FR3025920A1 - Procede de calcul temps reel d'une trajectoire planifiee, notamment de plan de vol, combinant une mission, et systeme de gestion d'une telle trajectoire - Google Patents

Abstract

La trajectoire étant issue d'une trajectoire planifiée, gérée par un système, et d'au moins un tronçon de trajectoire émis par un système tiers (8) vers ledit système, le procédé comporte au moins : - Une étape préliminaire (10) dans laquelle on réalise une base de données comportant les paramètres de calcul et leur domaine d'usage pour ledit mobile, plusieurs enveloppes de paramètres étant définies à l'intérieur dudit domaine d'usage correspondant à des contraintes de fonctionnement différentes dudit mobile ; - Une première étape (1) dans laquelle ledit système initialise la trajectoire planifiée en fonction des paramètres de l'étape préliminaire, les paramètres de calcul de ladite trajectoire planifiée étant compris dans une desdites enveloppes; - Une deuxième étape (2) dans laquelle ledit système reçoit un tronçon de trajectoire émis par le système tiers pour être inséré dans ladite trajectoire planifiée en remplacement d'une partie de ladite trajectoire ; - Une troisième étape dans laquelle le tronçon reçu et accepté est simplifié par segmentation de façon à ce que ses paramètres de calcul soient contenus dans au moins une desdites enveloppes ; le système effectuant des calculs temps réels sur la base de la trajectoire simplifiée.

Description

1 Procédé de calcul temps réel d'une trajectoire planifiée, notamment de plan de vol, combinant une mission, et système de gestion d'une telle trajectoire La présente invention concerne un procédé de calcul temps réel d'une trajectoire planifiée, notamment de plan de vol, combinant une mission. Elle concerne également un système de gestion d'une telle trajectoire. Elle se situe notamment dans le domaine de l'interaction entre au moins deux coeurs numériques de calcul de trajectoire. L'invention s'applique 10 notamment dans le domaine des systèmes temps réel embarqués avioniques, en particulier pour un système de gestion de vol (FMS). En ce qui concerne les systèmes avions, l'invention s'applique notamment sur les systèmes temps réel embarqués dans un aéronef, encore appelés 15 systèmes avioniques. Ainsi, l'invention peut s'appliquer pour les systèmes de gestion du vol (FMS pour « Flight Management system ») dépositaire du « plan de vol » qualifié pour les vols en espaces aériens non ségrégués. Les systèmes dédiés aux plans de vol tels que les FMS utilisent en entrée la 20 notion de « legs » selon la terminologie normalisée dans le monde aéronautique et contenue dans la norme internationale AEEC ARINC424. Cette norme internationale a pour but d'encadrer le codage des procédures émises par les états, telles que par exemples les procédures de départ ou d'arrivée.

25 Les legs sont constitués d'une terminaison (dite legs termination dans la norme ARINC) et d'un type caractérisant la manière d'arriver sur la terminaison (dit Path dans la norme ARINC). Les terminaisons peuvent être fixes, c'est-à-dire déterminées par leurs coordonnées géographiques sur le globe terrestre, on parle alors de « waypoints » ou points de passages. Elles 30 peuvent également être flottantes, par exemple correspondre à une atteinte d'altitude ou une interception avec un autre legs. Les paths peuvent être du type orthodromie ou loxodromie. Ils peuvent aussi caractériser une arrivée selon un cap fixé (« heading »), une arrivée selon une route fixée (« course »), un arc de cercle ou encore caractériser une procédure de 35 retournement. La norme ARINC 424 recense 23 types de legs. Elle définit 3025920 2 également les combinaisons possibles entre legs, deux à deux. Pour encadrer le codage des procédures, et garantir la volabilité selon des critères de navigation civils internationaux, l'ARINC n'autorise en effet qu'un jeu restreint de combinaisons.

5 Un plan de vol est une succession de legs, c'est-à-dire une liste d'éléments discrets. Sur cette liste, les systèmes FMS bâtissent une trajectoire à cinq dimensions, dite 5D, composée d'une trajectoire latérale et d'une trajectoire verticale. La trajectoire latérale est le « fil » continu qui relie les legs du plan de vol entre eux, en respectant : - Les contraintes du « path » de chaque legs, définies par l' ARINC424 ; - L'enveloppe certifiée pour l'avion : limitations des paramètres moteurs, des angles de roulis, etc. - Le confort avion : limitations des changements de cap, de la vitesse de roulis, des changements de poussée moteurs etc. La trajectoire verticale représente l'évolution en altitude, vitesse, temps de passage, carburant au cours du temps. Elle doit satisfaire : - Les contraintes verticales (contraintes d'altitudes, de vitesses, de temps) , L'enveloppe de vol vertical certifiée de l'avion : altitude plafond de vol, valeurs maximales de tangage, incidence, vitesses, etc. Le confort avion : limitations en prises d'incidence, en changements de vitesse, en variations d'altitudes ; La trajectoire 5D résultant de la fusion des trajectoires latérale et verticale est 25 complexe à réaliser, car les deux trajectoires sont fortement couplées : - La trajectoire latérale a besoin de données de la trajectoire verticale pour se construire, en particulier les rayons de virage latéraux sont fonction de l'altitude et de la vitesse prédites qui vont déterminer un angle de roulis maximum respectant un facteur de charge limite.

30 Certaines terminaisons de legs de l'ARINC424 sont en « altitude », le leg se terminant à l'endroit où une altitude cible est atteinte, or le calcul de l'atteinte de l'altitude résulte du calcul de la trajectoire verticale. - La trajectoire verticale a besoin de données de la trajectoire latérale, 35 en effet, la longueur du fil entre deux points qui influe sur l'altitude 3025920 3 atteinte au deuxième point, débuts et fins de virages ainsi que roulis associé, influant sur la portance de l'avion, etc.... Les calculateurs font en général des itérations entre les deux trajectoires jusqu'à converger. Ces calculs sont complexes et coûteux 5 en temps de calcul. Les systèmes de trajectoires tierces ne manipulent pas de données de plan de vol mais directement des données de la trajectoire. Compte-tenu de leur nature : 10 Les systèmes de surveillance (terrain, trafic, météo) calculent par définition une trajectoire latérale ou verticale ou 5D ; il n'y a aucune raison en effet qu'ils s'appuient sur le maillage en legs de l'espace aérien, les éléments à éviter étant de géométrie et d'emplacement quelconques. Ces systèmes n'embarquent pas de base de donnée de 15 navigation ARINC 424 ; Les systèmes de navigation relative calculent une trajectoire pour s'asservir sur une cible (avion en général) ; ils déterminent par exemple une trajectoire verticale pour passer d'une altitude donnée à une altitude cible, tout en restant éloignés d'une distance limite, des 20 avions qui les précèdent et dont ils croisent l'altitude ; Les systèmes de mission ou de guidage évolué effectuent des motifs de trajectoires, encore appelés «patterns », de missions ayant leur géométrie propre, presque systématiquement différente des possibilités offertes par l'ARINC424. Les « patterns » de suivi de bouées en mer, de ravitaillement, de recherche en escargot ou spirale, en échelle, en fleurs, les « patterns » de largage sont des trajectoires qui n'ont géométriquement rien à voir avec l'ARINC424. Elles ont de plus la caractéristique de n'être pas figées géométriquement dans le temps, mais évolutives, en effet le « pattern » d'un avion ravitaillé doit suivre le l'avion ravitailleur, le point de largage d'un « pattern » de largage évolue avec le vent, la charge devant tomber au même endroit sur le sol, le « pattern » de recherche SAR évolue en temps réel avec ce que détectent les capteurs, « patterns » d'interception des chasseurs dans le cadre de la police du ciel par exemple. On dit que ces trajectoires sont dynamiques.

3025920 4 Les systèmes de trajectoire tierces évoluant dans des cadres différents des vols civils commerciaux ou autres, les capacités demandées à l'appareil (contraintes, enveloppes, confort) sont différentes, et ces systèmes produisent donc des trajectoires selon des modes de calculs différents.

5 Un problème que l'on cherche à résoudre est de réconcilier les systèmes dédiés aux plans de vol et les systèmes de trajectoires tierces pour donner aux opérationnels (équipages, opérateurs au sol) une vision globale cohérente d'une mission composée de tronçons de trajectoires issus de 10 plusieurs calculateurs. En particulier, on cherche à : - Permettre de calculer les prédictions en heures de passage et en carburant sur la totalité du vol ; - Eviter les manipulations fastidieuses de raccordement manuel des tronçons de trajectoire des différents calculateurs par le pilote, par un 15 raccordement automatique et optimisé des tronçons ; - Avoir la capacité de traiter tout type de tronçons relatifs notamment aux plans de vol, trajectoires 2D, trajectoires 2D + V, trajectoires 3D, trajectoires 3D + V, trajectoires avec ou sans transitions, au sein d'un même procédé ; 20 - Découpler les problématiques tactiques (affichage au pilote, envoi de la trajectoire aux systèmes d'asservissement type pilote automatique notamment) des problématiques stratégiques (calcul des prévisions en temps et en carburant notamment) ; Avoir la capacité de transcrire les différents tronçons de trajectoire 25 d'un système par celui d'un autre système, en particulier avoir la capacité de substituer au plan de vol du système dédié plan de vol, un tronçon issu d'un système tiers, par exemple un système de surveillance météo qui remplace le plan de vol courant par une trajectoire d'évitement météo et qui au bout d'un certains temps, 30 compte-tenu de l'évolution météo, diminue son évitement, nécessitant de récupérer le plan de vol initial sur la zone libérée. Dans les solutions actuelles, sur des avions récents civils ou de transport, la gestion du plan de vol (issu des legs ARINC 424) est en général séparée de 35 la gestion de trajectoires de mission, en particulier : 3025920 5 L'avion est soit dans un mode « plan de vol » impliquant le calcul de la trajectoire issue de ce plan de vol, le calcul des écarts pour guider l'avion sur la trajectoire spécifique et l'affichage de la trajectoire ; Ou l'avion est dans un mode « mission » :on entend par « mission » 5 toute altération du plan de vol par une trajectoire telle qu'un évitement (pour raison météo, de trafic, de relief ou de menace par exemple) ou un « pattern » spécifique (du type SAR, largage, ravitaillement ou suivi de terrain par exemple) ; l'équipement à l'origine de la trajectoire envoie alors directement ses consignes au système de guidage ou au 10 pilote pour qu'il les suive ; Les systèmes sont donc ségrégués, tant pour les calculs de trajectoires de consigne, que pour le guidage de l'aéronef, la sélection des senseurs de navigation, l'affichage à l'équipage et la communication avec les autres systèmes sol et bord.

15 Il existe des avions sur lesquels un système tiers, tel qu'un système de mission, est connecté au système dédié au plan de vol (le FMS par exemple), et transmet à ce dernier un plan de vol « mission » constitué de points de passage (« waypoints ») au format standardisé des FMS, 20 conformément notamment aux normes ARINC 702A et ARINC 424. Le système de mission ne transmet pas directement de trajectoire au FMS, celui-ci n'étant pas adapté pour gérer une trajectoire externe ; le système de mission doit donc générer un format compatible d'un plan de vol pour s'interfacer avec le FMS.

25 Un document FR 2 984 538 A divulgue une solution pour gérer une mission n'utilisant pas le calculateur FMS, un calculateur secondaire aiguillant les consignes du FMS et les consignes du système de mission vers le système de guidage en fonction du type d'opération : gestion de vol en espace non 30 ségrégué ou mission en espace ségrégué. Ce document décrit une solution avec des calculateurs ségrégués sans concaténation de la trajectoire. Un document EP 2 459 963 A décrit une architecture comportant un système de mission et un système civil, tous deux pour la navigation et les communications, dans des partitions différentes, permettant de mettre à jour 35 les systèmes de manière indépendante sans recertifier l'ensemble. Un FMS 3025920 6 contrôle les partitions « navigation et communications » civiles. Un système de mission contrôle les partitions « navigation et communications » tactiques. Il s'agit également d'une solution dans le cadre de calculateurs ségrégués sans concaténation de la trajectoire.

5 Les solutions de l'art antérieur, et notamment celles-ci-dessus, ne sont pas satisfaisantes. Dans des solutions connues, un système dédié traite son plan de vol, par exemple le FMS, tandis qu'un autre système traite son tronçon de trajectoire, par exemple un système de mission tactique ou un système de 10 surveillance embarqué. Les deux systèmes ne communiquent pas, forçant l'équipage à effectuer mentalement les raccordements, à commuter manuellement de modes de navigation, de communication et de guidage lorsqu'ils passent d'un tronçon à l'autre. Ces solutions exigent donc des manipulations longues, souvent sur plusieurs systèmes à coordonner.

15 Dans d'autres solutions connues, le système dédié au plan de vol demande aux systèmes tiers de formater leurs tronçons de trajectoire pour pouvoir s'interfacer avec lui. Il en résulte de nombreux inconvénients : Les systèmes tiers doivent embarquer des codes de programme pour effectuer la transcription selon les règles du système plan de vol 20 souvent complexes, par exemple pour effectuer la génération d'un plan de vol FMS au format ARINC 424. Le coût est élevé pour le développement de ces fonctions qui induisent par ailleurs une dépendance du système tiers vis à vis des capacités du système dédié au plan de vol. Cela bride donc également l'interchangeabilité ; 25 Les systèmes tiers peuvent créer des données qui ne seront pas acceptées par le système dédié au plan de vol pour des questions de capacité mémoire, le nombre de « waypoints » étant par exemple usuellement figé à 100 ou 250 selon les versions des systèmes FMS. Cela limite notamment la capacité opérationnelle de la fonction à 30 effectuer si le système tiers doit contraindre sa trajectoire pour qu'elle soit compatible des interfaces et capacités de calcul du système dédié au plan de vol ; Il y a duplication d'informations quand le système tiers génère une trajectoire à insérer dans un plan de vol, cette redondance étant de 3025920 7 plus parfois incohérente car les hypothèses de construction entre les deux systèmes ne sont pas rigoureusement identiques ; Les tronçons de trajectoire peuvent être dynamiques, par exemple dans le cas de bouées mobiles pour un calculateur de recherche en 5 mer (SAR pour Search And Rescue), demandant des envois périodiques de tronçons formatés non compatibles des performances CPU du système dédié au plan de vol. La mise à jour de trajectoire à une cadence supérieure à 1 Hz (1 trajectoire par seconde) est impossible à intégrer avec les technologies et matériels embarqués 10 actuels des systèmes dédiés au plan de vol ; - Les systèmes dédiés au plan de vol contraignent la construction de la trajectoire latérale et verticale pour s'assurer de sa « volabilité ». La géométrie est faite de telle sorte que les consignes envoyées au système de guidage, constitué du pilote automatique ou d'une 15 manette, pour s'y asservir sont par nature dans l'enveloppe de vol du système en question ; - Les systèmes dédiés au plan de vol ne disposent pas de fonctions de substitution permettant de remplacer temporairement une partie de la portion de plan de vol par un tronçon de trajectoire ; 20 - Des surcoûts importants sont inéluctables pour que le système dédié au plan de vol traite les particularités des tronçons des systèmes tiers, par exemple les tronçons à dynamique plus importante que ce que le système dédié au plan de vol peut traiter, comme par exemple un angle de roulis important ou des transitions spécifiques au système 25 tiers qui n'existent pas dans un système dédié au plan de vol classique ; Un but de l'invention est notamment de pallier les inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de calcul temps réel d'une 30 trajectoire suivie par un mobile, ladite trajectoire étant issue d'une trajectoire planifiée, gérée par un système, et d'au moins un tronçon de trajectoire émis par un système tiers vers ledit système, ledit procédé comportant au moins : Une étape préliminaire dans laquelle on réalise une base de connaissance comportant les paramètres de calcul et leur domaine 35 d'usage pour ledit mobile, au moins une enveloppe de paramètres 3025920 8 étant définies à l'intérieur dudit domaine d'usage correspondant à des contraintes de fonctionnement différentes dudit mobile ; Une première étape dans laquelle ledit système (100) initialise la trajectoire planifiée en fonction des paramètres de l'étape préliminaire, 5 les paramètres de calcul de ladite trajectoire planifiée étant compris dans une desdites enveloppes ; Une deuxième étape dans laquelle ledit système reçoit un tronçon de trajectoire émis par le système tiers pour être inséré dans ladite trajectoire planifiée en remplacement d'une partie de ladite trajectoire ; 10 Une troisième étape dans laquelle le tronçon reçu et accepté est simplifié par segmentation de façon à ce que ses paramètres de calcul soient contenus dans ladite au moins enveloppes ; ledit système effectuant des calculs sur la base dudit tronçon simplifié. Dans un mode de réalisation particulier, plusieurs enveloppes de niveaux de 15 contraintes différents étant définies, les paramètres de calcul dudit tronçon sont contenus dans une desdites enveloppes. Ledit système intègre par exemple les équations de la dynamique du mobile selon les paramètres du tronçon simplifié ramenés à au moins l'une desdites enveloppes. Le niveau de contrainte d'une enveloppe contenant les 20 paramètres de calcul dudit tronçon est par exemple inférieur au niveau de contrainte de l'enveloppe contenant des paramètres de calcul de ladite trajectoire planifiée. Les résultats de calcul sont par exemple multipliés par l'inverse du taux de contraction dudit tronçon simplifié.

25 Dans la troisième étape le système calcule par exemple les trajectoires de raccordement des parties de ladite trajectoire planifiée et dudit tronçon, ledit tronçon étant calculé pour être inséré entre ces parties en utilisant les paramètres de l'étape préliminaire correspondant au type de partie de trajectoire planifiée remplacée.

30 Plusieurs géométries dudit tronçon étant envoyées successivement pour insertion, ledit système effectue par exemple un filtrage de sorte qu'il insère une nouvelle géométrie de tronçon que si celle-ci diffère par rapport à la 3025920 9 géométrie du tronçon courant d'un écart supérieur à un seuil donné. Le seuil donné est par exemple égal au taux de simplification dudit tronçon courant. Plusieurs géométries dudit tronçon étant envoyées successivement pour insertion, ledit système effectue les calculs temps réels sur lesdites 5 géométries de tronçon afin de sélectionner le tronçon à insérer en fonction du résultat des calculs. Ledit tronçon est par exemple affiché par des moyens de visualisation dans sa trajectoire réelle, les calculs étant effectués sur le tronçon simplifié. Ledit système récupère par exemple les données de la trajectoire planifiée 10 remplacée par ledit tronçon en cas de suppression de ce dernier. Avantageusement, le système peut être un système de gestion de vol, la trajectoire planifiée étant une trajectoire de plan de vol suivie par un aéronef. Ledit tronçon est par exemple un tronçon de trajectoire de mission. Les calculs incluent par exemple des calculs de prévision de consommation de 15 carburant par l'aéronef et de temps de passage de l'aéronef en des points donnés. Les points de transition entre ledit tronçon et la trajectoire de plan de vol sont par exemple modifiables via une interaction sur un écran de visualisation. Ledit procédé comporte par exemple une étape de configuration de senseurs 20 en fonction de la mission correspondant audit tronçon et en fonction de paramètres de calculs de ladite base de donnée établie dans l'étape préliminaire. Lorsque l'aéronef parcourt ledit tronçon, il comporte par exemple une étape de configuration des systèmes de guidage et de pilotage en fonction de paramètres de calcul dudit tronçon. Il peut comporter 25 également une étape effectuant un formatage des informations de trajectoire pour envoi aux clients ayant requis l'insertion dudit tronçon. L'invention a également pour objet un système de gestion de trajectoire embarqué réalisant des calculs temps réel de trajectoire mettant en oeuvre le procédé décrit précédemment.

30 3025920 10 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit, faite en regard de dessins annexés qui représentent : La figure 1, une présentation des étapes possible pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ; 5 La figure 2, une illustration de trois niveaux de gestion d'enveloppes de trajectoires ; La figure 3, une présentation des sous-étapes possibles de la deuxième étape ; Les figures 4a et 4b, un exemple de trajectoire tierce à insérer dans la 10 trajectoire du plan de vol suivi par un avion ; La figure 5, une présentation des sous-étapes possibles de la troisième étape ; La figure 6, une illustration de la quantité de segments composant une trajectoire ; 15 Les figures 7a et 7b, deux exemples de trajectoires simplifiées ; Les figures 8a et 8b, une illustration de la mise bout à bout de deux trajectoires ; La figure 9, une présentation de différentes étapes possibles de configurations personnalisées de systèmes tiers ; 20 Les figures 10a et 10b, une illustration d'interactivité et d'affichage dans le cadre de la validation d'un tronçon de trajectoire à insérer ; Les figures 11a et 11b, une illustration d'interactivité et d'affichage dans le cadre de la suppression d'un tronçon actif ; La figure 12, un exemple de formatage d'une trajectoire ; 25 La figure 13, une présentation des différents composants d'un système de gestion de vol. La figure 1 présente les étapes possibles pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. L'invention est décrite pour une application avionique, le 30 procédé s'appliquant notamment pour le raccordement d'une trajectoire de mission à une trajectoire de plan de vol. L'invention peut également s'appliquer dans d'autres domaines, notamment pour des applications navales ou automobiles. Dans les applications automobiles, les trajectoires tronçons étant par exemple les alternatives de 3025920 11 trajet pour éviter par exemple un bouchon, une zone temporaire de travaux ou une zone fermée à la circulation automobile. Dans une étape préliminaire 10, les paramètres de calcul configurables et leur domaine d'application sont établis.

5 Le système dédié au plan de vol effectue des calculs de trajectoire et de prédictions en intégrant les équations aérodynamiques et moteurs de l'aéronef. Un domaine d'usage est défini pour les paramètres entrant en jeu dans les calculs du plan de vol. Il correspond aux capacités limites de l'appareil pour un usage particulier, par exemple les limites de certification.

10 Ce domaine d'usage définit une enveloppe de trajectoires. En d'autres termes, une trajectoire appartient à cette enveloppe de trajectoires si ses paramètres de calcul restent confinés dans le domaine d'usage. Un domaine d'usage peut être défini par les contraintes suivantes : Un avion civil embarquant des passagers doit respecter des règles de 15 confort qui limitent les facteurs de charge. Cela influe sur les prises de virage pour limiter la force centrifuge, les changements d'altitude, les changements de vitesse, mais aussi sur les changements subits de trajectoires ; L'avion est certifié « sûr » par les autorités compétentes dans le 20 domaine d'usage. Ainsi, par exemple, l'appareil est certifié sur une plage de vitesses minimales, pour éviter les décrochages, et sur une plage de vitesses maximales pour protéger la structure, en fonctions de nombreux paramètres tels que l'altitude ou la masse par exemple. Au décollage et à l'atterrissage, l'avion doit respecter des plages de 25 vitesses et de poussées définies pour éviter de toucher la piste ou les obstacles à proximité. Dans un autre cadre d'usage, l'appareil peut avoir des contraintes différentes : Pour une manoeuvre d'évitement d'un danger tel qu'un relief, un autre 30 appareil ou un événement météorologique, les systèmes de surveillance peuvent avoir besoin d'effectuer des manoeuvres temporaires au-delà des marges habituelles citées ci-dessus. L'évitement vertical d'un appareil peut générer temporairement des prises de facteur de charge vertical importante par exemple ; 3025920 12 Pour une manoeuvre en mission telle qu'un vol basse altitude, une recherche SAR ou un évitement de danger par exemple, l'appareil peut voler avec des marges élargies sur les paramètres ci-dessus, notamment pour des virages serrés, des changements de niveaux très 5 dynamiques pour du suivi de terrain, des changements de trajectoires rapides pour suivre des bouées mobiles ou encore pour voler sur des portions de trajectoire avec une altitude définie pour le bon fonctionnement de capteurs.

10 Dans cette étape préliminaire, on réalise une base de connaissance des paramètres liés à la dynamique de l'appareil, avec des marges configurables pour répondre aux différentes contraintes, notamment celles définis ci-dessus. Les algorithmes utilisant ces paramètres sont validés et qualifiés en incluant lesdites marges. Cette base de connaissance peut être stockée 15 dans une base de donnée à bord de l'appareil, ou bien téléchargée depuis le sol, ou bien directement intégrée dans le logiciel du système dédié plan de vol, ou sur tout moyen de stockage de média adéquat. Ainsi, avec un système existant, dédié aux plans de vol et sans modifier le 20 code et la démonstration de performance, on peut définir trois niveaux d'enveloppe des paramètres, ou de trajectoires, utilisés dans les calculs, et correspondant à des niveaux de contraintes de vol différents. Pour les applications avioniques, on peut définir, du niveau le plus contraignant au niveau le moins le contraignant : 25 - Un niveau d'enveloppe minimaliste correspondant à la certification commerciale, limitant les paramètres à des valeurs et des utilisations permettant de démontrer la conformité aux exigences de navigabilité définies par les autorités internationales de l'aviation civile ; - Un niveau d'enveloppe plus large, correspondant à la démonstration 30 avionneur, limitant les paramètres à des valeurs et des utilisations permettant de démontrer la conformité aux exigences de performances de l'avionneur. Celui-ci demande de connaître les bornes dans lesquelles les algorithmes garantissent de bonnes propriétés en termes de précision et de fiabilité notamment. Il s'agit en 35 général pour le concepteur du système de fournir au client avionneur 3025920 13 un document de déclaration des performances. Un intérêt pour l'avionneur est également d'éviter de devoir refaire une démonstration de performances lorsqu'il modifie légèrement un paramètre de son avion. Dans le cadre de développement de systèmes en lignes de 5 produit, le concepteur peut également démontrer une enveloppe de vol plus large que l'enveloppe de certification afin de réutiliser les briques logicielles de calcul de trajectoire et prévision sur d'autres appareils, sans avoir à refaire la démonstration de sécurité ; - Un niveau d'enveloppe encore plus large, correspondant à une 10 robustesse garantie, dans lequel le concepteur démontre la robustesse de ses algorithmes, et notamment les capacités à fournir un résultat dans cette enveloppe sans tomber en panne, même avec une fiabilité réduite, entraînant par exemple une précision dégradée.

15 La figure 2 illustre ces trois niveaux de gestion des enveloppes. L'enveloppe de certification commerciale 11 est incluse dans l'enveloppe de démonstration avionneur 12, elle-même incluse dans l'enveloppe de robustesse garantie 13. Lorsqu'un système tiers souhaite solliciter le système dédié au plan de vol 20 avec un paramètre P1 situé en dehors 14 de ces trois enveloppes, le système dédié au plan de vol peut utiliser soit sa limitation par l'enveloppe de robustesse 13 (paramètre P2), soit par l'enveloppe avionneur 12 (paramètre P3), soit par l'enveloppe de certification 11 (paramètre P4).

25 Une liste ci-dessous est une liste non exhaustive et non limitative, des paramètres de trajectoire utilisés par une fonction dédiée au plan de vol et dont on peut étendre les bornes pour les systèmes tiers dans la limite des enveloppes 12, 13 ci-dessus. Cette liste pourrait contenir : Liste des géométries de trajectoire latérale autorisés et interdits pour 30 un système tiers (permet de définir l'interface entre un système tiers et le système « dédié plan de vol » : o Points de latitude/longitude seulement o Points définis relativement par d'autres points o Legs Arinc 424 autorisés et interdits 3025920 14 o Droites et arcs de cercles incluant leur définition : ^ Droite entre deux Latitudes/Longitudes ^ Droite issue d'une latitude/longitude, d'une longueur et d'un cap donné ou d'une route sol donnée 5 ^ Arc caractérisé par son centre (latitude/longitude) son rayon, son orientation, son angle de départ (par rapport au nord par exemple) et son ouverture Géométries plus complexes pour les arcs : ellipses par 10 exemples, points stationnaires (typiquement pour du « hovering » hélicoptère) Roulis maximum vitesse de roulis maximum Tangage maximum 15 vitesse de tangage maximum (en positif et en négatif) Assiette maximum (en positif et en négatif) Incidence maximum (en positif et en négatif) Pente aérodynamique « FPA » min et max (en positif et en négatif) Vitesses minimum et maximum selon les configurations 20 aérodynamiques o Les vitesses sont par exemple : vitesse sol « GS », vitesse air « TAS », mach, vitesse conventionnelle »CAS », vitesse verticale « Vz » o Les configurations sont par exemple : les crans de becs et 25 volets sortis, les aérofreins, les trains d'atterrissage, les éléments saillants (portes, perches, pods radar ...) Altitudes minimum et maximum Rayons de virages (pour les courbes) min et max Accélération maximum 3025920 15 - Décélération maximum - Facteurs de charge max en latéral et en vertical Poussée minimum et maximum Types de transition obligatoires et types de transitions interdites 5 (parmi « Fly over », « Fly by », arrivée à plat, départ à plat Angles de rejointe latérale max d'une transition vers le leg suivant Mode obligatoire de changement d'altitude, et mode interdit de changement d'altitude o Les modes sont par exemple : Vz fixée, FPA fixé, poussée 10 fixée « Open » Une liste non exhaustive des paramètres de plan de vol utilisés par une fonction dédiée au plan de vol et dont on étend les bornes pour les systèmes tiers pourrait contenir : Liste des legs A424 supplémentaires, autorisés et interdits parmi les 15 13 types de legs Transitions autorisées et transitions interdites entre legs (extension des paires possibles et impossibles, définies par l'Arinc 424 à d'autres paires) o Ex : Ajout de la transition Arinc 424 DF-RF (Direct to Fix - 20 Radius to Fix) permettant de rejoindre un arc par une ligne directe. Contraintes plan de vol min et max définissables sur les legs « plan de vol » : contraintes d'altitude, de vitesse, de temps o Par exemple : Ajout de contraintes de vitesse (AT OR 25 FASTER', alors que les systèmes « dédiés plan de vol » ne savent prendre en compte que des limites de vitesses 'AT OR LESS' Règles de séquencement du plan de vol o Par exemple : blocage des séquencements sur un SAR dont on 30 fait une excursion pour aller voir plus loin 3025920 16 Une liste non exhaustive des paramètres de navigation utilisés par une fonction dédiée au plan de vol et dont on étend les bornes pour les systèmes tiers pourrait contenir : Capteurs et senseurs autorisés et interdits (incluant les configurations 5 multi capteurs) : o Par exemple : GPS civil, GPS tactique, Galileo, Gagan, Glonass,... Radars, Augmentations satellitaires, Centrales inertielles, Balises de radionavigation de type VOR, DME, TACAN, ILS, MLS, ADF etc. ... 10 o Bandes de Fréquences obligatoires ou interdites Les paramètres listés dans la base de l'étape préliminaire 10 ont une valeur par défaut qui peut être : - Définie à l'avance, dans le code ; Définie dans un fichier de configuration par défaut, chargé au 15 démarrage avion ; - Définie dynamiquement via un chargement par moyen de stockage ou par liaison de données numériques ; - Définie via une interface Homme-Machine par un opérateur de bord.

20 On revient à la figure 1. L'étape préliminaire 10 est suivie d'une première étape 1 d'initialisation du plan de vol et de la trajectoire de mission continue. Cette étape, réalisée par le système dédié au plan de vol, consiste classiquement à construire une trajectoire sur la base du plan de vol uniquement, avec les paramètres définis par défaut dans l'étape 25 préliminaire 10. Le système calcule les transitions latérales entre legs du plan de vol selon les critères latéraux de trajectoire, et de plan de vol, et effectue parallèlement ou dans la foulée une intégration du plan de vol vertical selon les paramètres verticaux choisis.

30 Une deuxième étape 2 gère la réception d'une trajectoire tierce par un système tiers, cette trajectoire tierce étant représentée par un tronçon. Plus précisément dans cette deuxième étape, le système dédié au plan de vol gère la réception du tronçon, sa modification ou sa suppression s'il ne peut 3025920 17 être intégré. Après analyse du tronçon par le système et s'il est accepté, le système réalise sa mise en forme pour préparer son insertion dans la trajectoire. A cet effet, le système calcule les bornes, appelées encore pivots, de la portion de trajectoire de plan de vol qui sera remplacée par le tronçon.

5 La figure 3 illustre cette deuxième étape 2 en présentant ses sous-étapes possibles. Une première sous-étape 21 analyse le tronçon reçu du client 8. Dans cette étape, le système dédié au plan de vol reçoit un tronçon de trajectoire de la part d'un système tiers, c'est-à-dire le client 8 des figures 1 10 et 2. L'analyse porte notamment sur les caractéristiques suivantes : - Le système émetteur - Type de révision demandée par le système tiers : ajout d'un nouveau tronçon, modification d'un tronçon existant (remplacement), suppression d'un tronçon 15 - Types d'éléments géométriques utilisés : o Trajectoire 2D : (legs, droites, arcs, ...) o trajectoire 2D + V (vitesse) : trajectoire 2D intégrant une vitesse spécifiée par segment du tronçon o trajectoire 3D : trajectoire 2D intégrant l'évolution en altitude par 20 segment de tronçon o trajectoire 3D + V : trajectoire 3D intégrant une vitesse spécifiée par segment du tronçon o trajectoire « Vertical only » : sur le plan de vol existant, intégration d'un profil de vitesse spécifiée (tronçon purement 25 vertical, superposé au plan de vol) o tout autre combinaison entre les axes avion et axes vitesse ou temps Paramètres issus de l'étape 0 applicables au tronçon correspondant à l'émetteur par défaut ou fournis par celui-ci dynamiquement, comme 30 par exemple : o senseurs à utiliser sur le tronçon o paramètres de guidage particuliers à utiliser sur le tronçon 3025920 18 Présence d'un point « plan de vol » de départ (optionnel) et d'un point de fin « plan de vol » (optionnel) indiquant respectivement à quel point du « plan de vol » le procédé doit passer en mode mission pour le système tiers, et à quel point de « plan de vol » le procédé doit mettre 5 fin au mode mission du système tiers pour reprendre le calcul avec les hypothèses « plan de vol ». Dans une deuxième sous-étape 22, le système calcule la prise en charge du tronçon. Il vérifie en particulier si le tronçon remplit les conditions pour être 10 intégré dans le plan de vol existant, ces conditions étant notamment : Conditions Syntaxiques o Vérifications des valeurs des paramètres par rapport au domaine d'usage défini à l'étape 0 o Vérifications sur la syntaxe (nombres au bon format, caractères 15 alphanumérique autorisés pour un paramètre) Conditions Performances (CPU, RAM/ROM, taille de pile ...) o Nombre d'éléments géométriques (droites, arc) rajoutés, par rapport au nombre max d'éléments de trajectoire autorisés en entrée du système « dédié plan de vol » (i.e. avant l'étape de 20 simplification) Conditions Géométriques (capacité de lier le tronçon au plan de vol) o Cohérence des éléments qui servent à définir les Droites et arc (ex : pour un arc de cercle de type RF, le rayon est cohérent de la distance entre le centre et le point de sortie de l'arc) 25 o Cohérence en distance vis à vis du plan de vol : le tronçon de trajectoire a des conditions d'éloignement et de croisement du plan de vol cohérentes, les pivots proposés par le système tiers existent dans le plan de vol, les pivots sont cohérents du plan de vol, c'est-à-dire dans le bon ordre par exemple ...

30 Dans une sous-étape 23, le système effectue un filtrage du tronçon par les critères d'acceptabilité dans le plan de vol existant, sur la base de l'analyse 3025920 19 21 et du calcul de prise en charge 22 du tronçon. Plus particulièrement, cette sous-étape aiguille le processus vers l'une ou l'autre des deux étapes suivantes possibles 24, 25. En cas de refus d'intégrer le tronçon dans le plan de vol, le système 5 notifie 24 au système tiers 8 le rejet de la requête. Un statut est par exemple envoyé pour permettre au système tiers d'adapter la trajectoire. Ce statut indique par exemple : - Une erreur de syntaxe ; Un problème de performance conduisant par exemple à un plan de vol 10 plein, une trajectoire pleine ou encore un nombre maximum de tronçons atteint ; - Une erreur sur un élément géométrique, l'élément incriminé étant fourni dans ledit statut.

15 Dans une sous-étape 25, en cas d'acceptation du tronçon le système, celui- ci identifie dans sa structure de données du plan de vol, la zone de découpage, en particulier le point pivot de début et le point pivot de fin, où sera insérée la trajectoire proposée par le système tiers, un pivot étant un point de transition entre le tronçon d'un système, ici la trajectoire de plan de 20 vol, et le tronçon d'un autre système, ici une trajectoire tierce à insérer. Ces points pivots peuvent ou non correspondre à des points déjà identifiés dans la structure de données du plan de vol. Le résultat de cette sous-étape 25 permet de passer à l'étape d'insertion de la trajectoire tierce afin de constituer la trajectoire mission continue.

25 Les figures 4a et 4b illustrent la trajectoire tierce à insérer dans la trajectoire du plan de vol suivi par un avion 40. Plus précisément, la figure 4a représente la trajectoire initiale 20 du plan de vol calculée par le système et la figure 4b représente un tronçon trajectoire tierce 30 en regard de la 30 trajectoire initiale 20. Un système tiers souhaite insérer ce tronçon de trajectoire 30 dans la trajectoire initiale. La figure 4a correspond à la représentation du plan de vol initial visualisé sur un écran de navigation (« Navigation Display ») comportant les points AGN, LAC10, LACS, LAC2, LACOU, FISTO notamment. Sur la figure 4b, le 35 système détermine le point d'entrée IN#1 et le point de sortie OUT#1 de la 3025920 20 trajectoire et calcule par exemple les pivots par la méthode des projetés. Ainsi, le pivot d'entrée « PIVOT IN #1 » de la trajectoire tierce est par exemple le point LAC5 sur lequel le point d'entrée IN#1 a un projeté orthogonal de distance minimale. De même, le pivot de sortie « PIVOT OUT 5 #1 » est par exemple le point FISTO sur lequel le point de sortie OUT#1 a un projeté orthogonal de distance minimale. Dans un mode de mise en oeuvre optionnel, les pivots peuvent être modifiés par le pilote, par sélection d'un élément autre dans le cartouche tel que présenté dans les figures 4a et 4b, ou par un mode d'interaction adéquat, 10 directement sur l'écran (utilisant un curseur, un menu déroulant, une interface tactile ou tout autre moyen d'interaction homme marchine). On revient à la figure 1. Dans une troisième étape 3, le système dédié au plan de vol calcule la trajectoire de mission continue. Cette étape intègre le 15 tronçon tiers dans le plan de vol pour en déduire la trajectoire de mission continue. Elle consiste donc notamment à raccrocher les entrée et sortie du tronçon aux éléments du plan de vol présents, et à effectuer les calculs de trajectoire et prédictions selon les modes correspondants.

20 La figure 5 illustre les sous-étapes possibles de la troisième étape 3. Dans une première sous-étape 31, le procédé effectue le traitement « plan de vol » entre les pivots. Si les pivots d'entrée et de sortie sont différents, comme dans le cas de la figure 4b, le procédé sauvegarde les éléments de plan de vol intermédiaires qui seront supprimés dans la troisième sous-étape 33 pour 25 faire place au tronçon afin de les récupérer en cas de suppression du tronçon ou de modification changeant sa géométrie par rapport au plan de vol. Dans une deuxième sous-étape 32, le tronçon est inséré dans la structure.

30 On effectue la transformation interne de la trajectoire pour la ramener dans l'enveloppe de trajectoires du système dédié au plan de vol. Le procédé réalise un formatage adapté pour les calculs de prévision par le système dédié au plan de vol et le stockage interne dans le système. Cette trajectoire est une trajectoire tierce, par exemple une trajectoire de mission, à 35 raccorder à la trajectoire de plan de vol. Plus précisément, ce formatage 3025920 21 adapté consiste en une simplification du tronçon de trajectoire de manière à ce que la trajectoire reste dans l'enveloppe de trajectoire définie, notamment en ce qui concerne les paramètres de calculs et de stockage par le système dédié au plan de vol. Cette enveloppe peut être l'enveloppe 11 de 5 certification de vol commercial, de démonstration avionneur 12 ou de robustesse 13, selon les applications, d'autres enveloppes de trajectoires pouvant être définie. Les calculs temps réels, notamment les calculs de prévisions, sont effectués sur la base de la trajectoire simplifiée, puis une estimation peut être réalisée si nécessaire pour définir la prévision relative à 10 la trajectoire réelle. Par exemple, la prévision de consommation de carburant est calculée sur la base de la trajectoire simplifiée puis la différence de consommation avec la trajectoire réelle est estimée pour aboutir au calcul de prévision de consommation cette trajectoire réelle. Le procédé selon l'invention, réalise ainsi un traitement géométrique optimisé 15 d'un tronçon de trajectoire permettant son insertion dans le calculateur dédié au plan de vol en garantissant à la fois les performances de stockage des tronçons, les performances CPU pour les calculs ultérieurs et la précision finale des calculs obtenus. Les tronçons sont simplifiés du point de vue trajectoire et des calculs de prédictions pour obtenir des prévisions (temps de 20 passage, carburant consommé ...) correctes sans remettre en cause le domaine d'usage des paramètres de calcul de trajectoire et prédiction du système dédié au plan de vol. Le tronçon initial 30 en entrée de cette sous-étape 32 peut être constitué de nombreux segments, notamment si la dynamique attendue est importante.

25 Typiquement, le tronçon 30 peut comporter plusieurs centaines de segments pour une mission de quelques dizaines de nautiques. La figure 6 illustre cette grande quantité de segments. Elle présente le tronçon de trajectoire 30 à insérer avec une section 61 sur laquelle on fait un zoom 62. La partie zoomée, de très faible distance par rapport à l'ensemble du tronçon 30, 30 présente à elle seule 12 points de cassure. Selon le choix (configurable, en dur, sélectionnable par le pilote ou par le système tiers) d'enveloppes parmi les enveloppes de calcul disponibles définies à l'étape préliminaire 10, le procédé limite les paramètres d'entrée 35 du système tiers.

3025920 22 Au minimum, le procédé ramène les données du système tiers dans l'enveloppe de robustesse 13. Avantageusement, le procédé ajuste les données et paramètres du système tiers pour répondre à une exigence de précision : il ramène les paramètres à 5 l'enveloppe avionneur 12 ou de certification 11, selon la précision exigée pour les calculs. En effet, bien que cela modifie plus fortement la trajectoire résultante, utiliser ces enveloppes permet de connaître de manière déterministe la précision que l'on aura en sortie de calcul. Le procédé détermine ainsi la dynamique de trajectoire possible pour la suite 10 des calculs. Par exemple, pour un aéronef à voilure fixe, les virages permettant de changer de cap sont définis par un arc, dont le rayon de virage vaut : R = V2/(g * tan(phi)) ou V est la vitesse par rapport au sol, g la constante gravitationnelle et phi l'angle de roulis. La mise en virage est fonction de la vitesse de roulis Vphi.

15 Les valeurs minimum et maximum de V sont notamment dépendantes de l'altitude, de la météo (vitesse du vent) et de la masse de l'aéronef. Les valeurs maximum de phi et Vphi sont notamment fonctions de l'altitude, de l'état avion et de lois de confort passagers (facteur de charge maximal en virage par exemple) 20 Ainsi, le procédé peut calculer Les valeurs cibles de rayons de virage R le long du tronçon. Le procédé recalcule les virages du tronçon initial avec les hypothèses de rayon de virage. Le procédé détermine ensuite la longueur résultante du tronçon, et les impacts sur les prévisions. En particulier, la simplification conduit à des 25 projections légèrement différentes du vent modélisé, et a un impact sur les prévisions de temps et de carburant qu'il est possible d'estimer. Par exemple, les prévisions en temps et carburant sur le tronçon peuvent être celles issues du calcul sur le tronçon simplifié, multipliées par l'inverse du taux de contraction entre la longueur de la trajectoire initiale et la longueur 30 trajectoire simplifiée résultante. Plus généralement, les résultats de calcul, notamment les calculs temps réels ou prévisionnels sur le tronçon simplifié sont multipliés par l'inverse du taux de contraction pour obtenir un résultat final propre à la trajectoire initiale (trajectoire réelle).

3025920 23 Dans une alternative et pour diminuer le nombre de segments encore plus, le procédé ignore les virages dans ses calculs. La trajectoire devient une succession de traits droits.

5 Les figures 7a et 7b présentent deux exemple de trajectoire simplifiée, la trajectoire d'origine étant toujours la trajectoire 30 présentée aux figures 4a et 6. La figure 7a présente la trajectoire simplifiée 30 avec 68 segments 71 incluant les arcs. La figure 7b illustre une simplification plus importante où les arcs sont ignorés et où la trajectoire simplifiée comporte 31 segments 72, les 10 segments étant alors de segments de droites. Avantageusement, les calculs de prévision sont effectuées par le système dédié au plan de vol sur ces trajectoire simplifiées, pourvu que l'ensemble des calculs et des paramètres reste contenu dans une enveloppe 11, 12, 13 choisie. Dans le cas de la figure 7a, la différence de longueur avec la trajectoire est 15 de 1%. Dans le cas de la figure 7b, la différence de longueur est de 5%. La connaissance de cette différence peut être utilisée pour le calcul des prévisions sur la trajectoire réelle à partir des prévisions calculées sur la trajectoire simplifiée.

20 Les tronçons dynamiques sont également traités dans cette deuxième sous-étape 32. On entend par tronçon dynamique, un tronçon envoyé par un système tiers dont la géométrie varie de manière périodique, par exemple une trajectoire de suivi de bouées en mer ou une trajectoire de suivi d'un mobile. Dans ce cas, plusieurs géométries du tronçon 30 sont envoyées 25 successivement vers le système dédié au plan de vol. Un mécanisme de filtrage permet de ne recalculer un tronçon que si un changement significatif de géométrie est détecté. En pratique, la géométrie est détectée d'une trajectoire est détectée par ses coordonnées. Le procédé n'effectue les calculs subséquents sur un nouveau tronçon que si sa géométrie diffère d'un 30 écart supérieur à un seuil donné par rapport à la géométrie courante. Ce seuil peut être pris égal au taux de simplification du tronçon. Ainsi, si on utilise par exemple une trajectoire simplifiée 5%, comme dans le cas de la figure 7b, le procédé n'effectue les calculs subséquents à cette sous-étape 32 que si le nouveau tronçon diffère du tronçon courant d'un écart de plus de 3025920 24 5%. Cela permet avantageusement de conserver les performances de mémoire et de calcul du système dédié au plan de vol. Bien qu'un tronçon de trajectoire tierce soit filtré, il est néanmoins affiché sur les écrans à destination de l'équipage. Ce dédoublement de la trajectoire, 5 trajectoire calculée et trajectoire affichée, permet avantageusement à un système tiers de jauger plusieurs tronçons alternatifs. Pendant que les trajectoires réelles sont affichées, le système tiers peut envoyer différents tronçons et récupère les résultats des prévisions (temps de carburant encore disponible par exemple) pour choisir le tronçon optimum. Un autre avantage 10 est que vu de l'avion, ou de l'équipage, la trajectoire est unique, évitant les problèmes de cohérence. En d'autres termes, les clients ne traitent qu'avec une seule trajectoire. Dans une troisièmes sous-étape 33, on effectue le calcul des raboutements, 15 c'est-à-dire le calcul des trajectoires de raccordement des parties de trajectoire 20 de plan de vol et de la trajectoire tierces 30, la trajectoire tierces étant insérée entre ces deux parties. Les figures 8a et 8b illustre ces raboutements. Le système calcule la trajectoire entre le pivot d'entrée LAC5 et le point 20 d'entrée IN#1 du tronçon 30. Il utilise les paramètres de l'étape préliminaire 10, correspondant au type de plan de vol remplacé. De la même manière, le système calcule la trajectoire entre le point de sortie OUT#1 du tronçon et le pivot de sortie FISTO. La figure 8a présente la trajectoire d'origine du plan de vol 20 et la trajectoire tierce 30 raboutée. La partie du plan de vol comprise 25 entre les pivots LAC5 et FISTO est ensuite supprimée de la trajectoire. Dans une option, cette partie supprimée peut être mémorisée par le procédé pour pouvoir être récupérée plus tard et réintégrée, si par exemple le tronçon de mission qui la remplace est supprimé. La figure 8b présente la nouvelle trajectoire de mission continue 80 que l'on obtient.

30 Tous types de raboutement connu peuvent être utilisés. On peut utiliser un raboutement qui minimise la consommation de carburant, qui minimise la distance ou qui permet d'arriver aligner avec le début du tronçon 30 par exemple. Dans l'exemple des figures 8a et 8b, les raboutements ont été calculés pour permettre à l'avion d'arriver et de sortir aligné avec les entrée 35 et sorties du tronçon 30.

3025920 25 Dans une quatrième sous-étape 34, on effectue le calcul de la trajectoire sur le tronçon. A cet effet le procédé intègre notamment, sur le plan de vol, les équations de la dynamique de l'avion selon les paramètres du tronçon simplifié, ramené par exemple à au moins l'enveloppe de robustesse 13. Le 5 système prend par exemple comme paramètres de calcul : Les paramètres de l'enveloppe de certification 11 pour les parties de plan de vol initial ; Les paramètres adéquats pour les parties de trajectoire du tronçon 30, parmi les enveloppes de robustesse garantie 13, avionneur 12 ou de 10 certification 11. Dans une cinquième sous-étape 35, on effectue le calcul de la trajectoire post-tronçon. Les simplifications de trajectoire et les calculs de reboutement se font de la même façon pour tous les tronçons.

15 Le système intègre les équations de la dynamique sur le plan de vol en prenant comme paramètres de calcul les paramètres de l'enveloppe de certification jusqu'à un prochain tronçon de trajectoire. On dispose ainsi, en sortie de la troisième étape 3 d'une trajectoire de mission continue mêlant des éléments et paramètres du plan de vol et du tronçon de trajectoire 30.

20 On revient à la figure 1. Dans une quatrième étape 4, on effectue la configuration personnalisée des systèmes clients. A l'issue du calcul de trajectoire de mission continue 80, ce calcul incluant tous les calculs prévisionnels, on configure les systèmes clients de cette trajectoire 80 en 25 fonction du type de tronçon parcouru en vol. Après le calcul du plan de vol modifié intégrant les différents tronçons 30, cette quatrième étape permet de communiquer le résultat avec les bonnes configurations aux systèmes clients de l'ensemble.

30 La figure 9 illustre différentes étapes de configurations possibles. Il n'y a pas d'ordre particulier pour réaliser ces étapes. La liste n'est pas limitative. Il est aussi possible de ne pas réaliser toutes ces étapes, d'autres étapes de configuration personnalisée des systèmes clients étant possibles. Ces configurations sont par exemple réalisées par le système dédié au plan de 35 vol.

3025920 26 Une première étape 41 concerne l'interactivité et l'affichage personnalisé. Le procédé permet à l'équipage de modifier les pivots comme l'illustre la figure 10a. Le pivot de sortie LACOU remplace le pivot FISTO calculé lors de la deuxième étape 2. L'équipage peut valider le tronçon. Un affichage 5 personnalisé montre sur la figure 10b le plan de vol modifié 100 et validé, intégrant le tronçon 30 à affichage personnalisé sur l'écran, avec un symbolisme particulier 101 pour les points d'entrée IN#1 et de sortie OUT#1. Le procédé permet de supprimer un tronçon. Dans ce cas, les points du plan de vol compris entre les pivots et qui avaient été supprimés sont réintégrés 10 dans le plan de vol pour revenir au plan de vol d'origine, dans le cas où la mémorisation a été effectuée, selon une des options de la sous-étape 33. Dans l'exemple illustré par les figures 11a et 11b, l'équipage décide de supprimer le tronçon pendant le vol sur ce tronçon. Le point LAC5, formant pivot, et le point LAC2 sont rappelés dans la structure du plan de vol. Le 15 procédé créé par exemple une trajectoire directe revenant sur le pivot LAC5 et se poursuivant sur le plan de vol d'origine tel qu'illustré par la figure 11b. Selon les performances du système d'affichage, on affiche le tronçon d'origine 30 ou sa forme simplifiée, issu de la troisième étape. Une 20 présentation avantageuse consiste à afficher la trajectoire d'origine, réelle, alors que les calculs sont effectués pour la trajectoire simplifiée. Une autre étape possible 42 est la configuration des senseurs. Cette étape a notamment pour but, lorsqu'un tronçon est actif, c'est-à-dire lorsque l'avion 25 est entre les points IN#1 et OUT#1 du tronçon, de paramétrer les senseurs conformément à la mission qui correspond au tronçon. A cet effet, le système récupère les paramètres identifiés lors de la première sous-étape 21 de la deuxième étape, parmi les paramètres définis à l'étape préliminaire et les envoie aux systèmes de senseurs correspondants.

30 Par exemple, un tronçon de type « recherche en mer » peut configurer les capteurs optroniques, par exemple les caméras dans le visible, les caméras à infrarouge, les caméras suivi, et/ou les capteurs de bouées sonar embarquées. Un tronçon de type « évitement de menace radar » peut configurer les capteurs de bord pour passer en mode silence, les capteurs 35 actifs émettant des ondes pour recevoir une réponse sont désactivés 3025920 27 pendant le tronçon. Dans le cas de parcours d'un tronçon de type « évitement de terrain » ou « vol basse altitude », on peut activer un radar de terrain. Pour un tronçon de type « évitement de trafic », on peut activer le radar mode S du TCAS pour élargir le cône de réception des autres avions.

5 Une autre étape possible 43 traite du guidage personnalisé. Cette étape 43 a notamment pour but, lorsqu'un tronçon est actif, de paramétrer les systèmes de guidage et de pilotage. Dans cette étape, on récupère les paramètres identifiés dans la deuxième sous-étape 32 parmi les paramètres définis dans 10 l'étape préliminaire 10 et on les envoie aux systèmes clients correspondant 9. Ces paramètres peuvent être de plusieurs types : La désignation des caractéristiques du tronçon étant effectuée par son nom ou son type ou le système tiers qui l'a déterminé, le système tiers 15 « guidant et pilotant » l'aéronef sur le tronçon selon ses caractéristiques ; La désignation des paramètres de trajectoire du tronçon étant effectuée par le système dédié au plan de vol lorsque ce dernier détient ces paramètres, par exemple le roulis maximum accepté ; 20 Une autre étape possible 44 effectue le formatage pour envoi. En particulier, lorsqu'un système client 9 nécessite de recevoir une information de trajectoire sous format « plan de vol » et/ou sous format simplifié, sous forme de segments d'arc 71 ou de droites 72, le procédé calcule les segments et le 25 plan de vol correspondant. A cet effet, le procédé utilise la trajectoire simplifiée issue de la troisième étape, soit celle issues des arcs 71, soit celle issue des segments droits 72. La figure 12 illustre le formatage pour le deuxième cas, relativement à l'exemple de tronçon 30 des figures précédentes. Pour chaque point de 30 cassure 121, le procédé créé un point de passage (« waypoint ») selon la norme d'interface attendue par le système client. Par exemple, pour un échange par liaison de données numériques avec un opérateur au sol (AOC : compagnie aérienne, ATC : centre de contrôle aérien, CC : centre de commandement par exemple), le procédé créée des points de passage de 3025920 28 type plan de vol avec leurs caractéristiques, ces caractéristiques étant notamment la position géographique 2D ou 3D ou les contraintes de vitesse. L'invention a été décrite précédemment pour une application avionique. Le 5 procédé selon l'invention peut donc avantageusement être mis en oeuvre par un calculateur de gestion de vol dit FMS (« Flight Management System »), ou dans la fonction gestion de vol (FM) d'un calculateur, notamment dédié au plan de vol.

10 La figure 13 présente l'architecture fonctionnelle d'un système de gestion de vol embarqué FMS. Cette architecture standard, bien connue, répond à la norme ARINC 702A. Une des fonctions du FMS est de localiser l'avion en utilisant ses senseurs 171 (centrales inertielles, GPS, balises radioélectriques notamment). Cette fonction est réalisée par une fonction de 15 localisation LOC NAV 170. Le système comporte les fonctions et composants suivants : Une fonction de vol FPLN 110, pour saisir les éléments géographiques constituant le squelette de la route à suivre (procédure de départ et d'arrivée, points de passages ...) ; 20 Une base de donnée de navigation NAVDB 130, pour construire des routes géographiques et des procédures à partir de données incluses dans les bases (points, balises, legs d'interception ou d'altitude...) ; Une base de données de performance, PRF DB 150, contenant les paramètres aérodynamiques et moteurs de l'appareil.

25 Une fonction de trajectoire latérale TRAJ, 120: pour construire une trajectoire continue à partir des points du plan de vol, respectant les performances avion et les contraintes de confinement (RNP) ; Une fonction de prédictions PRED, 140: pour construire un profil vertical optimisé sur la trajectoire latérale ; 30 Une fonction de guidage, GUID 200, pour guider dans les plans latéraux et verticaux l'aéronef sur sa trajectoire 3D, tout en optimisant la vitesse ; Liaison de donnée numérique DATALINK, 180 pour communiquer avec les centres de contrôle 181 et les autres aéronefs 3025920 29 A partir du plan de vol défini par le pilote, caractérisé par les points de passage, la trajectoire latérale est calculée en fonction de la géométrie entre les points de passage correspondant aux legs, et/ou en fonction des conditions d'altitude et de vitesse. Sur cette trajectoire latérale, le FMS 5 optimise une trajectoire verticale, en altitude et en vitesse, passant par des contraintes éventuelles d'altitude, de vitesse et de temps. L'ensemble des informations entrées ou calculées par le FMS est regroupé sur des écrans d'affichage (pages MFD, visualisations NTD et PFD, HUD ou autres). La partie IHM 190 (Interface Homme Machine) comporte le composant IHM 10 du FMS qui structure les données pour envoi aux écrans d'affichages, dit CDS (« Cockpit Display System »). Plusieurs implémentations du procédé sont possibles dans le FMS. L'étape préliminaire 10 peut être faite lors de la conception. Une interface de programmation (API) entre le système dédié au plan de vol et les systèmes 15 tiers peut être implémentée pour définir les services et les domaines d'usage. Elle est par exemple intégrée dans le FMS, dans un système intermédiaire (AID pour « agent d'interaction domaine » par exemple) ou dans une IHS (Interface Homme Système). Le FMS en tant que système dédié au plan de vol gère la trajectoire 20 simplifiée pour les prédictions et la trajectoire complète pour l'affichage et le guidage. En d'autres termes, les calculs sont faits sur la trajectoire simplifiée mais les écrans affichent la trajectoire complète pour l'équipage. La première étape 1, la deuxième étape 2, la troisième étape 3 et la quatrième étape 4 sont réalisées dans le FMS. En particulier : 25 - La première étape 1 est réalisée par les composants coeurs du FMS : FPLN, TRAJ et PRED notamment ; Les sous-étapes 21, 22, 23, 24 de la deuxième étape 2 sont réalisées par exemple par les interfaces d'entrée et de sortie ; - La cinquième 25 de la deuxième étape effectuant la mise en forme 30 des tronçons et le calcul des pivots, ainsi que la troisième étape 3 sont réalisées par les composants coeur du FMS : FPLN, TRAJ et PRED notamment ; - L'étape 41 de configuration de l'affichage personnalisé est réalisée par les composants IHM du FMS ; 3025920 30 L'étape 42 de configuration des senseurs est réalisée par le composant LOCNAV du FMS ; L'étape 43 de configuration du guidage personnalisé est réalisée par les composants GUID du FMS ; 5 L'étape 44 de formatage pour envoi est réalisée par les composants DATALINK du FMS. Dans une deuxième implémentation possible, le FMS gère la trajectoire simplifiée pour les prédictions. Le système tiers, émetteur du tronçon de 10 trajectoire à insérer, gère la trajectoire complète pour l'affichage et le guidage. Les différentes étapes et sous-étapes sont réalisées par les mêmes composants que dans la première implémentation, sauf pour : L'étape 41 de configuration de l'affichage personnalisé qui est réalisée par le système tiers émetteur ; 15 - L'étape 42 de configuration des senseurs qui est réalisée par le système tiers émetteur ; - L'étape 43 de configuration du guidage personnalisé qui est réalisée par le système tiers émetteur.

20 Dans une troisième implémentation possible, le FMS gère la trajectoire simplifiée pour les prédictions. Le système tiers, émetteur du tronçon de trajectoire à insérer, gère la trajectoire complète pour le guidage et une IHS intégrée gère l'affichage global continu. Les différentes étapes et sous-étapes sont réalisées par les mêmes composants que dans la première 25 implémentation, sauf pour : - L'étape 41 de configuration de l'affichage personnalisé qui est réalisée par l'IHS intégrée ; L'étape 42 de configuration des senseurs qui est réalisée par le système tiers émetteur ; 30 - L'étape 43 de configuration du guidage personnalisé qui est réalisée par le système tiers émetteur. D'autres implémentations sont possibles entre les différents systèmes en jeu.

3025920 31 Il est noter que les équipements EFB, ANF, stations au sol TP, ou tablettes notamment ont également une architecture similaire composée notamment d'un écran d'affichage, d'un processeur coeur, et d'un gestionnaire d'affichage dans le processeur coeur ou entre le processeur coeur et l'écran 5 d'affichage. Ils peuvent donc recevoir ces mêmes types d'implémentation, notamment pour des applications non avioniques. Dans le domaine avionique, en plus d'une application FMS, l'invention peut s'appliquer sur les systèmes temps réels embarqués dans un aéronef, 10 notamment dans les systèmes suivants : Le système de mission (MMS pour Mission Management System) calculant des trajectoires mission (largage, ravitaillement, suivi de terrain basse altitude, recherche (SAR), etc.) ; Le système de guidage (FG pour Flight Guidance ou AP pour 15 Automatic Pilot) capable dans des modes dits « supérieurs » d'effectuer des calculs et suivis de trajectoires géométriques 3D (SAR également) ; Le système de gestion du roulage (AOF pour « Airport Onboard function) calculant une trajectoire sol (dite « cheminement ») ; 20 Le système de surveillance météo (WIMS pour « Weather Information Management System) calculant des trajectoires géométriques optimisant le vol en fonction de la météo (nuages, jets, turbulences ...) Le système de surveillance terrain (TAWS pour « Terrain Awareness 25 and Warning System) calculant une trajectoire garantissant une sécurité vis à vis du relief ; Le système de surveillance trafic (TCAS pour « Traffic Collision Avoidance system) calculant une trajectoire d'évitement latéral ou vertical d'autres aéronefs ; 30 Le système de suivi de trafic (Traffic Computer) permettant d'effectuer des trajectoires latérales et ou verticales relatives à un avion cible (manoeuvres connues sous les acronymes anglo-saxons ASAS ou FIM) ; Le cartable électronique (EFB pour Electronic Flight Bag) permettant à 35 un équipage ou au sol, ou via des algorithmes évolués, de proposer 3025920 32 des modifications de trajectoires pour optimiser le vol (surf des meilleurs vents, modifications de trajectoire « au doigt » ; Le système de communication sol (CMU pour Communicaton Management Unit) permettant d'échanger des plans de vol et des 5 trajectoires avec le sol ; Une IHS intégrée (interface interactive pilotant plusieurs des systèmes ci-dessus) affichant différents tronçons de différents systèmes. L'invention peut également s'appliquer dans d'autres domaines que celui de 10 l'avionique. Elle peut s'appliquer notamment pour des applications navales ou automobiles, par exemple pour des systèmes de navigation. Dans les applications automobiles, les trajectoires tronçons sont par exemple les alternatives de trajet pour éviter par exemple un bouchon, une zone temporaire de travaux ou une zone fermée à la circulation automobile.

15 D'autres applications sont possibles. Dans toutes ces autres applications, la trajectoire de plan de vol est remplacée par un autre type de trajectoire planifiée, ce peut être par exemple une trajectoire de navigation automobile fourni par un système d'aide à la navigation.

20 L'invention a notamment comme avantages qu'elle permet d'interagir entre un système dédié plan de vol aux capacités démontrées de navigabilité et de sécurité, dans un cadre précis, avec d'autres systèmes souhaitant intégrer des altérations de trajectoire au sein du système. Il permet de calculer des prévisions fiables quel que soit l'assemblage de la succession de tronçons 25 tiers et de morceaux de plan de vol. Le mécanisme de dédoublement entre le tronçon affiché et le tronçon simplifié, destiné aux calculs, permet de préserver les ressources en mémoire et temps de calcul du système dédié au plan de vol, pourvu que le tronçon simplifié permette de rester dans une enveloppe de trajectoires 30 acceptée. Le système dédié au plan de vol peut ainsi effectuer des calculs sans modification du code ou des algorithmes puisque le procédé selon l'invention utilise les paramètres desdites enveloppes. Il n'est donc pas nécessaire de procéder à une nouvelle certification. Parmi les autres avantages, on peut citer, de façon non exhaustive : 3025920 33 Le fait que les tronçons peuvent être dynamiques (plusieurs tronçons étant envoyés successivement) : le mécanisme de filtrage de la deuxième sous-étape 32 de la troisième étape 3 permet de ne recalculer un nouveau tronçon que si un changement significatif des 5 coordonnées de la trajectoire est détecté (si par exemple on utilise une trajectoire simplifiée à 5%) le procédé n'effectue pas les calculs subséquents à cette étape, préservant ainsi les performances de stockage et de calcul (RAM/ROM/CPU) du système dédié au plan de vol ; 10 Le fait que le mécanisme permet à un système tiers d'effectuer plusieurs essais sur des tronçons alternatifs, pour jauger de l'optimalité d'un tronçon par rapport à d'autres. Le fait que, vu de l'avion, la trajectoire est unique, évitant les problèmes de gestion de la cohérence : les clients ne « consomment » 15 qu'une seule trajectoire.

Claims (19)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de calcul temps réel d'une trajectoire suivie par un mobile, ladite trajectoire étant issue d'une trajectoire planifiée (30), gérée par un 5 système (100), et d'au moins un tronçon de trajectoire (30) émis par un système tiers (8) vers ledit système (100), caractérisé en ce qu'il comporte au moins : - Une étape préliminaire (10) dans laquelle on réalise une base de connaissance comportant les paramètres de calcul et leur domaine 10 d'usage pour ledit mobile, au moins une enveloppe de paramètres (11, 12, 13) étant définies à l'intérieur dudit domaine d'usage correspondant à des contraintes de fonctionnement différentes dudit mobile ; - Une première étape (1) dans laquelle ledit système (100) initialise la 15 trajectoire planifiée en fonction des paramètres de l'étape préliminaire, les paramètres de calcul de ladite trajectoire planifiée étant compris dans une desdites enveloppes (11, 12, 13) ; - Une deuxième étape (2) dans laquelle ledit système (100) reçoit un tronçon de trajectoire (30) émis par le système tiers (8, 9) pour être 20 inséré dans ladite trajectoire planifiée (20) en remplacement d'une partie de ladite trajectoire (20) ; - Une troisième étape (3) dans laquelle le tronçon reçu et accepté est simplifié par segmentation de façon à ce que ses paramètres de calcul soient contenus dans ladite au moins enveloppes (11, 12, 13), 25 ledit système (100) effectuant des calculs sur la base dudit tronçon simplifié (30).
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en que plusieurs enveloppes de niveaux de contraintes différents (11, 12, 13) étant définies, les paramètres de calcul dudit tronçon sont contenus dans une desdites 30 enveloppes (11, 12, 13). 3025920 35
3. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit système intègre les équations de la dynamique du mobile selon les paramètres du tronçon simplifié (30) ramenés à au moins l'une desdites enveloppes (12, 13).
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le niveau de contrainte d'une enveloppe (13) contenant les paramètres de calcul dudit tronçon est inférieur au niveau de contrainte de l'enveloppe (11) contenant des paramètres de calcul de ladite trajectoire planifiée.
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les résultats de calcul sont multipliés par l'inverse du taux de contraction dudit tronçon simplifié.
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans la troisième étape (3) le système calcule les trajectoires de raccordement des parties de ladite trajectoire planifiée (20) et dudit tronçon (30), ledit tronçon étant calculé pour être inséré entre ces parties en utilisant les paramètres de l'étape préliminaire correspondant au type de partie de trajectoire planifiée remplacée.
7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que plusieurs géométries dudit tronçon (30) étant envoyées successivement pour insertion, ledit système (100) effectue un filtrage de sorte qu'il insère une nouvelle géométrie de tronçon (30) que si celle-ci diffère par rapport à la géométrie du tronçon courant d'un écart supérieur à un seuil donné.
8. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le seuil donné est égal au taux de simplification dudit tronçon courant (30).
9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que plusieurs géométries dudit tronçon (30) étant envoyées successivement pour insertion, ledit système (100) effectue les calculs temps réels sur lesdites géométries de tronçon afin de sélectionner le tronçon à insérer en fonction du résultat des calculs. 3025920 36
10. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit tronçon (30) est affiché par des moyens de visualisation dans sa trajectoire réelle, les calculs étant effectués sur le tronçon simplifié. 5
11. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit système (100) récupère les données de la trajectoire planifiée remplacée par ledit tronçon (30) en cas de suppression de ce dernier.
12. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, 10 caractérisé en ce que ledit système (100) est un système de gestion de vol, la trajectoire planifiée (30) étant une trajectoire de plan de vol suivie par un aéronef.
13. 13. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit tronçon (30) est un tronçon de trajectoire de mission. 15
14. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que les calculs incluent des calculs de prévision de consommation de carburant par l'aéronef et de temps de passage de l'aéronef en des points donnés.
15. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 13, caractérisé 20 en ce que les points de transition (PIVOT IN, PIVOT OUT) entre ledit tronçon (30) et la trajectoire de plan de vol (20) sont modifiables via une interaction sur un écran de visualisation.
16. 16. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte une étape (42) de configuration de senseurs en fonction de la mission 25 correspondant audit tronçon et en fonction de paramètres de calculs de ladite base de donnée établie dans l'étape préliminaire (10).
17. 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, caractérisé en ce que, lorsque l'aéronef parcourt ledit tronçon (30), il comporte une étape (43) de configuration des systèmes de guidage et de pilotage en fonction de 30 paramètres de calcul dudit tronçon. 3025920 37
18. 18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 17, caractérisé en ce que qu'il comporte une étape (44) effectuant un formatage des informations de trajectoire pour envoi aux clients (8, 9) ayant requis l'insertion dudit tronçon. 5
19. 19. Système de gestion de trajectoire embarqué réalisant des calculs temps réel de trajectoire, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10