FR2984486A1

FR2984486A1 - Procede de representation temporelle des informations de navigation d'un aeronef sur un dispositif de visualisation

Info

Publication number: FR2984486A1
Application number: FR1103946A
Authority: FR
Inventors: Xavier Servantie; Sylvain Hourlier; Sami Lini
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2013-06-21

Abstract

Le domaine général de l'invention est celui des procédés d'affichage d'un plan de vol d'un aéronef sur un écran d'un dispositif de visualisation d'un système de management de vol. Les différentes étapes du plan de vol (FP) sont affichées dans différentes fenêtres graphiques comprenant toutes une échelle temporelle (TL) adaptée à la représentation graphique affichée et un symbole (A) représentant l'aéronef positionné sur le plan de vol en un emplacement correspondant à un instant prédéterminé du vol correspondant soit à l'instant présent, soit à un instant du futur. Les valeurs des principaux paramètres de l'aéronef sont calculées audit instant prédéterminé.

Description

Procédé de représentation temporelle des informations de navigation d'un aéronef sur un dispositif de visualisation Le domaine général de l'invention est celui des interfaces homme/système pour la conduite de systèmes à évolution dynamique. Plus précisément, le domaine de l'invention est celui de la représentation graphique d'informations de navigation à bord de cockpit d'aéronef.

Les cockpits actuels d'aéronefs comportent plusieurs dispositifs de visualisation présentant à l'équipage une multitude d'informations concernant le pilotage, la navigation et plus généralement la mission à accomplir. Dans les systèmes actuels, seule une information sur l'état courant du système et sur sa vitesse d'évolution est indiquée. Ensuite, charge à l'opérateur, grâce à son expertise, de comprendre comment chaque paramètre va évoluer, et surtout de savoir corréler l'évolution des différents paramètres. Cette expertise est difficile à bâtir et nécessite une formation importante et une certaine expérience du système. Elle présente l'inconvénient majeur de ne pas offrir une sécurité absolue en période de forte charge de travail, ce qui peut, en situation extrême, présenter des risques pour la sécurité de l'appareil. Le point commun entre toutes les informations affichées sur les fenêtres des systèmes actuel est le temps. Ce point est également partagé avec l'équipage et la mission. La demande de brevet publiée US 2010/0042268 propose l'utilisation d'une échelle de temps ou « timeline » pour la planification des vols et la maintenance d'un aéronef. Cette gestion est, bien entendu, très différente de celle de la navigation en vol d'un aéronef qui comporte d'autres contraintes.

L'objet du procédé selon l'invention est de simplifier la représentation des paramètres pour une meilleure compréhension de la situation de l'appareil en vol. Les représentations graphiques selon l'invention ont comme point commun de posséder toutes une échelle des temps et d'être synchronisées dans le temps.

Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé d'affichage d'un plan de vol d'un aéronef sur un écran d'un dispositif de visualisation d'un système de management de vol, les différentes étapes ou les différents paramètres de l'aéronef durant le déroulement du plan de vol étant affichés dans différentes fenêtres graphiques représentatives de la situation de l'aéronef, la position de l'aéronef et les valeurs des principaux paramètres de l'aéronef étant toutes calculées de façon synchronisée à un même premier instant prédéterminé. Avantageusement, les différentes étapes du plan de vol sont 10 affichées dans une première fenêtre graphique comprenant : une représentation spatiale en vue de dessus de la zone géographique survolée par ledit aéronef ; une représentation du plan de vol ou d'une partie du plan de vol positionnée sur ladite représentation spatiale ; 15 un symbole représentant l'aéronef positionné sur ledit plan de vol en un emplacement correspondant au premier instant prédéterminé du vol ; une représentation graphique comportant au moins une représentation de l'ensemble des positions possibles de l'aéronef au dessus de la zone géographique survolée à un second instant prédéterminé du vol. 20 Avantageusement, ladite représentation des positions possibles est sensiblement un arc de cercle. Avantageusement, les différentes étapes sont affichées dans une seconde fenêtre graphique comportant une échelle graduée en temps ou « timeline », les différentes étapes étant affichées en regard de l'horaire 25 correspondant à leur accomplissement, ladite seconde fenêtre comprenant un curseur, la position temporelle du curseur sur l'échelle graduée correspondant à l'instant prédéterminé de l'emplacement du symbole représentant l'aéronef sur le plan de vol, le déplacement du curseur sur l'échelle graduée entraînant le déplacement du symbole sur le plan de vol de 30 façon synchronisée. Avantageusement, les différentes étapes sont affichées dans une troisième fenêtre graphique représentant une vue en coupe verticale du plan de vol comprenant : une représentation du plan de vol ou d'une partie du plan de vol ; un symbole représentant l'aéronef positionné sur ledit plan de vol en un emplacement correspondant au premier instant prédéterminé du vol ; l'axe des ordonnées étant représentatif de l'altitude de l'aéronef ; l'axe des abscisses étant un axe gradué en temps, la pente du 5 plan de vol étant représentative de la vitesse verticale de l'aéronef. Avantageusement, le premier instant correspond au temps présent de l'aéronef ou au temps futur de l'aéronef. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages 10 apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : La figure 1 représente une première représentation graphique comportant une représentation cartographique en vue de dessus selon l'invention ; 15 La figure 2 représente une seconde représentation graphique comportant une représentation cartographique en vue latérale selon l'invention ; Les figures 3 et 4 représentent une troisième représentation graphique comportant une représentation cartographique en vue de dessus 20 et une échelle des temps selon l'invention à deux instants différents. Comme il a été dit, dans le cadre d'applications aéronautiques, une façon simple de corréler des informations de nature très différente est d'utiliser une référence de temps. On peut ainsi proposer différentes façons 25 de naviguer dans les différents paramètres. L'opérateur est alors assisté pour se construire une représentation spatio-temporelle adéquate de la situation de l'aéronef. Les représentations selon l'invention s'appuient sur une mise en relation forte entre le temps, l'espace et les différents paramètres que l'opérateur gère. 30 Pour aider le pilote à explorer une situation future, il est possible d'afficher non seulement la projection de la situation de l'aéronef dans l'espace à un instant prédéterminé choisi par le pilote mais aussi d'afficher, au même instant prédéterminé, les paramètres liés à la réalisation de la trajectoire tels que la consommation de fuel de l'aéronef, la gestion des 35 radios, les horaires à respecter, ... Ces informations étant de natures très différentes, leur représentation graphique est elle-même très différente. Par exemple, si le pilote déplace, sur une vue cartographique, une position fictive de l'aéronef ou « ghost » le long de la trajectoire prévue, il peut lire sur l'indicateur approprié quelle sera la quantité de fuel ou la situation verticale au moment où l'appareil sera sur la position indiquée. Il peut également projeter la position de l'appareil au moment où un seuil critique est atteint, comme, par exemple, une limite de carburant. A titre d'exemples, les figures 1 à 4 représentent différents modes 10 de représentation temporelle possibles selon l'invention. Les moyens nécessaires aux représentations graphiques selon l'invention sont disponibles à bord des aéronefs modernes et les représentations proposées ne nécessitent que des adaptations des logiciels embarqués qui sont facilement réalisables par l'homme du métier, spécialiste 15 des logiciels aéronautiques. Ces moyens sont essentiellement ceux d'un système de management de vol ou « FMS », les écrans de visualisation de cockpit et les interfaces homme-machine associés. Ces moyens comportent, entre autres, des moyens de géo-localisation dans l'espace de l'aéronef. Les informations 20 nécessaires au procédé selon l'invention comprennent des informations issues de bases de données géographiques, la définition du plan de vol, des données concernant les caractéristiques techniques de l'appareil, des procédures spécifiques à la navigation et au contrôle aérien. 25 A titre de premier exemple, la figure 1 représente une première représentation graphique comportant une référence de temps. On sait que la vitesse de déplacement sur un trajet est à prendre en compte dans l'interprétation de ce trajet. La figure 1 présente des informations spatiales dilatées ou contractées en fonction du temps nécessaire à ce déplacement, 30 en graduant une représentation spatiale en unités de temps. Plus précisément, la figure 1 représente une vue cartographique en vue de dessus du paysage survolé par un aéronef A. Cette vue comporte également : - une représentation du plan de vol ou d'une partie du plan de vol 35 FP positionnée sur la représentation du paysage avec les 2 9844 86 5 différents points de passage ou « waypoints » WP représentés par des cercles sur la figure 1 ; - un symbole A représentant l'aéronef positionné sur le plan de vol en un emplacement correspondant à un premier instant 5 prédéterminé du vol ; - une représentation de l'ensemble des positions possibles de l'aéronef au dessus de la zone géographique survolée à des seconds instants prédéterminés du vol. Dans le cas présent, il s'agit d'arcs de cercles C étalonnés de 10 minutes en 10 minutes et centrés sur la position actuelle de l'aéronef. D'autres représentations temporelles sont possibles et entrent dans le champ de cette invention. Bien entendu, la figure 1 est une représentation simplifiée d'une vue cartographique réelle qui peut comporter d'autres informations 15 concernant, notamment, les waypoints ou des informations sur l'appareil. A titre de second exemple, la figure 2 représente une coupe verticale du plan de vol d'un aéronef A. Cette représentation est proche de ce que l'on appelle la vue « Vertical Display » ou « VD » qui existe depuis de nombreuses années dans les avions de conception récente. Ces systèmes 20 représentent une vue en coupe de la situation de l'aéronef A, avec une projection sur sa trajectoire courante. Traditionnellement, l'abscisse de cette coupe est graduée en distances et l'ordonnée en altitude. Dans la vue selon l'invention, l'axe horizontal de la VD est gradué en temps plutôt qu'en distance, l'axe vertical restant l'altitude. Ainsi, sur la figure 2, l'axe horizontal 25 temporel s'étend de 17:10 à 18:00 et l'axe vertical de 0 à 10 000 mètres. On retrouve sur cette vue le plan de vol FP et les points de passage WP. Ainsi, dans cette représentation, une pente représente la vitesse verticale de l'aéronef, fonction utilisée par les pilotes et non sa pente, qui nécessite un calcul pour en déduire une vitesse verticale. 30 A titre de troisième exemple, les figures 3 et 4 représentent une même configuration affichée comportant deux fenêtres, la première fenêtre comporte une vue cartographique en vue de dessus du paysage survolé par un aéronef A, la seconde fenêtre comporte une échelle graduée en temps ou « timeline » TL associée à la première fenêtre. Le positionnement des 35 fenêtres sur ces figures 3 et 4 est donné à titre indicatif et peut être différent.

La figure 3 représente la configuration de l'aéronef à l'instant présent, la figure 4 représente la configuration de l'aéronef à un instant du futur. La première fenêtre comporte, comme la fenêtre de la figure 1, 5 une représentation du plan de vol ou d'une partie du plan de vol FP positionnée sur la représentation du paysage avec les différents points de passage ou waypoints WP représentés par des cercles et un symbole A représentant l'aéronef positionné sur le plan de vol en un emplacement correspondant à un instant prédéterminé du vol. La seconde fenêtre 10 comporte une échelle de temps TL sur laquelle les heures de passage aux différents waypoints sont figurées. Elle comporte également un curseur temporel CT positionné au même instant prédéterminé du vol. En mode nominal représenté sur la figure 3, ce curseur est positionné sur l'heure courante ou l'instant présent. Sur la figure 3, l'instant 15 présent est 17:20. Bien entendu, la position de l'aéronef A est représentative de l'endroit où il se situe à cet instant-là. En mode projeté représenté sur la figure 4, le curseur CT est positionné sur un instant du futur, en l'occurrence 17:42. La position de l'aéronef A dans la première fenêtre est représentative de l'endroit où il se 20 situera à cet instant-là. Bien entendu, la représentation de l'aéronef dans la « Vertical Display » évolue de façon synchronisée. Ainsi, dans le cas de la figure 4, si le pilote commande l'affichage de la « Vertical display », l'heure de référence sera 17:42. Ainsi, on peut facilement passer d'une vue à l'autre en conservant un repère temporel synchronisé.

25 Ce type de représentations n'ajoute pas d'informations supplémentaires par rapport aux systèmes existants. Ce procédé permet de présenter l'information d'une façon beaucoup plus adaptée à la façon dont l'opérateur, le pilote les exploite. Actuellement, un pilote est formé pour 30 amener toutes les informations qu'il manipule à la gestion du temps. Par exemple, il utilise la distance le séparant d'un point particulier et sa vitesse moyenne pour estimer un temps de rejointe. De même, il connaît la consommation moyenne de fuel en litres par heure. Ainsi, à partir de la quantité de fuel, il calcule une autonomie de son appareil. Les systèmes dont 35 il dispose ne fournissent que des informations quantitatives comme, par exemple, des distances ou des quantités de fuel, sans jamais proposer d'extrapolations sur le temps. C'est ce qui est fait avec le procédé selon l'invention. Le procédé selon l'invention permet ainsi de mieux comprendre 5 l'évolution des paramètres au cours du temps. Sans ce système, l'opérateur dispose de toutes les informations dont il a besoin, mais leur intégration demande un travail mental plus long et plus difficile de la part de l'opérateur. Le procédé selon l'invention permet de simplifier cette étape de compréhension, et donc de réduire les risques d'erreurs et de gagner du 10 temps dans l'accomplissement des tâches par le pilote.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé d'affichage d'un plan de vol d'un aéronef sur un écran d'un dispositif de visualisation d'un système de management de vol, les différentes étapes ou les différents paramètres de l'aéronef durant le déroulement du plan de vol (FP) étant affichés dans différentes fenêtres graphiques représentatives de la situation de l'aéronef (A), caractérisé en ce que la position de l'aéronef et les valeurs des principaux paramètres de l'aéronef sont toutes calculées à un même premier instant prédéterminé.
2. Procédé d'affichage d'un plan de vol d'un aéronef selon la 10 revendication 1, caractérisé en ce que les différentes étapes du plan de vol sont affichées dans une première fenêtre graphique comprenant : une représentation spatiale en vue de dessus de la zone géographique survolée par ledit aéronef ; une représentation du plan de vol (FP) ou d'une partie du plan de 15 vol positionnée sur ladite représentation spatiale ; un symbole (A) représentant l'aéronef positionné sur ledit plan de vol en un emplacement correspondant au premier instant prédéterminé du vol ; une représentation graphique (C) comportant, au moins, une 20 représentation de l'ensemble des positions possibles de l'aéronef au dessus de la zone géographique survolée à un second instant prédéterminé du vol.
3. Procédé d'affichage d'un plan de vol d'un aéronef selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite représentation de l'ensemble 25 des positions possibles est sensiblement un arc de cercle.
4. Procédé d'affichage d'un plan de vol d'un aéronef selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les différentes étapes sont affichées dans une seconde fenêtre graphique comportant une échelle 30 graduée en temps ou « timeline » (TL), les différentes étapes étant affichées en regard de l'horaire correspondant à leur accomplissement, ladite seconde fenêtre comprenant un curseur (CT), la position temporelle du curseur surl'échelle graduée correspondant à l'instant prédéterminé de l'emplacement du symbole représentant l'aéronef sur le plan de vol, le déplacement du curseur sur l'échelle graduée entraînant le déplacement du symbole sur le plan de vol de façon synchronisée.
5. Procédé d'affichage d'un plan de vol d'un aéronef selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les différentes étapes sont affichées dans une troisième fenêtre graphique représentant une vue en coupe verticale du plan de vol comprenant : une représentation du plan de vol ou d'une partie du plan de vol ; un symbole représentant l'aéronef positionné sur ledit plan de vol en un emplacement correspondant au premier instant prédéterminé du vol ; l'axe des ordonnées étant représentatif de l'altitude de l'aéronef ; l'axe des abscisses étant un axe gradué en temps, la pente du 15 plan de vol étant représentative de la vitesse verticale de l'aéronef.
6. Procédé d'affichage d'un plan de vol d'un aéronef selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le premier instant correspond au temps présent de l'aéronef. 20
7. Procédé d'affichage d'un plan de vol d'un aéronef selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le premier instant correspond au temps futur de l'aéronef.