FR3007841A1 - Procede de detection d'une panne d'au moins un capteur present sur un aeronef, mettant en oeuvre une boucle baro-inertielle et systeme associe - Google Patents

Abstract

Le procédé comprend la mise en oeuvre d'une boucle baro-inertielle comportant les sous-étapes suivantes : * obtention d'une vitesse verticale calculée, puis d'une altitude baro-inertielle court terme (ZBICT), sur la base d'une double intégration d'une l'accélération verticale (AccZ) mesurée ; * élaboration d'au moins un paramètre intermédiaire de boucle (DZCT, CUMUC) ; sur la base d'un écart entre l'altitude baro-inertielle court terme (ZBICT) et l'altitude pression (Zp). Le procédé comporte les étapes suivantes : - observation d'au moins un paramètre de détection de panne (CUMUC2, DZBIC) obtenu à partir d'un desdits paramètres intermédiaires (CUMUC ; DZCT ; DZBIC) de la boucle baro-inertielle ; - détermination de la présence d'une panne sur un des capteurs de l'aéronef, sur la base de la valeur du paramètre de détection de panne (CUMUC2, DZBIC) observé.

Description

Procédé de détection d'une panne d'au moins un capteur présent sur un aéronef, mettant en oeuvre une boucle baro-inertielle et système associé La présente invention concerne un procédé de détection d'une panne d'au moins un capteur présent sur un aéronef, comportant les étapes suivantes : - mesure d'une accélération verticale; - mesure d'une altitude pression; - mise en oeuvre d'une boucle baro-inertielle dans un calculateur, la boucle comportant les sous-étapes suivantes : * obtention d'une vitesse verticale calculée, puis d'une altitude baro-inertielle court terme, sur la base d'une double intégration de l'accélération verticale mesurée ; * élaboration d'au moins un paramètre intermédiaire de boucle sur la base d'un écart entre l'altitude baro-inertielle court terme et l'altitude pression; * bouclage sur l'accélération verticale mesurée avant intégration, et/ou sur la vitesse verticale calculée après intégration, en fonction de la valeur d'au moins un paramètre intermédiaire. Un tel procédé est destiné à être mis en oeuvre dans un aéronef, en vue de fournir des informations de détection de panne à l'équipage de l'aéronef. Le pilotage et le guidage d'un aéronef, qu'il soit manuel ou automatique, nécessitent la fourniture d'informations précises sur différents paramètres de vol, tels que l'altitude, la vitesse air, la vitesse sol, l'attitude et l'inclinaison de l'aéronef. Ces paramètres de vol sont calculés à partir d'informations recueillies par des capteurs de mesure. La fiabilité des informations fournies sur les paramètres de vol est critique pour le bon déroulement du vol. En effet, ces paramètres sont utilisés non seulement directement par le pilote, lorsque celui-ci prend les commandes de l'aéronef, mais également par les calculateurs destinés au contrôle automatique de l'aéronef, notamment pour commander les commandes de vol électriques, les pilotes automatiques, ou les guidages automatiques. Il est donc essentiel que l'équipage de l'aéronef puisse déterminer le plus rapidement possible tout dysfonctionnement pouvant interférer sur le calcul des paramètres de vol. Une cause majeure de dysfonctionnements résulte des anomalies provenant des capteurs de mesure, qui fournissent alors des informations erronées au système. Parmi les principaux capteurs concernés pour le calcul des paramètres de vol, deux grandes familles se distinguent.

Une première famille concerne les capteurs de type « inertiel » qui participent notamment à l'élaboration de la vitesse sol. Ces capteurs sont typiquement les centrales inertielles et les systèmes de positionnement par satellite, comme les GPS. Une deuxième famille concerne les capteurs de type « anémométrique » qui participent notamment à l'élaboration de la vitesse air. Ces capteurs sont typiquement des sondes et des capteurs de pression, tels que des capteurs de pression statique ou dynamique, comme notamment les tubes de Pitot, et des capteurs de température. Des incidents et des accidents résultent directement ou indirectement d'anomalies sur les capteurs. Ces anomalies sont par exemple des erreurs d'attitude mesurée, des positions GPS erronées, des mesures de pression totale erronée. En particulier, le givrage des sondes de pression, dont les mesures sont la base de nombreuses architectures actuelles, est un phénomène impliqué dans de nombreux événements. Pour détecter la présence de pannes éventuelles sur les capteurs, il est connu par exemple de comparer les données provenant de plusieurs capteurs redondants, et de choisir par vote les données les plus fiables. En variante, la vraisemblance physique des paramètres, vis-à-vis d'un domaine vraisemblable de valeurs de chaque paramètre peut être mis en oeuvre. De telles méthodes de détection présentent cependant l'inconvénient de ne pas être robustes à un point commun de défaillance, par exemple à un givrage de tous les tubes de Pitot qui conduit à un ensemble de pressions totales cohérentes, vraisemblables, valides, mais fausses. D'autres méthodes détectent d'éventuels blocages par analyse du signal pneumatique ou par des dispositifs intégrés aux sondes. Cependant, tous les cas de pannes, notamment lors d'un givrage, ne sont pas forcément bien caractérisés, de sorte que les anomalies ne peuvent être que partiellement détectées, voire n'être pas détectées. Pour pallier ce problème, il est connu de comparer des paramètres anémométriques avec une référence indépendante, de type centrale à inertie ou GPS.

Cependant, cette comparaison ne permet pas de détecter spécifiquement des anomalies sur des capteurs précis ou sur des groupes de capteurs. Un but de l'invention est donc de disposer d'un procédé simple et efficace pour détecter des anomalies intervenant sur la voie verticale de l'aéronef, notamment sur les capteurs de mesure de pression statique.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes suivantes : - observation d'au moins un paramètre de détection de panne obtenu à partir d'un desdits paramètres intermédiaires de la boucle baro-inertielle ; - détermination de la présence d'une panne sur un des capteurs de l'aéronef, sur la base de la valeur du paramètre de détection de panne observé.

Le procédé selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible : - l'accélération verticale est mesurée par un capteur d'accélération ; - l'altitude pression est mesurée à l'aide d'un capteur de pression ; - l'étape de détermination comporte une comparaison entre la valeur du paramètre de détection de panne observé et un seuil prédéterminé donné ; - la boucle baro-inertielle comporte le calcul d'un premier paramètre intermédiaire représentatif de la différence entre l'altitude baro-inertielle court terme et l'altitude pression, et le calcul d'un deuxième paramètre intermédiaire représentatif du cumul d'un écart entre l'altitude baro-inertielle court terme et l'altitude pression sur plusieurs itérations de la boucle ; - la boucle comporte la détermination d'un gain de cumul de chaque écart entre l'altitude baro-inertielle court terme et l'altitude pression, le deuxième paramètre intermédiaire étant calculé en fonction du gain de cumul ; - le gain de cumul est un gain variable, le gain de cumul étant calculé en fonction de l'altitude baro-inertielle court terme et/ou d'une vitesse verticale obtenue par intégration de l'accélération verticale mesurée par le capteur d'accélération verticale ; - un premier paramètre de détection de panne est déterminé à partir du cumul d'un écart entre l'altitude baro-inertielle court terme et l'altitude pression sur plusieurs itérations de la boucle, la détermination du premier paramètre de détection de panne comprenant une diminution dudit cumul, avantageusement une remise à zéro dudit cumul, lorsqu'au moins une condition d'absence de détection d'anomalies est obtenue pendant un intervalle de temps déterminé ; - la condition d'absence de détection d'anomalies est obtenue lorsque le gain de cumul est inférieur à un seuil donné pendant l'intervalle de temps déterminé ; - la boucle baro-inertielle comporte la détermination d'un troisième paramètre intermédiaire, représentatif d'un écart entre l'altitude baro-inertielle court terme et l'altitude pression corrigée avec le deuxième paramètre intermédiaire ; - un deuxième paramètre de détection de panne est déterminé à partir du troisième paramètre intermédiaire, en étant avantageusement égal au troisième paramètre intermédiaire ; - il comporte l'observation simultanée du premier paramètre de détection de panne et du deuxième paramètre de détection de panne, et la détection de la présence d'une panne sur un des capteurs de l'aéronef, sur la base de la valeur d'au moins un desdits paramètres de détection de panne observé ; - l'étape de bouclage comprend une sous-étape de correction de l'accélération verticale avant intégration, par au moins une valeur de correction de base dépendant du troisième paramètre intermédiaire et d'au moins un gain de correction de base variable dans le temps, pour obtenir, après intégration, la vitesse verticale calculée, la boucle comprenant une sous-étape de correction de la vitesse verticale calculée par au moins une deuxième valeur de correction intermédiaire dépendant du troisième paramètre intermédiaire et d'au moins un gain de correction intermédiaire variable dans le temps, pour obtenir, après intégration, l'altitude baro-inertielle court terme ; - il comporte une sous-étape de compensation temporelle de l'altitude baro- inertielle court terme obtenue après intégration, le paramètre intermédiaire représentatif d'un écart entre l'altitude baro-inertielle court terme et l'altitude pression étant obtenu à partir de la différence entre l'altitude baro-inertielle court terme compensée temporellement, avec éventuellement l'application d'un gain de compensation et l'altitude pression ; - il comporte le déclenchement d'une alarme lorsque la présence d'une panne est détectée à l'étape de détermination de la présence d'une panne ; - le capteur d'accélération est inclus dans une centrale inertielle, l'étape de mesure d'une accélération verticale étant mise en oeuvre par un capteur d'accélération de la centrale inertielle, le calculateur étant inclus dans la centrale inertielle, la boucle de correction baro-inertielle étant mise en oeuvre dans un calculateur de la centrale inertielle - la boucle baro-inertielle comporte la détermination d'une altitude baro-inertielle long terme, sur la base d'au moins un desdits paramètres intermédiaires de boucle et de l'altitude baro-inertielle court terme, l'altitude baro-inertielle long terme étant calculée en fonction de l'altitude baro-inertielle court terme et du deuxième paramètre intermédiaire ; - aucun desdits paramètres intermédiaires n'est transmis à un calculateur d'un système d'affichage de paramètres de vol dans l'aéronef, tel qu'un afficheur de cockpit, et/ou à un calculateur d'un système de contrôle automatique et de navigation de l'aéronef, tel qu'un pilote automatique. L'invention a également pour objet un système de détection d'une panne d'au moins un capteur présent sur un aéronef, comprenant: - un ensemble de mesure d'une accélération verticale ; - un ensemble de mesure d'une altitude pression ; - un calculateur comportant un ensemble de mise en oeuvre d'une boucle baroinertielle, l'ensemble de mise en oeuvre comprenant : * un module obtention d'une vitesse verticale calculée, puis d'une altitude baro- inertielle court terme, sur la base d'une double intégration de l'accélération verticale obtenue à partir de l'ensemble de mesure d'une accélération verticale ; * un module d'élaboration d'au moins un paramètre intermédiaire de boucle sur la base d'un écart entre l'altitude baro-inertielle court terme et l'altitude pression obtenue à partir de l'ensemble de mesure d'une altitude pression ; * un module de bouclage sur l'accélération verticale mesurée, avant intégration, et/ou sur la vitesse verticale calculée après intégration, en fonction de la valeur d'au moins un paramètre intermédiaire ; caractérisée en ce qu'il comporte : - un ensemble d'observation d'au moins un paramètre de détection de panne obtenu à partir d'au moins un desdits paramètres intermédiaires de la boucle baro- inertielle, - un ensemble de détermination de la présence d'une panne sur un des capteurs de l'aéronef, sur la base de la valeur du paramètre de détection de panne observé. Le système selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible : - l'ensemble de mesure d'une accélération verticale comporte au moins un capteur d'accélération ; - l'ensemble de mesure d'une altitude pression comprend un capteur de pression ; - une centrale inertielle, le capteur d'accélération et le calculateur étant inclus dans la centrale inertielle ; - un module de détermination d'une altitude baro-inertielle long terme sur la base d'au moins un paramètre intermédiaire et de l'altitude baro-inertielle court terme. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue d'un diagramme illustrant schématiquement un premier système de détection pour la mise en oeuvre d'un premier procédé selon l'invention ; - la figure 2 est une vue synoptique fonctionnelle des étapes du procédé selon l'invention ; - la figure 3 est une vue synoptique fonctionnelle des sous-étapes de la boucle de correction baro-inertielle mise en oeuvre dans le procédé selon l'invention ; - la figure 4 est un diagramme illustrant le principe de détection de panne mis en oeuvre par le procédé selon l'invention ; - les figures 5 à 8 illustrent un exemple d'une boucle de calcul des gains variables mise en oeuvre dans le procédé selon l'invention ; - la figure 9 représente des graphes de l'altitude, et de paramètres de détection de panne calculés dans le procédé selon l'invention, lors d'une perturbation de pression statique en palier ; - la figure 10 est une vue analogue à la figure 9, pour un blocage de pression statique en montée. Un premier procédé de détection de panne selon l'invention est mis en oeuvre à l'aide d'un système de détection 10, représenté schématiquement sur la figure 1. Le système 10 est disposé dans un aéronef 12 civil ou militaire, muni d'une centrale inertielle 14, d'un système 15 d'affichage de données de pilotage, raccordé à la centrale inertielle 14, et d'un système 17 de contrôle automatique et de navigation de l'aéronef. Comme illustré par la figure 1, le système 10 comporte la centrale inertielle 14, un ensemble 16 de mesure d'une altitude pression distincte de l'altitude déterminée par la centrale inertielle 14, et, selon l'invention, un élément 18 de détection de panne, raccordé à la centrale inertielle 14. L'ensemble de mesure 16 comporte au moins un capteur 26 de mesure d'une pression statique autour de l'aéronef. Il comporte un ensemble 29 de traitement des données provenant d'un capteur 26, propre à calculer au moins une altitude pression, indépendante de l'altitude fournie par la centrale inertielle 14. D'une manière connue, la centrale inertielle 14 comporte une pluralité de capteurs 30, 32 de précision métrologique, et un calculateur 34 accordé aux capteurs 30, 32, propre à exploiter les données provenant des capteurs 30, 32 pour fournir des paramètres de position, de vitesse, et d'attitude exploitables pour le pilote de l'aéronef. Parmi les capteurs 30, 32, la centrale inertielle 14 comporte en particulier plusieurs gyromètres 30, par exemple trois. Les gyromètres 30 fournissent des valeurs de vitesse de rotation angulaire autour de leurs axes, afin de déterminer chacun une composante du vecteur vitesse angulaire (notamment vitesse de tangage, de roulis, ou de lacet).

La centrale inertielle 14 comporte en outre plusieurs accéléromètres 32, par exemple trois, fournissant des valeurs représentatives d'accélération selon des axes de l'aéronef 12. Au moins un accéléromètre 32 est apte à mesurer une valeur représentative d'une accélération verticale AccZ de l'aéronef, prise suivant un axe vertical géographique D'une manière générale, le calculateur 34 de la centrale à inertie 14 est propre à déterminer à des instants t successifs, à une fréquence donnée par exemple comprise entre 1 Hz et 100 Hz, des données numériques de position géographique (latitude, longitude, altitude), de vitesse géographique, et des attitudes de l'aéronef en cap, en roulis, et en tangage, à partir d'indications fournies par les accéléromètres 32 et par les gyromètres 30. Parmi les fonctionnalités du calculateur 34, celui-ci comporte un ensemble logiciel 36 de mise en oeuvre d'une boucle de correction baro-inertielle, propre à déterminer une altitude baro-inertielle long terme ZBILT et une altitude baro-inertielle court-terme ZBICT, sur la base de l'accélération verticale AccZ mesurée à l'aide du capteur d'accélération 32, et d'une correction fondée sur l'altitude pression Zp provenant de l'ensemble 16. L'altitude baro-inertielle long terme ZBILT et l'altitude baro-inertielle court-terme ZBICT sont des informations fournies aux calculateurs du système d'affichage 15, et aux calculateurs du système 17 de contrôle automatique et de navigation de l'aéronef.

En référence aux figures 1 et 4, pour mettre en oeuvre la boucle baro-inertielle, l'ensemble logiciel de mise en oeuvre 36 comporte un module logiciel 38 d'obtention d'une vitesse verticale calculée Vz, puis d'une altitude baro-inertielle court terme ZBICT, sur la base d'une double intégration de l'accélération verticale AccZ obtenue à partir du capteur d'accélération 32.

L'ensemble 36 comporte en outre un module logiciel 40 d'élaboration d'au moins un paramètre intermédiaire DZCT, CUMUC, DZBIC sur la base d'un écart entre l'altitude baro-inertielle court terme ZBICT, et l'altitude pression Zp. Il comporte en outre un module logiciel 42 de détermination de l'altitude baroinertielle long terme ZBILT, sur la base d'au moins un paramètre intermédiaire CUMUC et de l'altitude baro-inertielle court terme ZBICT. L'ensemble 36 comporte également un module logiciel 44 de correction de l'accélération verticale mesurée AccZ, avant intégration, et/ou de la vitesse verticale Vz calculée après intégration, en fonction de la valeur d'au moins un paramètre intermédiaire DZBIC et d'une pluralité de gains variables K3 à K5, calculés par une boucle de détermination des gains.

Dans cet exemple, le module 40 est propre à calculer, à chaque instant t, un premier paramètre intermédiaire constitué par une différence DZCT entre l'altitude baroinertielle court terme ZBICT compensée temporellement et l'altitude pression Zp, puis à élaborer un deuxième paramètre intermédiaire CUMUC représentatif du cumul dans le temps de la différence DZCT, en fonction d'un gain de cumul variable K2, calculé par la boucle de détermination des gains. Le module 40 comporte à cet effet un compensateur 46 à gain variable K1, propre à traiter l'altitude baro-inertielle court terme ZBICT obtenue à chaque instant t par le module 38, pour la caler temporellement et en intensité avec l'altitude pression Zp mesurée par l'ensemble de mesure 16. Le module 40 est en outre propre à élaborer, à chaque instant t, un troisième paramètre intermédiaire DZBIC, représentatif d'un écart entre l'altitude baro-inertielle court terme ZBICT et l'altitude pression Zp, corrigé à l'aide du deuxième paramètre intermédiaire CUMUC.

Selon l'invention, l'élément de détection de panne 18 comporte un ensemble logiciel 50 d'élaboration et d'observation d'au moins un paramètre de détection de panne CUMUC2, DZBIC, issu d'au moins un paramètre intermédiaire DZCT, CUMUC, DZBIC calculé dans la boucle baro-inertielle par l'ensemble de mise en oeuvre 36. L'élément 18 comporte en outre un ensemble logiciel 52 de détermination de la présence d'une panne sur au moins un des capteurs 32, 26 de l'aéronef 12, sur la base de la valeur d'au moins un paramètre de détection de panne observé CUMUC2, DZBIC, et avantageusement, un ensemble 54 de déclenchement d'une alarme lorsqu'une panne est détectée par l'ensemble de détermination 52. Un premier procédé de détection d'une panne selon l'invention va maintenant être décrit. Comme illustré par les figures 2 et 4, ce procédé comporte une étape 60 de mesure, à chaque instant t, d'une accélération verticale AccZ par un capteur d'accélération 32 de la centrale inertielle 14, et une étape 62 de mesure d'une altitude pression Zp, sur la base de données reçues d'un capteur 26 de l'ensemble de mesure 16, qui est ici par exemple un capteur de pression 26. Le procédé comporte en outre une étape 64 de mise en oeuvre de la boucle de correction baro-inertielle par l'ensemble de mise en oeuvre 36 présent dans le calculateur 34, afin d'obtenir une altitude baro-inertielle long terme ZBILT et une altitude baroinertielle court-terme ZBICT fournie à un calculateur du système d'affichage 15 et un calculateur du système de commande automatique et de navigation 17 de l'aéronef 12.

Le procédé comporte en outre une étape 66 d'élaboration et d'observation d'au moins un paramètre de détection de panne CUMUC2, DZBIC, obtenu à l'aide d'au moins un paramètre intermédiaire DZCT, CUMUC, DZBIC élaboré dans la boucle de correction baro-inertielle et une étape 68 de détermination de la présence d'une panne sur la base de la valeur d'au moins un paramètre de détection de panne observé CUMUC2, DZBIC. Lorsqu'une panne est effectivement observée, le procédé comporte avantageusement une étape 70 de déclenchement d'une alarme. À l'étape 60, une accélération verticale AccZ est mesurée par le capteur d'accélération verticale 32 à des instants t1 successifs, par exemple à une fréquence comprise entre 1 Hz et 100 Hz. Cette accélération verticale AccZ est compensée de l'accélération de Coriolis et de la gravité. De même, à l'étape 62, une altitude pression Zp est élaborée par l'ensemble 29, à des instants t2 successifs, par exemple une fréquence comprise entre 1 Hz et 100 Hz, à partir des mesures des capteurs 26.

Dans tout ce qui suit, le capteur utilisé pour déterminer l'altitude pression est le capteur de pression 26. La figure 3 illustre les différentes sous-étapes 80 à 86 de l'étape 66 de mise en oeuvre de la boucle baro-inertielle par l'ensemble de mise en oeuvre 36 du calculateur 34. Les différentes sous-étapes 80 à 86 sont répétées à chaque itération de la boucle.

Lors de la sous-étape 80, et comme illustré sur la figure 4, une vitesse verticale calculée VZ, puis d'une altitude baro-inertielle court terme ZBICT, sont obtenues par le module 38 sur la base d'une double intégration de l'accélération verticale AccZ mesurée à l'étape 60 à chaque instant t1. À cet effet, l'accélération AccZ mesurée est tout d'abord corrigée d'au moins une valeur de correction de base VCB1, VCB2 élaborée lors d'une étape de correction 86 de l'itération précédente. L'accélération corrigée est ensuite intégrée pour obtenir une vitesse verticale calculée VZ. La vitesse verticale calculée VZ est également corrigée d'au moins une valeur de correction intermédiaire VCI élaborée lors d'une étape de correction 86 d'une itération précédente de la boucle baro-inertielle. La vitesse verticale corrigée est ensuite intégrée pour obtenir l'altitude baroinertielle court terme ZBICT. Lors de l'étape 82, et comme illustré sur la figure 4, au moins un paramètre intermédiaire, avantageusement trois paramètres intermédiaires DZCT, CUMUC, DZBIC sont élaborés par le module 40, sur la base d'un écart entre l'altitude baro-inertielle court terme ZBICT, et de l'altitude pression Zp. À cet effet, un premier paramètre intermédiaire, à savoir une différence DZCT compensée temporellement, est calculé sur la base de l'altitude baro-inertielle court terme ZBICT, et l'altitude pression Zp. Un compensateur temporel 46 mis en oeuvre dans le module logiciel 40 est utilisé pour recaler la valeur calculée de l'altitude baro-inertielle court terme ZBICT résultant de la mesure de l'accélération verticale AccZ à un instant t1, avec une altitude pression Zp résultant de la mesure effectuée par le capteur 26 au même instant t1.

Cette compensation permet de corriger le décalage éventuel entre le temps nécessaire pour effectuer la double intégration de l'accélération verticale AccZ obtenue à partir de la mesure du capteur 32 et le temps nécessaire pour élaborer l'altitude pression Zp à partir de la mesure du capteur 26. Par ailleurs, un gain variable K1 de compensation est appliqué à l'altitude baro- inertielle court terme ZBICT pour engendrer l'altitude baro-inertielle court terme compensée temporellement. La différence DZCT entre l'altitude baro-inertielle court terme compensée temporellement et l'altitude pression Zp est ensuite déterminée. Puis, le deuxième paramètre intermédiaire CUMUC est déterminé. Comme on le verra plus bas, le deuxième paramètre intermédiaire CUMUC est ici représentatif du cumul pondéré des différences successives DZCT entre l'altitude baro-inertielle court terme ZBICT compensée temporellement et l'altitude pression Zp. Pour la pondération, un gain variable K2 de cumul est appliqué à chaque différence DZCT pour obtenir une différence pondérée.

La différence pondérée est ajoutée au cumul des différences pondérées obtenues lors des précédentes itérations, pour obtenir le deuxième paramètre intermédiaire CUMUC. Ceci constitue une intégration. Le deuxième paramètre intermédiaire CUMUC est ainsi représentatif du cumul des écarts entre l'atmosphère mesurée et l'atmosphère standard. Ces écarts sont d'une part représentatifs de l'écart naturel entre l'atmosphère du jour et l'atmosphère standard, et d'autre part, sont représentatifs des anomalies de mesure de l'atmosphère du jour. Le troisième paramètre intermédiaire DZBIC est calculé à partir de la différence DZCT et du deuxième paramètre intermédiaire CUMUC. En particulier, DZBIC est égal à la différence DZCT-CUMUC.

Lors de la sous-étape 84, une altitude baro-inertielle long terme ZBLIT est déterminée sur la base de l'altitude baro-inertielle court terme ZBICT et du deuxième paramètre intermédiaire CUMUC. En particulier, ZBILT est égal à la différence ZBICT-CUMUC.

Puis, lors de la sous-étape de correction 86, au moins une valeur de correction de base VCB1, VCB2 de l'accélération verticale AccZ et au moins une valeur de correction intermédiaire VCI de la vitesse verticale Vz sont calculées sur la base du troisième paramètre intermédiaire DZBIC. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, un gain variable de correction intermédiaire K3 est appliqué au troisième paramètre intermédiaire DZBIC pour constituer la valeur de correction intermédiaire VCI appliquée à la vitesse verticale VZ obtenue après intégration. En particulier, VCI est égal au produit K3 x DZBIC et VZ corrigé est égal à la différence VZ - VCI .

Par ailleurs, un premier gain variable de correction de base K4 est appliqué au troisième paramètre intermédiaire DZBIC pour constituer une première valeur de correction intermédiaire VCB1 appliquée à l'accélération verticale AccZ avant intégration. En particulier, VCB1 est égal au produit K4 x DZBIC. Par ailleurs, un deuxième gain variable de correction de base K5 est appliqué au troisième paramètre intermédiaire DZBIC. La valeur obtenue est ensuite intégrée pour constituer une deuxième valeur de correction intermédiaire VCB2 appliquée à l'accélération verticale AccZ, avant intégration de cette accélération. En particulier, VCB2 est égal à la valeur intégrée de K5 x DZBIC et AccZ corrigé est égal à AccZ-VCB1-VCB2.

Les gains variables K1 à K5 sont calculés par une boucle de détermination des gains, mise en oeuvre dans l'ensemble 36, et représentée par exemple sur les figures 5 à 7. La boucle de détermination des gains comporte, pour chaque itération, une phase d'initialisation 100 représentée sur la figure 5, une phase 102 de calcul de variables intermédiaires CVC1, DTSER2, CVCA, illustrée par la figure 6, et une phase 104 de calcul des gains variables K1 à K5, sur la base des variables intermédiaires CVC1, DTSER2, CVCA, illustrée par la figure 7. Lors de la phase d'initialisation 100, les valeurs de l'altitude baro-inertielle court terme ZBICT et de la vitesse verticale Vz obtenues lors de la sous-étape 80 sont reportées (diagramme 106).

Une variable de départ DTSER est initialisée à partir d'une variable intermédiaire DTSER2 obtenue lors d'une itération précédente, par intégration de cette variable intermédiaire DTSER2. En fonction de la valeur ZBICT, et de conditions logiques prédéterminées, une série d'interrupteurs K1_1 à K1_4 sont initialisés, comme illustré sur le diagramme 108. Par exemple, si ZBICT est inférieur à une valeur déterminée, par exemple 10 000, l'interrupteur K1_1 est activé. Lors de la phase 102, une première variable intermédiaire CVC1 est calculée à partir de VZ, et à partir de plusieurs constantes FVZR1 et FVRZ2, comme illustré sur le diagramme 110. Dans cet exemple, le carré de VZ est calculé, puis est ajouté à une constante FVZR2. L'autre constante FVZR1 est divisée par la somme obtenue, pour donner la première variable intermédiaire CVC1. Puis, une deuxième variable intermédiaire DTSER2 est calculée à partir de VZ, de DTSER et de constantes qui sont ici toutes égales à 1. En fonction des valeurs de VZ et de DTSER, et par comparaison de ces valeurs à des seuils prédéfinis, un incrément INCREM ou un décrément DECREM sont calculés suivant les diagrammes 112 et 114. La valeur d'une deuxième variable intermédiaire DTSER2 est ensuite calculée suivant le diagramme 116, sur la base de DTSER et de l'incrément INCREM ou du décrément DECREM éventuel calculé suivant les diagrammes 112 et 114. En particulier, suivant les valeurs de DECREM et INCREM (par exemple >0.5 ou <0.5), DTSER2 vaut DTSER, DTSER+1 ou DTSER-1. Puis, une troisième variable intermédiaire CVCA est calculée à partir de la première variable intermédiaire CVC1, à partir de la deuxième variable intermédiaire DTSER2, et à partir de constantes, comme illustré par le diagramme 118. Dans un exemple, DTSER2 est divisé par une constante TMAX, le résultat étant alors multiplié par lui-même pour former un produit. La première variable intermédiaire CVC1 est soustraite d'une autre constante, ici égale à 1, le résultat étant multiplié par le produit précédent, avant d'être ajouté à la première variable intermédiaire CVC1 pour obtenir la troisième variable intermédiaire CVCA. Lors de la phase 104, la valeur du gain variable de compensation K1 est calculée dans le diagramme 120, sur la base des valeurs d'interrupteurs K1_1 à K1_4 déterminées lors de la phase d'initialisation 108 et de constantes Cl à C5.

Les valeurs des constantes sont par exemple les suivantes : - Cl = 2,46202856 - C2 = 3,67428159 - C3 = 5,0014233 - C4 = 6,7145272 - C5= 5,8222268 Pour chacune des boîtes pilotées par les interrupteurs K1_1 à K1_4 sur le diagramme 120 de la figure 7, lorsque la valeur de l'interrupteur est supérieure une constante donnée, par exemple égal à 0,5, la sortie vaut la valeur de la constante située à l'entrée supérieure, alors que dans le cas contraire, la sortie vaut la valeur de la constante située à l'entrée inférieure.

La valeur des gains variables K2 à K5 est également déterminée sur la base de la troisième variable intermédiaire CVCA et de constantes spécifiques, suivant les diagrammes 122 à 128. Par ailleurs, la deuxième variable intermédiaire DTSER2 est intégrée à l'aide d'un bouclage visible sur la figure 8 pour obtenir la valeur de la variable initiale de départ DTSER1 à utiliser lors d'une itération ultérieure de la boucle. À l'étape 68 d'élaboration et d'observation, au moins un paramètre de détection de panne CUMUC2, DZBIC est élaboré et est observé par l'ensemble d'élaboration et d'observation 50. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, un premier paramètre de détection de panne CUMUC2 est obtenu de manière analogue au deuxième paramètre intermédiaire CUMUC en cumulant des informations représentatives des écarts entre l'atmosphère mesurée et l'atmosphère standard. Pour limiter les anomalies de mesures qui résultent par exemple d'un cumul d'écarts d'atmosphère ou de petites erreurs de mesure lors des variations d'altitude (phases pendant lesquelles le gain de contrôle K2 du deuxième paramètre intermédiaire CUMUC est fort), ou qui résultent du cumul de la même source d'erreur pendant de petites mais nombreuses variations d'altitude de faible amplitude lors d'un palier, le premier paramètre de détection de panne CUMUC2 est conçu pour diminuer lorsque le vol est stable et lorsqu'aucune anomalie n'a été détectée.

Dans un exemple, la valeur du paramètre de détection de panne CUMUC2 est calculée d'une manière analogue à celle du deuxième paramètre intermédiaire CUMUC, en accumulant successivement les valeurs de la différence DZCT entre l'altitude baroinertielle court terme ZBICT compensée temporellement, et l'altitude pression Zp. Toutefois, à la différence du deuxième paramètre intermédiaire CUMUC, le premier paramètre de détection de panne CUMUC2 est diminué, et est avantageusement remis à zéro lorsqu'au moins une condition d'absence de détection d'anomalies est obtenue pendant un intervalle de temps T déterminé. Par exemple, le premier paramètre de détection de panne CUMUC2 est remis à zéro dès que le gain variable de cumul K2 est inférieur à une valeur prédéterminée donnée pendant un temps donné. Dans un exemple particulier, lorsque le gain variable de cumul K2 est inférieur à 0,1 pendant 20 secondes, la valeur du premier paramètre de détection de panne CUMUC2 est remise à zéro. Par ailleurs, un deuxième paramètre de détection de panne DZBIC est également élaboré et observé par l'ensemble 50. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, le deuxième paramètre de détection de panne DZBIC est égal au troisième paramètre intermédiaire DZBIC. Ce paramètre est représentatif de la cohérence entre les mesures inertielles obtenues à partir du capteur 32 et les mesures externes, notamment barométriques obtenues à partir d'un capteur 26 pendant les phases de vol en palier. Durant ces phases de vol, l'altitude est sensiblement stable. Dans un exemple, on compare la valeur du gain variable de cumul K2 avec une valeur seuil prédéterminée. Une phase de vol en palier est définie lorsque la valeur du gain variable de cumul K2 est inférieure à la valeur seuil prédéterminée. Au contraire, une phase de vol ascendant ou descendant est définie lorsque la valeur du gain variable de cumul K2 est supérieure à la valeur seuil prédéterminée. Ensuite, lors de l'étape 68, une détection de panne est effectuée sur la base du paramètre de détection de panne CUMUC2 observé à l'étape 66. Dans un mode de réalisation particulier, le paramètre de détection de panne CUMUC2 est comparé à un premier seuil prédéterminé donné. Lorsque la valeur du paramètre de détection de panne CUMUC2 est inférieure à la valeur du seuil prédéterminé associé à ce paramètre, aucune panne n'est détectée. Lorsque la valeur du paramètre de détection de panne CUMUC2 est supérieure à la valeur du seuil prédéterminé associé à ce paramètre, une panne est détectée.

Simultanément, le paramètre de détection de panne DZBIC est comparé à un deuxième seuil prédéterminé donné. Lorsque la valeur du paramètre de détection de panne DZBIC est inférieure à la valeur du seuil prédéterminé associé à ce paramètre, aucune panne n'est détectée. Lorsque la valeur du paramètre de détection de panne DZBIC est supérieure à la valeur du seuil prédéterminé associé à ce paramètre, une panne est détectée.

Lorsqu'une panne est détectée sur l'un au moins des paramètres de détection de panne CUMUC2, DZIBC, une alarme est activée à l'étape 70. Cette alarme est liée à un capteur de la voie verticale, bien qu'elle ne cible pas de capteur en particulier. Cependant, le pilote est invité à vérifier les paramètres de base, par comparaison avec un instrument indépendant ou par observation de l'environnement. Dans une variante avantageuse, pour éviter les fausses alarmes, un filtrage et/ou une hystérésis sont appliqués à chacun des paramètres de détection de panne CUMUC2, DZBIC pour éviter le déclenchement d'une alarme intempestive. Les paramètres de détection de panne CUMUC2, DZIBC, sont observés simultanément. Cependant, ces paramètres sont complémentaires, puisqu'ils permettent de détecter des anomalies respectivement lors d'une phase de variation d'altitude ou lors d'une phase de vol en palier. Dans une autre variante, la valeur du paramètre de détection de panne CUMUC2 est diminuée, avantageusement remise à zéro en fonction de l'évolution de la vitesse verticale ou d'un autre paramètre représentatif des évolutions verticales de l'aéronef. Dans encore une autre variante, le capteur 32 d'accélération verticale AccZ du système 10 est indépendant de la centrale inertielle 14, le système 10 ne comprenant pas dans ce cas la centrale inertielle 14, mais juste un calculateur 34 analogue à celui décrit plus haut.

Dans encore une autre variante, au moins un paramètre de détection de panne est obtenu à partir du deuxième paramètre intermédiaire CUMUC. Dans une autre variante, l'altitude pression Zp est mesurée par un capteur laser, tel qu'un capteur anémo-laser Le procédé selon l'invention est mis en oeuvre de manière analogue à ce qui a été décrit plus haut. Un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention pendant une phase de vol en paliers est illustré par la figure 9. Lors de cette phase, et jusqu'à environ 250 secondes, le capteur de mesure de pression statique 26 fonctionne correctement.

Chacun des paramètres de détection de panne CUMUC2, DZBIC présente une valeur sensiblement nulle. Aucune panne n'est détectée. Vers 250 secondes, le capteur de pression statique 26 subit un dysfonctionnement qui se traduit immédiatement par des signaux erronés sur l'altitude baro-inertielle court terme ZBICT et sur l'altitude baro-inertielle long terme ZBILT.

Comme illustré sur la courbe du bas de la figure 9, le deuxième paramètre de détection de panne DZBIC augmente en valeur et franchit le seuil de détection. La panne est détectée quasiment immédiatement. Dans l'exemple de la figure 10, l'aéronef 12 présente une phase de variation d'altitude à partir du temps égal à 200 secondes. Jusqu'à un temps égal environ à 275 secondes, le capteur de pression statique 26 fonctionne normalement. La valeur de chaque paramètre de détection de panne CUMUC2, DZBIC est sensiblement nulle. Aucune panne n'est détectée. À partir du temps égal à 275 secondes, un bouchage se produit sur le capteur de pression statique 26. Ce bouchage perturbe immédiatement l'altitude baro-inertielle court terme ZBICT et l'altitude baro-inertielle long terme ZBILT. Comme illustré par la courbe du milieu de la figure 10, le premier paramètre de détection de panne CUMUC2 augmente immédiatement en valeur et franchit le seuil de détection. La panne est détectée quasiment immédiatement.

Le système de détection 10 selon l'invention, et le procédé mis en oeuvre à l'aide du système 10 permettent donc de détecter très rapidement et de manière fiable une panne intervenant sur la voie verticale de l'aéronef, par exemple au niveau d'un capteur de pression statique, ou d'un accéléromètre vertical. Le procédé est particulièrement simple à mettre en oeuvre, puisqu'il utilise de manière avantageuse des paramètres intermédiaires DZCT, CUMUC, DZBIC présents dans la boucle baro-inertielle, qui de manière surprenante autorisent la détection de panne. Contrairement à l'altitude baro-inertielle long terme ZBILT ou à l'habitude baroinertielle court terme ZBICT obtenues en sortie de la boucle, aucun des paramètres intermédiaires DZCT, CUMUC, DZBIC de la boucle baro-inertielle utilisés pour élaborer des paramètres de détection de panne CUMUC2, DZBIC n'est normalement transmis aux calculateurs des systèmes d'affichage 17 ou des systèmes de contrôle 19 de l'aéronef 12. L'invention qui vient d'être décrite montre que d'une manière surprenante, ces paramètres intermédiaires sont une base très utile pour engendrer des paramètres de détection de panne qui détectent de manière quasi-immédiate et précise une défaillance sur un capteur de la voie verticale.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1.- Procédé de détection d'une panne d'au moins un capteur (32 ; 26) présent sur un aéronef (12), comprenant les étapes suivantes : - mesure d'une accélération verticale (AccZ) ; - mesure d'une altitude pression (Zp) ; - mise en oeuvre d'une boucle baro-inertielle dans un calculateur (34), la boucle comportant les sous-étapes suivantes : * obtention d'une vitesse verticale calculée (Vz), puis d'une altitude baro-inertielle court terme (ZBICT), sur la base d'une double intégration de l'accélération verticale (AccZ) mesurée ; * élaboration d'au moins un paramètre intermédiaire de boucle (DZCT, CUMUC, DZBIC) sur la base d'un écart entre l'altitude baro-inertielle court terme (ZBICT) et l'altitude pression (Zp) ; * bouclage sur l'accélération verticale mesurée (AccZ), avant intégration, et/ou sur la vitesse verticale calculée (Vz) après intégration, en fonction de la valeur d'au moins un paramètre intermédiaire (DZBIC) ; caractérisée en ce que le procédé comporte les étapes suivantes : - observation d'au moins un paramètre de détection de panne (CUMUC2, DZBIC) obtenu à partir d'un desdits paramètres intermédiaires (CUMUC ; DZCT ; DZBIC) de la boucle baro-inertielle ; - détermination de la présence d'une panne sur un des capteurs de l'aéronef, sur la base de la valeur du paramètre de détection de panne (CUMUC2, DZBIC) observé.
2. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de détermination comporte une comparaison entre la valeur du paramètre de détection de panne observé (CUMUC2, DZBIC) et un seuil prédéterminé donné.
3. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la boucle baro-inertielle comporte le calcul d'un premier paramètre intermédiaire (DZCT) représentatif de la différence entre l'altitude baro-inertielle court terme (ZBICT) et l'altitude pression (Zp), et le calcul d'un deuxième paramètre intermédiaire (CUMUC) représentatif du cumul d'un écart entre l'altitude baro-inertielle court terme (ZBICT) et l'altitude pression (Zp) sur plusieurs itérations de la boucle.
4. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la boucle comporte la détermination d'un gain de cumul (K2) de chaque écart entre l'altitude baro-inertielle court terme (ZBICT) et l'altitude pression (Zp), le deuxième paramètre intermédiaire (CUMUC) étant calculé en fonction du gain de cumul (K2).
5. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le gain de cumul (K2) est un gain variable, le gain de cumul (K2) étant calculé en fonction de l'altitude baroinertielle court terme (ZBICT) et/ou d'une vitesse verticale (VZ) obtenue par intégration de l'accélération verticale (AccZ) mesurée par le capteur d'accélération verticale (32).
6. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'un premier paramètre de détection de panne (CUMUC2) est déterminé à partir du cumul d'un écart (DZCT) entre l'altitude baro-inertielle court terme (ZBICT) et l'altitude pression (Zp) sur plusieurs itérations de la boucle, la détermination du premier paramètre de détection de panne (CUMUC2) comprenant une diminution dudit cumul, avantageusement une remise à zéro dudit cumul, lorsqu'au moins une condition d'absence de détection d'anomalies est obtenue pendant un intervalle de temps déterminé.
7. 7.- Procédé selon la revendication 6, prise en combinaison avec la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la condition d'absence de détection d'anomalies est obtenue lorsque le gain de cumul (K2) est inférieur à un seuil donné pendant l'intervalle de temps déterminé.
8. 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la boucle baro-inertielle comporte la détermination d'un troisième paramètre intermédiaire (DZBIC), représentatif d'un écart (DZCT) entre l'altitude baro-inertielle court terme (ZBICT) et l'altitude pression (Zp) corrigée avec le deuxième paramètre intermédiaire (CUMUC).
9. 9.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un deuxième paramètre de détection de panne (DZBIC) est déterminé à partir du troisième paramètre intermédiaire (DZBIC), en étant avantageusement égal au troisième paramètre intermédiaire (DZBIC).
10. 10. - Procédé selon la revendication 9, prise en combinaison avec la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte l'observation simultanée du premier paramètre de détection de panne (CUMUC2) et du deuxième paramètre de détection de panne (DZIBC), et la détection de la présence d'une panne sur un des capteurs de l'aéronef, sur la base de la valeur d'au moins un desdits paramètres de détection de panne (CUMUC2, DZIBC) observé.
11. 11.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 10, caractérisé en ce que l'étape de bouclage comprend une sous-étape de correction de l'accélération verticale (AccZ) avant intégration, par au moins une valeur de correction de base (VCB) dépendant du troisième paramètre intermédiaire (DZBIC) et d'au moins un gain de correction de base (K4, K5) variable dans le temps, pour obtenir, après intégration, lavitesse verticale calculée (VZ), la boucle comprenant une sous-étape de correction de la vitesse verticale calculée (VZ) par au moins une deuxième valeur de correction intermédiaire (VCI) dépendant du troisième paramètre intermédiaire (DZBIC) et d'au moins un gain de correction intermédiaire (K3) variable dans le temps, pour obtenir, après intégration, l'altitude baro-inertielle court terme (ZBICT).
12. 12.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une sous-étape de compensation temporelle de l'altitude baroinertielle court terme (ZBICT) obtenue après intégration, le paramètre intermédiaire (DZCT) représentatif d'un écart entre l'altitude baro-inertielle court terme (ZBICT) et l'altitude pression (Zp) étant obtenu à partir de la différence entre l'altitude baro-inertielle court terme compensée temporellement, avec éventuellement l'application d'un gain de compensation (K1) et l'altitude pression (Zp).
13. 13.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte le déclenchement d'une alarme lorsque la présence d'une panne est détectée à l'étape de détermination de la présence d'une panne.
14. 14.- Système (10) de détection d'une panne d'au moins un capteur (26 ; 32) présent sur un aéronef (12), comprenant: - un ensemble de mesure d'une accélération verticale (AccZ); - un ensemble de mesure d'une altitude pression (Zp) ; - un calculateur (34) comportant un ensemble (36) de mise en oeuvre d'une boucle baro-inertielle, l'ensemble de mise en oeuvre (36) comprenant: * un module (38) obtention d'une vitesse verticale calculée (Vz), puis d'une altitude baro-inertielle court terme (ZBICT), sur la base d'une double intégration de l'accélération verticale (AccZ) obtenue à partir de l'ensemble de mesure d'une accélération verticale ; * un module (40) d'élaboration d'au moins un paramètre intermédiaire de boucle (DZCT, CUMUC, DZBIC) sur la base d'un écart entre l'altitude baro-inertielle court terme (ZBICT) et l'altitude pression (Zp) obtenue à partir de l'ensemble de mesure d'une altitude pression ; * un module (44) de bouclage sur l'accélération verticale mesurée (AccZ), avant intégration, et/ou sur la vitesse verticale calculée (Vz) après intégration, en fonction de la valeur d'au moins un paramètre intermédiaire (DZBIC) ; caractérisée en ce qu'il comporte : - un ensemble (50) d'observation d'au moins un paramètre de détection de panne (CUMUC2, DZBIC) obtenu à partir d'au moins un desdits paramètres intermédiaires (DZCT ; DZIB ; CUMUC) de la boucle baro-inertielle,- un ensemble (52) de détermination de la présence d'une panne sur un des capteurs de l'aéronef, sur la base de la valeur du paramètre de détection de panne (CUMUC2, DZBIC) observé.5