FR3023406A1 - Procede d'aide au pilotage au sol d'un avion et systeme pour sa mise en oeuvre - Google Patents

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Abstract

L'invention a pour objet un procédé d'aide au pilotage au sol d'un avion caractérisé en ce qu'il comprend les étapes visant à : - obtenir une vue panoramique (68) d'au moins une zone avoisinant l'avion, - isoler une image (48) qui correspond à une partie de la vue panoramique (68) et qui est sélectionnée en fonction d'une orientation souhaitée par un pilote, et - afficher l'image (48) sur un dispositif de visualisation (42) visible par le pilote. L'invention a également pour objet un système pour la mise en œuvre dudit procédé.

Description

PROCEDE D'AIDE AU PILOTAGE AU SOL D'UN AVION ET SYSTEME POUR SA MISE EN OEUVRE La présente invention se rapporte à un procédé d'aide au pilotage au sol d'un avion ainsi qu'à un système pour sa mise en oeuvre. Durant les phases de roulage qui précèdent le décollage ou qui suivent l'atterrissage, le pilote dirige l'avion en suivant un trajet, généralement matérialisé par une ligne peinte au sol. Lors de ces phases de roulage, le pilote doit éviter de rouler en dehors des voies de roulage (pistes, taxiways) pour ne pas prendre le risque de s'embourber ou de s'enliser dans les bas-côtés. Le trajet suivi par le pilote comprend généralement des changements de direction qui sont des manoeuvres délicates à réaliser du fait que le pilote a un champ de vision réduit à travers 10 le pare-brise de l'avion et que ce champ de vision est éloigné de la position des roues de l'avion. Ainsi, lorsque le pilote observe un changement de direction via le pare-brise, il doit attendre avant de déclencher la commande de changement de direction correspondante et doit décaler cette commande dans le temps de manière ce que les roues suivent correctement le 15 trajet. Généralement, lorsque le pilote déclenche la commande de changement de direction, il ne voit plus la portion du trajet qui comprend ce changement de direction. Le décalage dans le temps de la commande de changement de direction varie d'un avion à l'autre, notamment en fonction des dimensions de l'avion. Si pour les avions de petites tailles le pilote dispose d'une marge de manoeuvre, cette 20 dernière est réduite pour les avions de grandes tailles et un écart de trajectoire peut conduire à une sortie en dehors de la voie de roulage si cette dernière est étroite. Aussi, la présente invention vise à apporter une solution pour aider le pilote lors des manoeuvres au sol. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'aide au pilotage au sol d'un avion 25 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes visant à : - obtenir une vue panoramique d'au moins une zone avoisinant l'avion, isoler une image qui correspond à une partie de la vue panoramique et qui est sélectionnée en fonction d'une orientation souhaitée par un pilote, et afficher l'image sur un dispositif de visualisation visible par le pilote. Le procédé d'aide au pilotage au sol offre au pilote, sur un écran unique, un champ de vision permettant de visualiser l'environnement de l'avion, plus particulièrement la voie de roulage proche des trains d'atterrissage. Le procédé permet également au pilote de focaliser son attention sur une zone bien précise qui est affichée en détails sur le dispositif de visualisation. De cette manière, le pilote peut mieux estimer la distance qui sépare l'avion d'un obstacle ou d'un bas-côté.
Selon une variante, le procédé comprend une étape de détection à partir de la vue panoramique d'un obstacle, comme par exemple un bas-côté, et d'émission d'un signal si la distance séparant l'avion et l'obstacle détecté est inférieure à une valeur donnée. Selon une autre variante, le procédé comprend une étape de reconstitution de la vue panoramique à partir de plusieurs vues capturées par plusieurs caméras.
L'invention a également pour objet un système d'aide au pilotage au sol d'un avion, caractérisé en ce qu'il comprend : au moins un dispositif d'acquisition d'images, solidaire de l'avion, configuré pour capturer une vue panoramique ou des vues permettant de reconstituer une vue panoramique d'au moins une zone avoisinant l'avion, un dispositif de visualisation, un pointeur permettant d'indiquer une orientation, au moins un dispositif de traitement d'images qui, à partir de la vue panoramique, isole une image en fonction de l'orientation indiquée par le pointeur, ladite image étant affichée sur le dispositif de visualisation.
Avantageusement, le dispositif de visualisation est mobile et le pointeur comprend un capteur d'orientation lié au dispositif de visualisation et configuré pour indiquer au dispositif de traitement d'images l'orientation du dispositif de visualisation. Selon un mode de réalisation, le dispositif de visualisation est un casque immersif ou des lunettes immersives.
Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de visualisation est une tablette. Avantageusement, le dispositif d'acquisition d'images est positionné sous le fuselage de l'avion au niveau d'une zone de raccordement des ailes au fuselage.
Selon une autre caractéristique, le dispositif d'acquisition d'images est réglable en orientation et/ou focalisation. Selon un mode de réalisation, le dispositif d'acquisition d'images est statique et positionné à l'intérieur d'un capotage transparent en saillie par rapport au fuselage de l'avion.
Selon un autre mode de réalisation alternatif, le dispositif d'acquisition d'images est mobile entre une position rentrée dans laquelle il est disposé à l'intérieur du fuselage et une seconde position sortie dans laquelle il est disposé à l'extérieur du fuselage. De préférence, le système d'aide au pilotage au sol comprend au moins un capteur de collision et/ou un capteur de détection de ligne.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : La figure 1 est une vue de côté d'un avion roulant au sol qui illustre l'invention, La figure 2 est une vue en perspective d'un avion roulant sur une voie de roulage qui illustre l'invention, La figure 3 est une vue de côté d'un dispositif d'acquisition d'images qui illustre une variante de l'invention, La figure 4 est une vue de côté d'une cabine de pilotage dans laquelle est positionné un pilote équipé d'un dispositif de visualisation selon une variante de l'invention, La figure 5 est une vue en perspective d'un dispositif de visualisation selon une autre variante de l'invention, La figure 6 est un schéma d'un procédé d'aide au pilotage au sol qui illustre l'invention. Sur les différentes figures, on a représenté un avion 10 qui comprend un fuselage 12, une 25 aile droite 14, une aile gauche 14', un train d'atterrissage avant 16 disposé à l'avant et en dessous du fuselage 12, un train d'atterrissage arrière droit 18 disposé sous l'aile droite 14 et un train d'atterrissage arrière gauche (non visible) disposé sous l'aile gauche 14'. Comme illustré sur la figure 4, l'avion 10 comprend également une cabine de pilotage 20, disposée à l'avant du fuselage 12, qui comprend au moins un pare-brise 22, un poste de 30 pilotage 24 dans lequel est positionné un pilote 26. Le pare-brise 22 offre au pilote 26 un champ de vision plus ou moins restreint de l'environnement extérieur de l'avion.
Le poste de pilotage 24 comprend au moins un écran de visualisation 28 ainsi qu'au moins une commande 30 de contrôle de trajectoire. Au sol, l'avion 10 se déplace sur au moins une voie de roulage 32, comme une piste ou un taxiway par exemple, bordée par des bas-côtés 34, 34' qui peuvent être meubles.
Lors d'une phase de roulage, le pilote 26 agit sur la commande 30 de contrôle de trajectoire pour modifier l'orientation de l'avion 10, et plus particulièrement du train d'atterrissage avant 16, de manière à suivre un trajet et conserver les trains d'atterrissage 16, 18 sur la voie de roulage 32. Avantageusement, la voie de roulage 32 comprend un marquage 36, comme par exemple une ligne, qui représente un trajet idéal que doit emprunter l'avion 10 pour que les trains d'atterrissage 16, 18 restent sur la voie de roulage 32. Depuis son poste de pilotage 24, le pilote 26 ne peut apercevoir via le pare-brise 22 qu'une portion du marquage 36, cette portion étant éloignée à l'avant de l'avion. Selon l'invention, l'avion 10 comprend un système d'aide pour le pilotage au sol qui 15 comprend : au moins un dispositif d'acquisition d'images 38, solidaire de l'avion 10, configuré pour capturer une vue panoramique ou des vues 40 permettant de reconstituer une vue panoramique d'au moins une zone avoisinant l'avion, un dispositif de visualisation 42, 20 un pointeur 44 permettant d'indiquer une orientation, au moins un dispositif de traitement d'images 46 qui, à partir de la vue panoramique, isole une image 48 en fonction de l'orientation indiquée par le pointeur 44, ladite image 48 étant affichée sur le dispositif de visualisation 42. Une vue panoramique a un angle de prise de vue dans un plan horizontale supérieur à 150°. 25 Pour la présente demande, on entend par vue ou image une seule vue ou une seule image ou une séquence de vues ou d'images successives qui est appelée également film ou vidéo. Avantageusement, la vue panoramique montre une partie de la voie de roulage proche d'au moins un terrain d'atterrissage de l'avion. Selon un premier mode de réalisation, le dispositif d'acquisition d'images 38 est une caméra 30 vidéo sphérique 50 comprenant plusieurs objectifs, comme par exemple une caméra commercialisée sous la dénomination « Ladybug 2 » par la société « Point Grey ».
Selon un autre mode de réalisation, le dispositif d'acquisition d'images 38 comprend plusieurs caméras réparties sur différentes zones du fuselage 10. Selon un premier cas, le dispositif d'acquisition d'images 38 comprend un traitement d'images pour reconstituer une vue panoramique à partir des vues 40 capturées par les différentes caméras, cette vue panoramique reconstituée étant transmise au dispositif de traitement d'images 46. Selon un deuxième cas, le dispositif d'acquisition d'images 38 transmet les vues 40 capturées par les différentes caméras au dispositif de traitement d'images 46 qui reconstitue une vue panoramique. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif d'acquisition d'images 38 comprend une 10 caméra et au moins un miroir qui comprend une surface dont la forme est configurée pour obtenir une vue panoramique qui est capturée par la caméra et qui est transmise ensuite au dispositif de traitement d'images 46. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif d'acquisition d'images 38 comprend au moins une caméra avec un objectif grand angle. 15 Avantageusement, la vue panoramique capturée par le dispositif d'acquisition d'images 38 ou reconstituée par le dispositif d'acquisition d'images 38 et/ou le dispositif de traitement d'images 46 est une vue panoramique cylindrique avec un axe vertical ou une vue panoramique sphérique. En variante, la vue panoramique s'étend sur une portion de cylindre ou une portion de sphère. 20 Selon une variante améliorée, le dispositif d'acquisition d'images 38 est réglable en orientation et/ou en focalisation. A cet effet, le dispositif d'acquisition d'images 38 comprend au moins une commande d'orientation pour régler l'orientation de la prise de vue du dispositif d'acquisition d'images 38 et au moins une commande de focalisation pour régler la distance focale du dispositif d'acquisition d'images 38. De préférence, ces 25 commandes sont contrôlables à distance. Le dispositif d'acquisition d'images 38 peut être disposé à différents endroits de la surface extérieure d'un avion. Selon un premier mode de réalisation, le dispositif d'acquisition d'images 38 comprend une caméra placée sur un train d'atterrissage. 30 Selon un autre mode de réalisation, le dispositif d'acquisition d'images 38 comprend plusieurs caméras placées sur les différents trains d'atterrissage.
Selon un autre mode de réalisation, le dispositif d'acquisition d'images 38 comprend au moins une caméra placée sur la voilure et/ou les surfaces stabilisatrices. Par exemple, une caméra placée sous l'extrémité de chaque aile et une autre caméra au niveau de l'empennage.
Selon un autre mode de réalisation illustré sur la figure 1, le dispositif d'acquisition d'images 38 comprend une caméra positionnée sous le fuselage 12, au niveau de la zone de jonction entre les ailes et le fuselage appelée barque. Cette position est privilégiée car elle offre une visibilité dans toutes les directions. De plus, cette position est centrée par rapport aux extrémités des ailes.
Cependant, l'invention n'est pas limitée à ces différentes zones d'implantation. Selon une première configuration illustrée sur la figure 1, le dispositif d'acquisition d'images 38 est statique et positionné à l'intérieur d'un capotage 52 transparent en saillie par rapport au fuselage de l'avion. Ce capotage 52 a des formes adaptées pour réduire les perturbations aérodynamiques.
Selon une deuxième configuration illustrée sur la figure 3, le dispositif d'acquisition d'images 38 est mobile entre une position rentrée dans laquelle il est disposé à l'intérieur du fuselage 12 et une seconde position sortie dans laquelle il est disposé à l'extérieur du fuselage 12. Selon un mode de réalisation, le fuselage de l'avion comprend : une ouverture 54 qui fait communiquer un logement 56 (disposé à l'intérieur du fuselage) avec l'extérieur du fuselage, un volet 58 mobile entre une position fermée dans laquelle le volet 58 est disposé dans le prolongement du fuselage et obture l'ouverture 54 et une position ouverte dans laquelle il dégage l'ouverture 54. En complément, l'avion comprend : un mât 60 avec une première extrémité reliée par une articulation 61 au reste de l'avion, le dispositif d'acquisition d'images 38 (plus particulièrement la caméra vidéo sphérique 50) étant fixé à l'autre extrémité du mât 60, un actionneur 62 configuré pour déplacer le mât 60 entre une position rentrée dans laquelle le mât 60 est disposé à l'intérieur du logement 56 de manière à permettre au volet 58 d'être en position fermée et une position sortie dans laquelle au moins une partie du mât 60, notamment celle supportant le dispositif d'acquisition d'images 38, est en saillie par rapport au fuselage 12, comme illustré sur la figure 3.
Selon cette deuxième configuration, le mât n'est disposé en position sortie que durant les phases de roulage au sol. Ainsi, durant les phases de vol, le dispositif d'acquisition d'images 38 est disposé à l'intérieur du fuselage et ne génère aucune perturbation aérodynamique. Le nombre de caméras du dispositif d'acquisition d'images 38 et/ou leurs implantations 5 peuvent varier d'un avion à l'autre. Ils sont déterminés de manière à obtenir un compromis entre une vue panoramique la plus complète possible sans zone d'ombre et la complexité et le coût d'installation. Selon une variante illustrée sur la figure 4, le dispositif de visualisation 42 comprend un écran supporté par la tête du pilote 26. Selon un mode de réalisation, le dispositif de 10 visualisation 42 est un casque immersif 64 ou des lunettes immersives. Dans le cas d'un casque immersif, le pilote est isolé de son environnement. Toutefois, son environnement peut être reproduit totalement ou partiellement à l'intérieur du casque immersif 64. Dans le cas de lunettes immersives, le pilote visualise directement son environnement comme avec des lunettes de vue, l'image 48 étant projetée devant lui sans cacher l'environnement. 15 Selon une autre variante illustrée sur la figure 5, le dispositif de visualisation 42 est une tablette 66 mobile. Cette tablette 66 peut être dédiée exclusivement au procédé d'aide au pilotage au sol ou être utilisée pour d'autres applications par le pilote. Selon une autre variante, le dispositif de visualisation 42 est un écran déjà présent dans la cabine de pilotage, comme par exemple l'écran de visualisation 28. 20 Selon une première variante, le pointeur 44 est un dispositif ou un logiciel permettant d'identifier une commande du pilote 26. Selon un mode de réalisation, le pointeur 44 est une manette de type joystick qui est utilisée pour indiquer au moins une orientation en fonction de l'orientation de la manette. Cette manette peut être utilisée pour identifier d'autres commandes comme par exemple une 25 commande de focalisation comme précédemment indiqué. Selon un autre mode de réalisation, un écran tactile, notamment celui de la tablette 66, est utilisé comme pointeur 44 pour indiquer au moins une orientation et éventuellement d'autres commandes, par exemple une commande de focalisation comme précédemment indiqué. 30 Avantageusement, lorsque le dispositif de visualisation 42 est mobile, le pointeur 44 comprend un capteur d'orientation 67 lié au dispositif de visualisation 42. Ainsi, de manière automatique, en déplaçant le dispositif de visualisation 42, le pilote 26 indique l'orientation qu'il souhaite et de la sorte la zone de la vue panoramique d'où l'image 48 affichée sur le dispositif de visualisation 42 doit être extraite. Dans le cas d'un casque immersif 64 ou de lunettes immersives, le pilote 26 indique l'orientation souhaitée en tournant sa tête. Dans le cas d'une tablette 66, le pilote 26 indique l'orientation souhaitée en tournant la tablette 66.
Le capteur d'orientation 67 et plus généralement le pointeur 44 indique au dispositif de traitement d'images 46, grâce à une liaison filaire ou sans fil, l'orientation du dispositif de visualisation 42. Le dispositif de traitement d'images 46 isole dans la vue panoramique 68 l'image 48 correspondant à l'orientation du dispositif de visualisation 42 qui correspond à l'orientation choisie par le pilote 26.
Le dispositif de traitement d'images 46 comprend au moins une application logicielle implémentée dans un ordinateur dédié au procédé d'aide au pilotage au sol ou dans un ordinateur déjà existant dans l'avion. Comme représenté sur la figure 6, l'application logicielle permet, à partir d'une vue panoramique 68 et d'une orientation indiquée par le pointeur 44, d'isoler une image 48 qui 15 correspond à une partie de la vue panoramique 68 qui est sélectionnée en fonction de l'orientation indiquée par le pointeur 44. Selon les variantes, l'application logicielle reconstitue l'image panoramique 68 en fonction des vues 40 capturées par le dispositif d'acquisition d'images 38 lorsque ce dernier comprend plusieurs caméras.
20 Selon l'invention, le procédé d'aide au pilotage au sol d'un avion comprend les étapes visant à obtenir une vue panoramique 68 d'au moins une zone avoisinant l'avion, notamment la partie de la voie de roulage proche de l'avion, à isoler une image 48 qui correspond à une partie de la vue panoramique 68 qui est sélectionnée en fonction d'une orientation choisie par le pilote et à afficher l'image 48 sur un dispositif de visualisation visible par le pilote.
25 Le procédé d'aide au pilotage au sol offre au pilote, sur un écran unique, un champ de vision permettant de visualiser l'environnement de l'avion et plus particulièrement la voie de roulage proche des trains d'atterrissage. De plus, grâce au pointeur 44, il peut focaliser son attention sur une zone bien précise qui est affichée en détails sur le dispositif de visualisation 42. De cette manière, le pilote peut mieux estimer la distance qui sépare l'avion 30 d'un obstacle ou d'un bas-côté. Le système d'aide pour le pilotage au sol comprend une première liaison filaire ou sans fil entre le dispositif d'acquisition d'images 38 et le dispositif de traitement d'images 46 et une deuxième liaison filaire ou sans fil entre le dispositif de traitement d'images 46 et le dispositif de visualisation 42 Selon une autre variante, le dispositif d'acquisition d'images 38 comprend au moins une caméra IR (pour infrarouge) ou UV (pour ultraviolet). Cette configuration permet d'utiliser le 5 procédé d'aide au pilotage au sol même en cas d'une mauvaise visibilité, par exemple la nuit ou en présence de brouillard. Selon d'autres configurations, le dispositif de traitement d'images 46 comprend une application de reconnaissance d'images capable à partir de la vue panoramique d'identifier les bas-côtés 34, 34' d'une voie de roulage et d'émettre un signal si la distance séparant l'un 10 des trains d'atterrissage 16, 18 et l'un des bas-côtés 34, 34' est inférieure à une valeur donnée. Plus largement, cette application de reconnaissance d'images est configurée pour reconnaitre un éventuel obstacle et émettre un signal si cet éventuel obstacle est positionné dans une zone donnée. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif d'aide au pilotage au sol comprend au moins 15 un capteur de collision qui permet de détecter l'approche d'un obstacle. Selon une configuration illustrée sur la figure 2, le dispositif d'aide au pilotage au sol comprend un capteur de collision 70.1, 70.2 à l'extrémité de chaque aile, un capteur de collision 70.3 à l'extrémité supérieure de la dérive et/ou un capteur de collision 70.4, 70.5 à l'extrémité de chaque aile de l'empennage.
20 Selon un autre mode de réalisation, le dispositif d'aide au pilotage au sol comprend au moins un capteur de détection d'une ligne comme le marquage 36 ou une ligne de démarcation entre la voie de roulage et un bas-côté. En présence d'au moins un capteur de collision et/ou d'au moins un capteur de détection d'une ligne, le procédé d'aide au pilotage au sol émet un signal qui peut être visuel ou 25 sonore lorsqu'au moins un desdits capteurs identifie un risque, par exemple l'approche d'un obstacle ou de la ligne de démarcation entre la voie de roulage et l'un des bas-côtés ou un éloignement trop important avec le marquage 36.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé d'aide au pilotage au sol d'un avion caractérisé en ce qu'il comprend les étapes visant à : obtenir une vue panoramique (68) d'au moins une zone avoisinant l'avion, isoler une image (48) qui correspond à une partie de la vue panoramique (68) et qui est sélectionnée en fonction d'une orientation souhaitée par un pilote, et afficher l'image (48) sur un dispositif de visualisation (42) visible par le pilote.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de détection d'un obstacle à partir de la vue panoramique (68) et d'émission d'un signal si la distance séparant l'avion et l'obstacle détecté est inférieure à une valeur donnée.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de reconstitution de la vue panoramique (68) à partir de plusieurs vues (40) capturées par plusieurs caméras.
  4. 4. Système d'aide au pilotage au sol d'un avion qui comprend un fuselage, des ailes et des trains d'atterrissage, caractérisé en ce qu'il comprend : au moins un dispositif d'acquisition d'images (38), solidaire de l'avion (10), configuré pour capturer une vue panoramique ou des vues (40) permettant de reconstituer une vue panoramique d'au moins une zone avoisinant l'avion, un dispositif de visualisation (42), un pointeur (44) permettant d'indiquer une orientation, au moins un dispositif de traitement d'images (46) qui, à partir de la vue panoramique, isole une image (48) en fonction de l'orientation indiquée par le pointeur (44), ladite image (48) étant affichée sur le dispositif de visualisation (42).
  5. 5. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de visualisation (42) est mobile et en ce que le pointeur (44) comprend un capteur d'orientation 25 (67) lié au dispositif de visualisation (42) et configuré pour indiquer au dispositif de traitement d'images (46) l'orientation du dispositif de visualisation (42).
  6. 6. Système selon l'une des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de visualisation (42) est un casque immersif (64) ou des lunettes immersives.
  7. 7. Système selon l'une des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de visualisation (42) est une tablette (66).
  8. 8. Système selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le dispositif d'acquisition d'images (38) est positionné sous le fuselage de l'avion au niveau d'une zone 5 de raccordement des ailes au fuselage.
  9. 9. Système selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le dispositif d'acquisition d'images (38) est réglable en orientation et/ou focalisation.
  10. 10. Système selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que le dispositif d'acquisition d'images (38) est statique et positionné à l'intérieur d'un capotage (52) 10 transparent en saillie par rapport au fuselage de l'avion.
  11. 11. Système selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que le dispositif d'acquisition d'images (38) est mobile entre une position rentrée dans laquelle il est disposé à l'intérieur du fuselage (12) et une seconde position sortie dans laquelle il est disposé à l'extérieur du fuselage (12). 15
  12. 12. Système selon l'une des revendications 4 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un capteur de collision et/ou un capteur de détection de ligne.
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