire, les systèmes TCAS, découplés des systèmes de 5 navigation, comparent périodiquement l'estimation de l'évolution de l'aéronef par rapport aux aéronefs environnants.
Généralement, les aéronefs actuels, en phase d'approche, suivent les consignes données par les contrôleurs aériens, suivant des procédures 10 du type Remain Behind , consistant pour l'aéronef suiveur à suivre un aéronef cible à une distance donnée ou à un espacement temporel donné, ou du type Merge Behind , consistant pour l'aéronef suiveur à atteindre un point de convergence à une distance donnée ou à un espacement temporel donné de l'aéronef cible. 15 Dans ce contexte, des études sont menées par des organismes officiels dans le but de garantir la sécurité d'éventuelles futures manoeuvres ASAS gérées à bord des aéronefs. Dans ce but, l'invention propose un procédé et un système permettant d'améliorer la sécurité et le confort du vol lors de manoeuvres 20 ASAS dont la responsabilité est déléguée par le contrôle aérien à l'équipage d'un aéronef.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'aide à la gestion de l'espacement relatif entre aéronefs, mis en oeuvre dans un aéronef 25 suiveur se trouvant sur une trajectoire d'approche sensiblement identique à celle d'un aéronef cible le précédant, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : • la collecte, à intervalle de temps régulier, d'informations relatives aux positions successives de l'aéronef cible, 30 constituant une première suite des positions successives de l'aéronef cible associées aux dates successives correspondantes, • l'analyse de ladite première suite, de manière à : o calculer les valeurs successives de l'espacement relatif, en distance ou en temps, entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible et les comparer à un espacement relatif requis, • la détermination d'une consigne de vitesse de l'aéronef suiveur de manière à : o contrôler l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible de sorte qu'il respecte l'espacement relatif requis, à une tolérance près.
Selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, l'étape d'analyse de la première suite consiste à : • construire une deuxième suite comprenant les espacements relatifs successifs mesurés, à des dates successives séparées dudit intervalle de temps régulier, entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible, • déterminer si la deuxième suite est croissante, ce qui signifie que l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible augmente, si la deuxième suite est décroissante, ce qui signifie que l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible diminue, ou si la deuxième suite est constante, ce qui signifie que l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible est stable.
La deuxième suite peut être constituée de termes correspondant 25 chacun, à un instant donné auquel des informations relatives à la position de l'aéronef cible sont collectées, à la différence entre la distance parcourue par l'aéronef suiveur et la distance parcourue par l'aéronef cible sur l'intervalle de temps précédant ledit instant donné. La deuxième suite peut être constituée de termes correspondant 30 chacun, à un instant donné auquel des informations relatives à la position de l'aéronef cible sont collectées, à la différence entre le temps de passage de l'aéronef suiveur et le temps de passage de l'aéronef cible au point auquel se trouvait l'aéronef cible audit instant donné. 20 Selon un deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention, l'étape d'analyse de la première suite consiste à : • construire une troisième suite comprenant les espacements relatifs successifs prédictifs, à des dates successives séparées dudit intervalle de temps régulier, entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible, • déterminer si la troisième suite est croissante, ce qui signifie que l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible augmente, si la troisième suite est décroissante, ce qui signifie ~o que l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible diminue, ou si la troisième suite est constante, ce qui signifie que l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible est stable. La troisième suite peut être constituée de termes correspondant 15 chacun, à un instant donné auquel des informations relatives à la position de l'aéronef cible sont collectées, à la distance entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible audit instant donné. La troisième suite peut être constituée de termes correspondant chacun, à un instant donné auquel des informations relatives à la position de 20 l'aéronef cible sont collectées, au temps écoulé entre ledit instant donné et le futur temps de passage estimé de l'aéronef suiveur à la position occupé par l'aéronef cible audit instant donné.
Avantageusement, la première suite peut comporter en outre la 25 vitesse de l'aéronef cible associée aux positions successives considérées. Avantageusement, dans la première suite, on associe à chaque position successive de l'aéronef cible la vitesse associée de l'aéronef cible, calculée comme étant égale à la vitesse moyenne de l'aéronef cible sur l'intervalle de temps précédant la position considérée. 30 Dans un mode de mise en oeuvre préférentiel de l'invention, le contrôle de l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible comprend les étapes suivantes : • si l'espacement relatif courant entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible respecte l'espacement requis, à la tolérance 35 près : la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur est égale à la 15 20 25 30 35 vitesse de l'aéronef cible à la prochaine position connue de l'aéronef cible disponible dans la première suite ; • si l'espacement relatif courant entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible est supérieur à l'espacement relatif requis et : o si l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible augmente ou est stable, la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur est la vitesse de l'avion cible à la prochaine position connue augmentée d'une valeur de correction ; o si l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible diminue et : ^ si l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible tend à devenir inférieur à l'espacement relatif requis, la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur est la vitesse de l'avion cible à la prochaine position connue ; ^ si l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible tend à rester supérieur à l'espacement requis, la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur est la vitesse de l'avion cible à la prochaine position connue augmentée d'une correction ; • si l'espacement relatif courant entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible est inférieur à l'espacement relatif requis et : o si l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible diminue ou est stable, la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur est la vitesse de l'avion cible à la prochaine position connue diminuée d'une valeur de correction ; o si l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible augmente et : si l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible tend à devenir supérieur à l'espacement relatif requis, la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur est la vitesse de l'avion cible à la prochaine position connue ; ^ si l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur et l'aéronef cible tend à rester inférieur à l'espacement requis, la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur est la vitesse de l'avion cible à la prochaine position connue diminuée d'une correction.
Avantageusement, l'invention consiste en un système d'aide à la gestion du vol d'un aéronef comprenant des moyens permettant la mise en oeuvre du procédé à la gestion de l'espacement relatif entre aéronefs précédemment décrit. Avantageusement, le système selon l'invention comprend : • des moyens pour vérifier que les conditions permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention sont réunies, lesdites conditions comprenant au moins la réception effective des informations relatives aux positions successives de l'aéronef cible, • des moyens pour acquérir et enregistrer lesdites informations relatives aux positions successives de l'aéronef cible, correspondant à la construction de la première suite, • des moyens pour élaborer un profil de vol, comprenant au moins la détermination d'une consigne de vitesse, visant au respect de l'espacement relatif requis, • des moyens pour vérifier que la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur est susceptible de permettre le respect de 25 l'espacement relatif requis, • des moyens pour interagir avec l'équipage de l'aéronef. Avantageusement, le système selon l'invention peut comprendre différents modes de fonctionnement pouvant être : • conseil uniquement , correspondant à un mode de fonctionnement dans lequel le système ne fait que présenter à l'équipage les informations relatives à l'avion cible collectées ; dans ce mode, l'équipage est responsable de la détermination de la vitesse de consigne de l'aéronef suiveur, • vérification de l'espacement relatif , correspondant à un mode de fonctionnement dans lequel le système effectue, en 30 35 plus, une vérification visant à contrôler si la consigne de vitesse déterminée par l'équipage permet d'assurer le respect de l'espacement relatif requis, • planification assistée , correspondant à un mode de 5 fonctionnement dans lequel le système détermine, en plus, la vitesse de consigne de l'aéronef suiveur.
Préférentiellement, les moyens pour interagir avec l'équipage de l'aéronef consistent en une interface homme-machine permettant au moins 10 audit équipage de sélectionner l'avion cible. Avantageusement, les moyens pour interagir avec l'équipage de l'aéronef consistent en une interface homme-machine permettant au moins audit équipage de sélectionner le mode de fonctionnement du système.
15 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent : • la figure 1 : le schéma permettant d'expliciter le principe du procédé d'aide à la gestion de l'espacement relatif entre 20 aéronefs selon l'invention ; • la figure 2 : le schéma bloc illustrant la structure du système permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ; • la figure 3: le schéma bloc présentant un exemple d'architecture physique d'un système selon l'invention. 25 La figure 1 consiste en un schéma présentant un aéronef suiveur S auquel l'instruction a été donnée de suivre l'aéronef cible C à un espacement relatif requis, en distance ou en temps. Selon des procédures de vol connues, les aéronefs cible C et suiveur S convergent dans cet ordre 30 depuis leurs trajectoires respectives T2 et Ti vers le point de passage P1 à partir duquel ils vont suivre sensiblement la même trajectoire Traj, correspondant typiquement à une phase d'approche en vue d'un atterrissage. L'objectif du procédé selon l'invention est d'aider l'aéronef suiveur S à respecter un certain espacement relatif requis, pouvant avoir été 35 exigé par le contrôle aérien, vis-à-vis de l'aéronef cible C. Cet espacement relatif requis peut s'exprimer en distance, par exemple 3 miles nautiques, ou en temps, par exemple 90 secondes. Dans l'exemple de la figure 1, à l'instant t, l'aéronef suiveur S vient de passer par le point de passage P1 tandis que l'aéronef cible C se rapproche du point de passage P2. L'aéronef cible C communique à intervalle de temps régulier I, via un transpondeur, des informations relatives à sa position et, éventuellement, à sa vitesse, à son environnement. A l'instant t, la dernière position de l'aéronef cible C connue par l'aéronef suiveur S est celle que l'aéronef cible C occupait à l'instant tk. Par conséquent, l'aéronef suiveur S peut acquérir les informations fournies par l'aéronef cible C et connaître les positions successives dudit aéronef cible C aux instants successifs tk-1, tk, et bientôt tk+1, auxquels les informations relatives à la position de l'aéronef cible C sont donc collectées. Selon l'invention, l'acquisition et l'analyse de ces données va permettre de réguler la vitesse de l'aéronef suiveur S en vue de respecter l'espacement relatif requis entre l'aéronef cible C et l'aéronef suiveur S. A cet effet, le procédé d'aide à la gestion de l'espacement relatif entre aéronefs selon l'invention préconise de construire et d'enregistrer à bord de l'aéronef suiveur S une première suite comprenant au moins la liste des positions successives, associés aux instants successifs correspondants, de l'aéronef cible C. Cette première suite permet de construire d'autres suites, selon différentes variantes du procédé selon l'invention, dont l'analyse rend possible la gestion optimisée de l'espacement relatif entre l'aéronef cible C et l'aéronef suiveur S. Selon un premier mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on construit une deuxième suite permettant de déterminer la tendance court terme de l'évolution de l'espacement relatif. Ladite deuxième suite comporte la liste des espacements relatifs successifs, du premier espacement relatif mesuré à un instant initial tO, au dernier espacement relatif mesuré à l'instant tk. Si l'on s'intéresse à un espacement relatif en distance, la deuxième suite peut être constituée d'éléments ED(ti) = Ds(ti) ù Dc(ti), où ED(ti) est l'espacement relatif en distance entre l'aéronef cible C et l'aéronef suiveur S à l'instant ti, Ds(ti) est la distance parcourue par l'aéronef suiveur S sur l'intervalle de temps I précédant l'instant ti, et Dc(ti) est la distance parcourue par l'aéronef cible C sur l'intervalle de temps I précédant l'instant ti, ti étant un instant quelconque entre tO et tk, auquel des informations relatives à la positions de l'aéronef cible C ont été collectées. L'analyse de la deuxième suite ED(ti) donne la tendance de l'évolution de l'espacement relatif entre l'aéronef cible C et l'aéronef suiveur S. Si elle est décroissante, l'espacement relatif diminue, si elle est croissante, l'espacement relatif augmente. Selon ce mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, si l'on s'intéresse à un espacement relatif en temps, on construit une deuxième suite dont chaque membre ET(tk) correspond à la différence entre les temps de passage respectifs de l'aéronef cible C et de l'aéronef suiveur S au point Xk, Xk étant la position de l'aéronef cible C à la date tk. Si la suite ET(tk) est décroissante, cela signifie que l'espacement relatif en temps entre l'aéronef cible C et l'aéronef suiveur S a tendance à décroître ; inversement, si la suite ET(tk) est croissante, cela signifie que l'espacement relatif en temps entre l'aéronef cible C et l'aéronef suiveur S a tendance à augmenter.
Un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention consiste à construire une troisième suite permettant de déterminer la tendance long terme de l'évolution de l'espacement relatif entre l'aéronef cible C et l'aéronef suiveur S. Deux types de troisième suite peuvent être étudiés. Si on s'intéresse à un espacement relatif en distance, on étude un premier type de troisième suite EDP(ti)=Xi-X(ti), où Xi est la position de l'aéronef cible C à l'instant ti, X(ti) est la position de l'aéronef suiveur S à l'instant ti, ti étant un instant quelconque entre tO et tk, auquel des informations relatives à la positions de l'aéronef cible C ont été collectées. Si on s'intéresse à l'espacement relatif en temps, on estime la date à laquelle l'aéronef suiveur S atteindra le point Xk, position connue de l'aéronef cible C. Cette date, notée tsk, est égale à (X(tk) - Xk\ ou X(tk) Vs est la position de l'aéronef suiveur S à l'instant tk, et Vs est la vitesse de l'aéronef suiveur S à l'instant tk. On peut alors définir un deuxième type de troisième suite ETP(ti)=ts(ti)-ti, où ts(ti) est le futur temps de passage estimé de l'aéronef suiveur S au point auquel l'aéronef cible C se trouve à l'instant ti. Comme pour le premier mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on peut alors déterminer si la troisième suite est croissante, ce qui signifie que l'espacement relatif augmente, si elle est décroissante, ce qui signifie que l'espacement relatif diminue, ou si elle est sensiblement constante, ce qui signifie que l'espacement relatif est stable.
Ayant permis de mesurer l'espacement relatif entre l'aéronef cible C et l'aéronef suiveur S, puis de déterminer la tendance d'évolution de l'espacement relatif, le procédé selon l'invention permet ensuite d'agir sur la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur S, en vue de réguler l'espacement relatif entre l'aéronef cible C et l'aéronef suiveur S et de garantir le respect de I' espacement relatif requis.
La logique de cette régulation a déjà été donnée plus haut. II s'agit d'abord de vérifier si l'espacement relatif requis, correspondant à un ordre donné par le contrôle aérien, est respecté, à une tolérance près. Dans l'affirmative, la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur S est égale à la vitesse, connue ou estimée, de l'aéronef cible C à sa prochaine position connue. Dans le cas où l'espacement relatif courant est supérieur à l'espacement relatif requis à la tolérance près, on détermine la tendance d'évolution dudit espacement relatif en étudiant la deuxième ou la troisième suite. S'il augmente ou est stable, la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur S est la vitesse de l'aéronef cible C, connue ou estimée, à sa prochaine position connue, augmentée d'une correction pouvant être proportionnelle à l'écart, en position, en distance, ou en temps, entre l'aéronef cible C et l'aéronef suiveur S. Si l'espacement relatif diminue et tend à devenir inférieur à l'espacement relatif requis, la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur S est égale à la vitesse, connue ou estimée, de l'aéronef cible C à sa prochaine position connue. S'il diminue mais tend à rester supérieur à l'espacement relatif requis, la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur S est la vitesse de l'aéronef cible C, connue ou estimée, à sa prochaine position connue, augmentée d'une correction pouvant être proportionnelle à l'écart, en position, en distance, ou en temps, entre l'aéronef cible C et l'aéronef suiveur S. Dans le cas où l'espacement relatif courant est inférieur à l'espacement relatif requis, à la tolérance près, on détermine la tendance d'évolution dudit espacement relatif en étudiant la deuxième ou la troisième suite. S'il diminue ou est stable, la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur S est la vitesse de l'aéronef cible C, connue ou estimée, à sa prochaine position connue, diminuée d'une correction pouvant être proportionnelle à l'écart, en position, en distance, ou en temps, entre l'aéronef cible C et l'aéronef suiveur S. Si l'espacement relatif augmente et tend à devenir supérieur à l'espacement relatif requis, la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur S est égale à la vitesse, connue ou estimée, de l'aéronef cible C à sa prochaine position connue. S'il augmente mais tend à rester inférieur à l'espacement relatif requis, la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur S est la vitesse de l'aéronef cible C, connue ou estimée, à sa prochaine position connue, diminuée d'une correction pouvant être proportionnelle à l'écart, en position, en distance, ou en temps, entre l'aéronef cible C et l'aéronef suiveur S. La régulation de la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur S en vue de garantir le respect de l'espacement relatif requis revient à effectuer une boucle de régulation de ladite consigne de vitesse, de type PD pour Proportionnelle Dérivée ou de type PID pour Proportionnelle Intégrale Dérivée, permettant la prise en compte des deux sortes de tendance, court terme et long terme , d'évolution de l'espacement relatif pour le calcul de la correction éventuelle à prendre en compte pour la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur S.
La figure 2 représente le schéma de l'architecture possible d'un système permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. D'abord, le système selon l'invention comprend des moyens TRIG permettant de vérifier que les conditions techniques à bord de l'aéronef suiveur S sont réunies pour permettre l'exécution d'un ordre de clairance émis par le contrôle aérien ATC, ledit ordre de clairance consistant typiquement en la nécessité de respecter un espacement relatif requis par rapport à un aéronef cible C. Parmi ces conditions figure au moins le fait de recevoir effectivement des informations provenant de l'aéronef cible C. Le système selon l'invention comprend des moyens MAN permettant d'acquérir et d'enregistrer les positions successives de l'aéronef cible C associées aux instants successifs séparés d'un intervalle de temps régulier I, ainsi éventuellement que la vitesse de l'aéronef cible C à chacun de ces instants successifs.
Par ailleurs, pour permettre la mise en oeuvre optimale du procédé selon l'invention, le système peut accéder à une base de données de navigation NAV, une base de données de performances PERF listant les possibilités aérodynamiques de l'aéronef suiveur S, ainsi qu'au plan de vol FP de l'aéronef suiveur S. Ainsi, la fonction CORE peut établir la consigne de vitesse idéale, permettant le contrôle optimisé de l'espacement relatif entre l'aéronef cible C et l'aéronef suiveur S. Enfin, la fonction CHECK vérifie la faisabilité de la manoeuvre précédemment calculée.
L'interface homme-machine MMI permet en outre à l'équipage d'activer ou de désactiver les fonctions du système selon l'invention. L'équipage peut également désigner au moyen de l'interface homme-machine MMI l'avion cible C à prendre en compte. Par l'intermédiaire de l'interface homme-machine MMI, l'équipage peut aussi choisir le mode de fonctionnement du système, parmi, par exemple, les trois modes de fonctionnement suivant : Selon un premier mode opératoire, intitulé Conseil uniquement , le système selon l'invention se limite à l'évaluation et à la présentation à l'équipage de la situation de l'aéronef cible C, avec ses positions successives associées aux instants successifs enregistrés. Dans ce premier mode, l'équipage est ensuite entièrement responsable de la détermination de la vitesse de consigne de l'aéronef suiveur S. Selon un deuxième mode opératoire, appelé Vérification de l'espacement relatif , le système peut en plus, une fois que l'équipage a déterminé la vitesse de consigne de l'aéronef suiveur S, vérifier la pertinence de ce choix. Enfin, un troisième mode opératoire complet, qualifié de Planification assistée , permet au système selon l'invention de proposer un profil de vitesse visant au respect de la consigne de clairance confiée par le contrôle aérien ATC. L'équipage peut se contenter de la sélection, via l'interface homme-machine MMI, de l'aéronef cible C à prendre en compte, tandis que le système est responsable de la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur S.
La figure 3 présente un exemple d'architecture physique permettant la mise en oeuvre de l'invention sur la base d'un ensemble de calculateurs existant à bord des aéronefs actuels. Le procédé d'aide à la gestion de l'espacement relatif entre aéronefs selon l'invention, ASAS, repose à la fois sur l'exploitation, à bord de l'aéronef suiveur S : • du système de gestion du vol FMS, permettant l'accès au plan de vol FP, à la base de données de navigation NAV et à la base de données des performances aérodynamiques de l'aéronef PERF, • du système de surveillance ISS, permettant la connaissance des informations relatives à l'aéronef cible C, • du module de guidage GUI de l'aéronef suiveur S.
En effet, les systèmes de gestion du vol FMS pour Flight Management System selon l'acronyme anglais et de surveillance ISS pour Integrated Surveillance System selon un autre acronyme anglais, ainsi que le module de guidage GUI équipent bien la plupart des aéronefs civils actuels. Or, en se rapportant à la figure 2 précédemment décrite, on constate que la fonction CORE peut être prise en charge par le système de gestion du vol FMS, de même que la fonction CHECK. Les moyens TRIG permettant de vérifier que les conditions techniques à bord de l'aéronef suiveur S sont réunies pour permettre l'exécution d'un ordre de clairance émis par le contrôle aérien peuvent reposer sur l'exploitation du système de surveillance ISS, de même que la fonction MAN d'acquisition et d'enregistrement des informations relatives à l'aéronef cible C. Enfin, l'interface homme-machine MMI peut exploiter les moyens d'interface correspondant déjà mis en oeuvre dans le système de surveillance ISS.
Ainsi, en résumé, l'invention présente un procédé permettant la régulation optimisée de l'espacement relatif entre aéronefs. Ce procédé peut être mis en oeuvre par un système dont l'architecture physique peut reposer essentiellement sur des calculateurs existant à bord de la plupart des aéronefs actuels.
Claims (15)
- REVENDICATIONS1. Procédé d'aide à la gestion de l'espacement relatif entre aéronefs, mis en oeuvre dans un aéronef suiveur (S) se trouvant sur une trajectoire (Traj) d'approche sensiblement identique à celle d'un 5 aéronef cible (C) le précédant, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : • la collecte, à intervalle de temps régulier (I), d'informations relatives aux positions successives de l'aéronef cible (C), constituant une première suite des positions successives de l'aéronef cible (C) associées aux dates successives (tk-1,tk) correspondantes, • l'analyse de ladite première suite, de manière à : o calculer les valeurs successives de l'espacement relatif, en distance ou en temps, entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) et les comparer à un espacement relatif requis, • la détermination d'une consigne de vitesse de l'aéronef suiveur de manière à : o contrôler l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) de sorte qu'il respecte l'espacement relatif requis, à une tolérance près.
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'analyse de la première suite consiste à : 25 • construire une deuxième suite comprenant les espacements relatifs successifs mesurés, à des dates successives (tk-1,tk) séparées dudit intervalle de temps régulier (I), entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C), • déterminer si la deuxième suite est croissante, ce qui signifie 30 que l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) augmente, si la deuxième suite est décroissante, ce qui signifie que l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) diminue, ou si la deuxième suite est 10 15 20constante, ce qui signifie que l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) est stable.
- 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la deuxième suite est constituée de termes correspondant chacun, à un instant donné auquel des informations relatives à la position de l'aéronef cible (C) sont collectées, à la différence entre la distance parcourue par l'aéronef suiveur (S) et la distance parcourue par l'aéronef cible (C) sur l'intervalle de temps précédant ledit instant donné.
- 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la deuxième suite est constituée de termes correspondant chacun, à un instant donné auquel des informations relatives à la position de l'aéronef cible (C) sont collectées, à la différence entre le temps de passage de l'aéronef suiveur (S) et le temps de passage de l'aéronef cible (C) au point auquel se trouvait l'aéronef cible (C) audit instant donné.
- 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'analyse de la première suite consiste à : • construire une troisième suite comprenant les espacements relatifs successifs prédictifs, à des dates successives (tk-1,tk) séparées dudit intervalle de temps régulier (I), entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C), • déterminer si la troisième suite est croissante, ce qui signifie que l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) augmente, si la troisième suite est décroissante, ce qui signifie que l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) diminue, ou si la troisième suite est constante, ce qui signifie que l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) est stable.
- 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la troisième suite est constituée de termes correspondant chacun, à un instant donné auquel des informations relatives à la position de l'aéronefcible (C) sont collectées, à la distance entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) audit instant donné.
- 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la troisième suite est constituée de termes correspondant chacun, à un instant donné auquel des informations relatives à la position de l'aéronef cible (C) sont collectées, au temps écoulé entre ledit instant donné et le futur temps de passage estimé de l'aéronef suiveur (S) à la position occupé par l'aéronef cible (C) audit instant donné.
- 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la première suite comporte en outre la vitesse de l'aéronef cible (C) associée aux positions successives considérées.
- 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, dans la première suite, on associe à chaque position successive de l'aéronef cible (C) la vitesse associée de l'aéronef cible (C), calculée comme étant égale à la vitesse moyenne de l'aéronef cible (C) sur l'intervalle de temps précédant la position considérée.
- 10. Procédé selon l'une des revendications 8 à 9, caractérisé en ce que le contrôle de l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) comprend les étapes suivantes : • si l'espacement relatif courant entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible respecte l'espacement requis, à la tolérance près : la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur (S) est égale à la vitesse de l'aéronef cible (C) à la prochaine position connue de l'aéronef cible (C) disponible dans la première suite ; • si l'espacement relatif courant entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) est supérieur à l'espacement relatif requis et : o si l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) augmente ou est stable, la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur (S) est la vitesse de l'avion cible (C) à la prochaine position connue augmentée d'une valeur de correction ; 30 3510 15 20 25 30 17 o si l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) diminue et : ^ si l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) tend à devenir inférieur à l'espacement relatif requis, la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur (S) est la vitesse de l'avion cible (C) à la prochaine position connue ; ^ si l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) tend à rester supérieur à l'espacement requis, la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur (S) est la vitesse de l'avion cible (C) à la prochaine position connue augmentée d'une correction ; • si l'espacement relatif courant entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) est inférieur à l'espacement relatif requis et : o si l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) diminue ou est stable, la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur (S) est la vitesse de l'avion cible (C) à la prochaine position connue diminuée d'une valeur de correction ; o si l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) augmente et : ^ si l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) tend à devenir supérieur à l'espacement relatif requis, la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur (S) est la vitesse de l'avion cible (C) à la prochaine position connue ; ^ si l'espacement relatif entre l'aéronef suiveur (S) et l'aéronef cible (C) tend à rester inférieur à l'espacement requis, la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur (S) est la vitesse de l'avion cible (C) à la prochaine position connue diminuée d'une correction.
- 11. Système d'aide à la gestion du vol d'un aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant la mise en oeuvre du procédé à la gestion de l'espacement relatif entre aéronefs selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
- 12. Système selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend : • des moyens (TRIG) pour vérifier que les conditions permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention sont réunies, lesdites conditions comprenant au moins la réception effective des informations relatives aux positions successives de l'aéronef cible, • des moyens (MAN) pour acquérir et enregistrer lesdites informations relatives aux positions successives de l'aéronef cible, correspondant à la construction de la première suite, • des moyens (CORE) pour élaborer un profil de vol, comprenant au moins la détermination d'une consigne de vitesse de l'avion suiveur (S), visant au respect de l'espacement relatif requis, • des moyens (CHECK) pour vérifier que la consigne de vitesse de l'aéronef suiveur (S) est susceptible de permettre le respect de l'espacement relatif requis, • des moyens (MMI) pour interagir avec l'équipage de l'aéronef.
- 13. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il présente un mode de fonctionnement pouvant être : • conseil uniquement , correspondant à un mode de fonctionnement dans lequel le système ne fait que présenter à l'équipage les informations relatives à l'avion cible (C) collectées ; dans ce mode, l'équipage est responsable de la détermination de la vitesse de consigne de l'aéronef suiveur (S), • vérification de l'espacement relatif , correspondant à un mode de fonctionnement dans lequel le système effectue, en plus, une vérification visant à contrôler si la consigne de vitesse de l'avion suiveur (S) déterminée par l'équipage permet d'assurer le respect de l'espacement relatif requis, planification assistée , correspondant à un mode de fonctionnement dans lequel le système détermine, en plus, la vitesse de consigne de l'aéronef suiveur (S).
- 14. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens pour interagir avec l'équipage de l'aéronef suiveur (S) consistent en une interface homme-machine (MMI) permettant au moins audit équipage de sélectionner l'avion cible (C).
- 15. Système selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens pour interagir avec l'équipage de l'aéronef consistent en une interface homme-machine (MMI) permettant au moins audit équipage de sélectionner le mode de fonctionnement du système.
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