FR2989186A1

FR2989186A1 - Procede d'analyse de donnees de vol enregistrees par un aeronef pour les decouper en phases de vol

Info

Publication number: FR2989186A1
Application number: FR1253082A
Authority: FR
Inventors: De Labareyre Edouard Garnier; Victor Lefebvre
Original assignee: Sagem Defense Securite SA
Current assignee: Safran Electronics and Defense SAS
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2013-10-11
Anticipated expiration: 2032-04-04
Also published as: EP2834717A1; RU2627257C2; IN2014DN08698A; CN104246637B; CN104246637A; RU2014141020A; WO2013150097A1; US20150331975A1; CA2868922A1; FR2989186B1

Abstract

L'invention concerne un procédé d'analyse de données de vol enregistrées au cours d'au moins un vol d'un aéronef, les données de vol comprenant des données relatives à des paramètres caractéristiques du vol, le procédé comprenant une étape de détermination d'un modèle d'états d'un vol comprenant plusieurs états chaque état correspondant à une phase de vol possible de l'aéronef, le modèle d'état comprenant des transitions définissant les passages entre ces dits états et au moins un critère d'initialisation du modèle d'état, ledit critère d'initialisation correspondant à un état initial du modèle d'état, chaque transition et chaque critère d'initialisation étant fonction d'au moins un paramètre caractéristique susceptible d'être enregistré au cours du vol de l'aéronef.

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne l'analyse d'un ensemble de données de vol enregistrées au cours d'au moins un vol d'un aéronef.

ETAT DE LA TECHNIQUE La réglementation en termes de maintenance et de circulation aérienne définit des normes que les compagnies aériennes sont tenues de respecter afin d'assurer à un usager un niveau de sécurité maximum. Afin d'optimiser et de surveiller les opérations aériennes, les compagnies, sous pression des autorités de tutelle, se sont dotées de systèmes d'analyse de données de vol. On connait des systèmes d'analyse de données de vol connus sous le nom FDM (en anglais, « Flight Data Monitoring ») ou bien FOQA (en anglais, « Flight Operational Quality Assurance »). Ces systèmes consistent à équiper un aéronef d'un enregistreur de données de vol. Un tel enregistreur est par exemple une boite noire ou bien un enregistreur spécifique tel qu'un ACMS (en anglais, « Aircraft Condition Monitoring System »). Ces systèmes permettent aux compagnies aériennes de comprendre en détail le déroulement d'un vol à partir d'enregistrements réguliers des zo valeurs de ces données de vol effectués au cours de chaque vol de chacun de leurs avions. Pour ce faire, ces systèmes détectent des évènements prédéfinis survenus au cours du vol et un expert analyse alors ces évènements qui indiquent qu'un incident technique s'est produit au cours du vol, qu'une 25 pratique ou une condition prévue par une procédure de vol n'a pas été respectée, prévenant ainsi à un stade très amont d'éventuels incidents ou accidents qui pourraient subvenir. Afin de mettre en oeuvre cette détection, les données enregistrées doivent être découpées par vol et chaque vol doit être découpé en phases de 30 vol.

En effet, la détection d'évènement est conditionnée par la phase de vol courante. Par exemple, on n'attendra pas les mêmes types d'évènements au décollage de l'aéronef qu'en croisière. Ainsi, la qualité du découpage des données enregistrées et du procédé de découpage permet de garantir la pertinence de l'analyse. On connait des procédés d'analyse de données de vol consistant à découper les données de vol enregistrées. Ces procédés connus sont fondés sur la mise en place de critères de décision quant à la valeur de certains paramètres de vol. Ils se basent également sur des enchainements « type » théoriques. Enfin les critères utilisent des paramètres mono source. Un problème est que les critères utilisés ne sont pas robustes aux défauts d'enregistrement (discontinuité ou valeurs hors du périmètre), à la diversité des types avion, à la diversité des opérations en vol ou aux aléas des opérations aériennes générant des situations marginales. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de pallier au moins un de ces inconvénients. A cet effet, l'invention propose procédé d'analyse de données de vol 20 enregistrées au cours d'au moins un vol d'un aéronef, les données de vol comprenant des données relatives à des paramètres caractéristiques du vol, le procédé comprenant une étape de détermination d'un modèle d'états d'un vol comprenant plusieurs états chaque état correspondant à une phase de vol possible de l'aéronef, le modèle d'état comprenant des transitions 25 définissant les passages entre ces dits états et au moins un critère d'initialisation du modèle d'état, ledit critère d'initialisation correspondant à un état initial du modèle d'état, chaque transition et chaque critère d'initialisation étant fonction d'au moins un paramètre caractéristique susceptible d'être enregistré au cours du vol de l'aéronef. 30 Le procédé selon l'invention comprend en outre successivement les étapes suivantes : extraction des données de vol enregistrées, des données de vol relatives à des paramètres caractéristiques de l'aéronef ; calcul d'un critère d'initialisation à partir de données de vol relatives aux paramètres caractéristiques de l'aéronef pour détecter un instant initial à partir duquel les données de vol correspondent à un état initial du modèle d'états ; calcul d'une pluralité de transitions du modèle d'états à partir des données de vols relatives à des paramètres caractéristiques enregistrées après l'instant initial pour détecter des instants à partir desquels les données de vol relatives à des paramètres caractéristiques de l'aéronef correspondent à un changement d'état du modèle d'état ; découpage des données de vol en fonction des instants ainsi déterminés pour faire correspondre les données de vol enregistrées à des phases de vol. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - le calcul des transitions comprend après détection de l'état initial, au moins un calcul d'une transition du modèle d'état permettant de passer de l'état initial à un état dit état courant correspondant à une phase de vol. - le calcul des transitions comprend au moins un calcul d'une transition permettant de passer de l'état courant à un état postérieur audit état courant. - on détermine un intervalle de temps entre deux transitions pour déterminer la durée pendant laquelle les données de vol correspondent à un état du modèle d'état. - l'état initial du modèle d'état est l'aéronef en croisière ou l'aéronef en fin du vol. - le calcul d'une transition consiste à calculer un critère de décision fonction de données de vol relatives à au moins un paramètre caractéristique de l'aéronef. - on supprime les données de vol antérieures à l'instant à partir duquel les données de vol correspondent à un état initial. - les paramètres caractéristiques sont : accélération verticale, accélération horizontale, accélération longitudinale, l'assiette, la configuration des volets, la vitesse verticale et la vitesse horizontale, l'altitude barométrique, l'altitude radio, l'état du train d'atterrissage, le cap. - les états du modèle d'état sont : fin du vol, démarrage moteur, roulage de sortie, décollage, arrêt décollage, second segment, montée initiale, montée, descente, croisière, approche, remise des gaz, approche finale, atterrissage, touch and go, roulage d'entrée. L'invention concerne également un système d'analyse de données de vol, comprenant une unité de traitement adaptée pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une des revendications précédentes, et une unité de stockage pour stocker le modèle d'états.

Les avantages de l'invention sont multiples. Le découpage des données enregistrées est automatique alors qu'un découpage manuel des vols et des phases prendrait au moins cinq minutes par vol. Le découpage est robuste aux défauts d'enregistrement.

Les critères utilisés sont indépendants du type d'avion puisque les paramètres utilisés sont des paramètres génériques enregistrés sur tous les aéronefs. La précision dans le découpage est en outre accrue.30 PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre des étapes d'un procédé conforme à un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 illustre un modèle d'états conforme à un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 illustre un exemple de détermination d'une transition conforme à un mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Comme mentionné en introduction au cours d'au moins un vol d'un aéronef des données de vol sont enregistrées.

Ces données de vol correspondent à des paramètres de l'aéronef qui sont enregistrés. Il peut s'agir de la vitesse, de l'altitude, de la position des volets etc. Ces données enregistrées sont récupérées sous la forme d'une matrice dont chaque ligne correspond à des enregistrements des paramètres zo de l'aéronef au cours d'un vol. Afin d'associer les données de vol à des phases de vol, il convient de découper les données de vol enregistrées par phase de vol. Une fois découpées elles pourront être analysées de manière pertinente. 25 La figure 1 illustre un système d'analyse de données de vol conforme à un mode de réalisation de l'invention. Un tel système comprend une unité 10 de stockage, une unité 20 de traitement comprenant un processeur (non représente), une unité 30 d'affichage. L'unité 10 de stockage comprend une mémoire (non représentée) 30 pour stocker des données de vol issues d'enregistrements au cours de plusieurs vols d'un aéronef. Une telle unité 10 de stockage peut être formée par un disque dur ou SSD, ou tout autre moyen de stockage amovible et réinscriptible (clés USB, cartes mémoires etc.). L'unité 20 de traitement permet de mettre en oeuvre un procédé d'analyse de données de vol (voir ci-après). L'unité de stockage 10 peut être une mémoire ROM/RAM de l'unité 20 de traitement une clé USB, une carte mémoire. Une telle unité de traitement est par exemple un/des ordinateur(s), un/des processeur(s), un/des microcontrôleur(s), un/des micro-ordinateur(s), un/des automate(s) programmable(s), un/des circuit(s) intégré(s) spécifique(s) d'application, d'autres circuits programmables, ou d'autres dispositifs qui incluent un ordinateur tel qu'une station de travail. L'unité 30 d'affichage permet d'afficher le résultat du procédé notamment les données de vol découpées. Une telle unité d'affichage peut être par exemple un écran d'ordinateur, un moniteur, un écran plat, un écran plasma ou tout autre type de dispositif d'affichage de type connu.

En relation avec la figure 2, on décrit un procédé d'analyse de données de vol. Dans une première étape 100 on détermine un modèle d'états (ou machine à états) d'un vol. Une telle détermination peut être le chargement du modèle d'état dans l'unité 10 de stockage du système d'analyse.

La figure 3 illustre un tel modèle d'état. Ce modèle d'état est notamment stocké dans l'unité 10 de stockage du système d'analyse de données de vol de la figure 1. Un tel modèle d'états comprend plusieurs états E0, E0', El, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8, E9, El 0, El 1, E12, E13, E14, E15, E16.

Chaque état correspond à une phase de vol possible dans laquelle l'aéronef est susceptible d'être au cours d'un vol. Ces phases de vol sont : fin du vol E0 (en anglais, « end of flight »), démarrage moteur El (en anglais, « engine start »), roulage de sortie E2 (en anglais, « taxi out »), décollage E3 (en anglais, « take off »), arrêt décollage E4 (en anglais, « rejected take off »), second segment E5 (en anglais, « second segment »), montée initiale E6 (en anglais, « initial climb »), montée E7 (en anglais, « climb »), descente E8 (en anglais, « descent »), croisière E0' (en anglais, « cruise »), approche El 0 (en anglais, « approach »), remise des gaz E9 (en anglais, « go around »), approche finale El 1 (en anglais, « final approach »), atterrissage E12 (en anglais, « landing »), touche et repart E14 (en anglais, « touch and go »), roulage d'entrée El 5 (en anglais, « taxi in »). Pour des explications relatives aux différentes phases de vol on pourra se référer au document : Commercial Aviation Safety Team, International Civil Aviation Organization, « phase of flight definitions and usage notes », juin 2010. Le modèle d'état comprend des transitions T1, T2, T3, T4, T5, T6, T6, T8, T9, T10, T11, T12, T13, T14, T15, T16, T17, T18, T19, T20, T21, T22, T23, T24 définissant des passages entre les différents états. Le modèle d'état comprend également deux critères d'initialisation TO, TO' correspondant à un état initial E0, E0' du modèle d'états. Ces deux critères d'initialisation TO, TO' sont deux possibilités d'entrées dans le modèle d'états. Chaque transition et chaque critère d'initialisation est fonction d'au moins un paramètre caractéristique susceptible d'être enregistré au cours du zo vol de l'aéronef. Les paramètres caractéristiques sont de préférence des paramètres qui sont classiquement enregistrés dans la plupart des aéronefs. Ces paramètres sont (entre parenthèses la terminologie usuelle utilisée en aéronautique) : vitesse de rotation turbine (N2), débit de carburant du 25 moteur 1 (en anglais, « Fuel Flow 1»), débit de carburant du moteur 2 (en anglais, « Fuel Flow 2»), température de sortie des gaz (en anglais, « Exhaust Gaz Temperature », EGT), accélération verticale, accélération longitudinale, assiette (pitch), position du train d'atterrissage, cap (en anglais, « heading »), vitesse par rapport au sol, configuration des volets, vitesse 30 verticale, nombre de Mach, altitude barométrique, altitude radio.

Dans le cadre du procédé d'analyse, dans une seconde étape 200 on extrait à partir des données de vol enregistrées, des données de vol relatives à des paramètres caractéristiques de l'aéronef. Ces paramètres sont listés ci-dessus.

Afin de procéder au découpage des données de vol, dans une étape 300 on calcule un critère d'initialisation. En particulier, on va détecter à quel instant d'enregistrement, les données de vol correspondent à un état initial de l'aéronef. L'état initial du modèle d'état est l'aéronef est en croisière E0' ou l'aéronef est en fin du vol E0.

Cette étape 300 permet par exemple de supprimer les données de vol qui pourraient être relatives à un vol incomplet, c'est-à-dire en supprimant les données de vol antérieures à l'instant à partir duquel les données de vol correspondent à un état initial. De manière alternative, ces données peuvent aussi être analysées mais à d'autres fins car on ne peut leur associer de phases de vol. Puis, dans une étape 400 on va calculer plusieurs transitions du modèle d'états à partir des données de vols relatives à des paramètres caractéristiques enregistrées après l'instant initial pour détecter des instants à partir desquels les données de vol relatives à des paramètres caractéristiques de l'aéronef correspondent à un changement d'état du modèle d'état. En d'autres termes, une fois l'état initial détecté, on va détecter l'une des transitions possibles partant de cet état initial détecté. On répète ensuite cette phase de calcul des transitions de manière à traiter toute la durée d'enregistrement disponible. On note que le calcul des transitions consiste à calculer un critère de décision fonction de données de vol relatives à au moins un paramètre caractéristique de l'aéronef. A titre d'exemple, comme illustré sur la figure 3, si partant de l'état E0 30 on détecte une transition T5 on pourra conclure que l'aéronef se trouve à l'état E2.

Par conséquent par la détection d'une transition on peut déduire un intervalle de temps pendant lequel les données de vol correspondent à un état du modèle d'état. C'est donc à partir des détections de transition que l'on peut conclure que l'on change d'état. Le fait d'utiliser un modèle d'état permet d'éviter une recherche exhaustive. En effet, partant d'un état, un nombre limité de transitions est à détecter. Après la détection des transitions, dans une étape 500 on découpe les données de vol en fonction des instants ainsi déterminés pour faire correspondre les données de vol enregistrées à des phases de vol. Le procédé est exécuté à chaque seconde de l'enregistrement. Cependant certains paramètres sont acquis à des fréquences plus élevées ainsi une itération de l'algorithme pourra utiliser des valeurs de paramètres à des instants situés en dehors du pas d'exécution du procédé (1Hz) Comme on l'a déjà mentionné, les transitions sont fonction d'au moins un paramètre caractéristique de l'aéronef. Une transition peut être fonction d'un unique paramètre caractéristique. Dans ce cas, on calcule à partir des données de vol relatives à ce paramètre caractéristique la transition et on compare celle-ci à un seuil, par exemple, pour décider si la transition est détectée. Une transition peut être fonction de plusieurs paramètres caractéristiques. Dans ce cas, on traite les données de vol relatives à ces paramètres caractéristiques, on les combine et on compare le résultat à un seuil par exemple pour décider si la transition est détectée. A titre d'exemple pour calculer la condition de décollage (en anglais, « take off ») on utilisera quatre paramètres : le débit de carburant du moteur 1 pour détecter que le moteur 1 monte en puissance, le débit de carburant du moteur 2 pour détecter que le moteur 2 monte en puissance, la vitesse par rapport au sol pour détecter que l'aéronef est en mouvement, et l'accélération longitudinale pour détecter que l'aéronef est en phase d'accélération. Le calcul de la transition s'effectue vérifiant d'abord plusieurs paramètres et en associant un poids à chaque vérification.

Les paramètres vérifiés sont les suivants : - le moteur 1 monte en puissance si le paramètre relatif au débit de carburant du moteur 1 est à égal à une certaine valeur pendant au moins 3 secondes ; - le moteur 2 monte en puissance si le paramètre relatif au débit de carburant du moteur 1 est à égal à une certaine valeur pendant au moins 3 secondes ; - l'aéronef est en mouvement si la vitesse par rapport au sol est supérieure à 5 noeuds ; - l'aéronef accélère si l'accélération longitudinale est supérieure à 0,1g. Pour chaque vérification, si la condition est remplie on associe une valeur 1 si elle n'est pas remplie on associe une valeur nulle. La transition sera détectée si en faisant la somme des quatre conditions on obtient une valeur au moins égale à 3 (3 conditions sur 4 remplies) pour détecter que l'aéronef décolle.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé d'analyse de données de vol enregistrées au cours d'au moins un vol d'un aéronef, les données de vol comprenant des données relatives à 5 des paramètres caractéristiques du vol, le procédé comprenant une étape de détermination (10) d'un modèle d'états d'un vol comprenant plusieurs états (E0-E16, E0') chaque état correspondant à une phase de vol possible de l'aéronef, le modèle d'état comprenant des transitions (T1- 10 T19) définissant les passages entre ces dits états et au moins un critère d'initialisation (TO, TO') du modèle d'état, ledit critère d'initialisation (TO, TO') correspondant à un état initial (E0, E0') du modèle d'état, chaque transition et chaque critère d'initialisation étant fonction d'au moins un paramètre caractéristique susceptible d'être 15 enregistré au cours du vol de l'aéronef ; le procédé comprenant en outre successivement les étapes suivantes : extraction (20) des données de vol enregistrées, des données de vol relatives à des paramètres caractéristiques de l'aéronef ; calcul (30) d'un critère d'initialisation à partir de données de vol 20 relatives aux paramètres caractéristiques de l'aéronef pour détecter un instant initial à partir duquel les données de vol correspondent à un état initial du modèle d'états ; calcul (40) d'une pluralité de transitions du modèle d'états à partir des données de vols relatives à des paramètres caractéristiques 25 enregistrées après l'instant initial pour détecter des instants à partir desquels les données de vol relatives à des paramètres caractéristiques de l'aéronef correspondent à un changement d'état du modèle d'état ; découpage (50) des données de vol en fonction des instants ainsi 30 déterminés pour faire correspondre les données de vol enregistrées à des phases de vol.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le calcul des transitions comprend après détection de l'état initial, au moins un calcul d'une transition du modèle d'état permettant de passer de l'état initial à un état dit état courant correspondant à une phase de vol.
3. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le calcul des transitions comprend au moins un calcul d'une transition permettant de passer de l'état courant à un état postérieur audit état courant.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on détermine un intervalle de temps entre deux transitions pour déterminer la durée pendant laquelle les données de vol correspondent à un état du modèle d'état.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'état initial du modèle d'état est l'aéronef en croisière ou l'aéronef en fin du vol.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le calcul d'une transition consiste à calculer un critère de décision fonction de 20 données de vol relatives à au moins un paramètre caractéristique de l'aéronef.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on supprime les données de vol antérieures à l'instant à partir duquel les 25 données de vol correspondent à un état initial.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les paramètres caractéristiques sont : accélération verticale, accélération horizontale, accélération longitudinale, l'assiette, la configuration des volets, 30 la vitesse verticale et la vitesse horizontale, l'altitude barométrique, l'altitude radio, l'état du train d'atterrissage, le cap.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les états du modèle d'état sont : fin du vol, démarrage moteur, roulage de sortie, décollage, arrêt décollage, second segment, montée initiale, montée, descente, croisière, approche, remise des gaz, approche finale, atterrissage, touch and go, roulage d'entrée.
10. Système d'analyse de données de vol, comprenant une unité de traitement adaptée pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une des revendications précédentes, et une unité de stockage pour stocker le modèle Io d'états.