FR3031806A1 - Procede d'aide a la navigation en fonction de conditions meteorologiques - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé d'aide à la navigation d'un aéronef, exécuté par un système de gestion de vol, pour comparer une trajectoire de référence (Γref) de l'aéronef soumis à un champ de vecteurs de vent (W), avec une nouvelle trajectoire (Γnew) entre respectivement un même point de départ (A) et un même point d'arrivée (B), le procédé comprenant les étapes consistant à : -déterminer (510) la trajectoire de référence (Γref) -déterminer (520) la nouvelle trajectoire (Γnew) -charger (530) des données météorologiques -déterminer (540) une surface (SΓ) orientée délimitée par une courbe fermée orientée (Γ) constituée de la nouvelle trajectoire (Fnew), du point de départ (A) vers le point d'arrivée (B) refermée par l'opposé de la trajectoire de référence du point d'arrivée (B) vers le point départ (A), -déterminer (550) un rotationnel de vent (rot W) à partir du champ de vecteurs de vent (W) -déterminer (560) un flux (CΓ) du rotationnel de vent au travers de la surface (Sr) * une valeur positive dudit flux signifiant que la nouvelle trajectoire utilise mieux la poussé du vent que la trajectoire de référence, * une valeur négative dudit flux signifiant que la nouvelle trajectoire utilise moins bien la poussé du vent que la trajectoire de référence.

Description

Procédé d'aide à la navigation en fonction de conditions météorologiques DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un procédé d'aide à la navigation pour comparer des trajectoires de vol par rapport à l'utilisation au mieux des conditions météorologiques. L'invention trouve une utilité particulière dans les systèmes de gestion de vol embarqués sur aéronef, pour aider l'équipage à améliorer une trajectoire de vol initiale en fonctions des évolutions des conditions météorologiques rencontrées par l'aéronef sur sa trajectoire.

ETAT DE LA TECHNIQUE Les systèmes d'aide à la navigation connus disposent de moyens de calcul de trajectoires entre des points de passage définis dans un plan du vol qui peut, par exemple, être renseigné par le pilote. Les trajectoires, calculées en début de vol et éventuellement remises à jour au cours du vol, sont un support pour les manoeuvres de l'aéronef, quelles soient décidées par le pilote ou par un système de pilotage automatique. Dans l'état connu de la technique, la trajectoire calculée est scindée entre une trajectoire latérale, typiquement caractérisée par des points de passage définis par une latitude et une longitude, et un profil vertical appliqué sur cette trajectoire latérale pour prendre en compte des contraintes, par exemple de relief ou de gestion de la consommation de carburant. Parmi les systèmes d'aide à la navigation, on connaît les systèmes de 25 gestion de vol, dit FMS, pour l'acronyme anglo-saxon Flight Management System, dont une architecture fonctionnelle est schématisée sur la figure 1. Conformément à la norme ARINC 702, ils assurent notamment les fonctions de - Navigation LOCNAV, 170, pour effectuer la localisation optimale de 30 l'aéronef en fonction des moyens de géo-localisation (GPS, GALILEO, balises radios VHF, centrales inertielles, etc...) - Plan de vol FPLN, 110, pour saisir les éléments géographiques constituant le squelette de la route à suivre (procédures de départ et d'arrivée, points de passages, etc...), - Base de données de navigation NAVDB 130, pour construire des routes 5 géographiques et des procédures à partir de données incluses dans les bases (points, balises, legs d'interception ou d'altitude...), - Base de données de performance, PERF DB 150, contenant les paramètres aérodynamiques et moteurs de l'appareil, - Trajectoire latérale TRAJ, 120, pour construire une trajectoire continue à 10 partir des points du plan de vol, respectant les performances avion et les contraintes de confinement, - Prédictions PRED, 140, pour construire un profil vertical optimisé sur la trajectoire latérale, - Guidage, GUID 200, pour guider dans les plans latéraux et verticaux 15 l'aéronef sur sa trajectoire 3D, tout en optimisant la vitesse, - Liaison de donnée numérique DATALINK, 180 pour communiquer avec les centres de contrôle et les autres aéronefs. A partir du plan de vol FPLN défini par le pilote, une trajectoire latérale est déterminée en fonction de la géométrie entre les points de passage. A 20 partir de cette trajectoire latérale, une fonction de prédiction PRED définit un profil vertical optimisé tenant compte d'éventuelles contraintes d'altitude, de vitesse et de temps. Pour cela, le système FMS dispose de tables de performances PERFDB, qui définissent la modélisation de l'aérodynamique et des moteurs. La fonction de prédiction PRED implémente les équations de 25 la dynamique aéronef. Ces équations se basent numériquement sur des valeurs contenues dans les tables de performances pour calculer tramée, portance, et poussée. Par double intégration, on en déduit le vecteur vitesse et le vecteur position de l'avion. 30 La prise en compte des conditions météorologiques et ses évolutions ajoute à la complexité du calcul d'une trajectoire de vol. Les figures 2a et 2b représentent une trajectoire orthodromique 10 entre un point A et un point B. Les conditions météorologiques dans l'environnement de la trajectoire sont représentées au moyen d'un maillage Mw ; la direction et la longueur des 35 flèches en chaque noeud du maillage illustrant la direction et l'intensité du vecteur vent W en ce noeud. Le vecteur de vent est défini selon les 3 dimensions, les figures 2a et 2b présentent la projection du vent dans le plan xy. Le vent n'étant pas constant sur le parcours, la trajectoire 5 orthodromique 10, trajectoire la plus courte pour relier A et B, ne s'avère pas la plus économique en carburant et/ou la plus rapide. Un calcul d'optimisation globale de la trajectoire comme par exemple la programmation dynamique permet de construire une trajectoire 11 pour relier le point A et le point B de manière optimisée, en consommation de carburant et/ou en 10 temps. Un tel calcul d'une trajectoire optimisée en fonction des conditions météorologiques nécessite des ressources de calcul importantes et un temps de calcul long. Ce calcul peut être fait dans une station de calcul au sol, mais il est relativement inadapté à une utilisation dans un système de gestion de vol embarqué. 15 On a envisagé d'enrichir le calcul de trajectoire des systèmes de gestion de vol embarqué de type FMS en proposant des moyens pour dérouter un aéronef de sa trajectoire sur la base d'informations de vent. On connait ainsi de la demanderesse, le document de brevet publié sous la référence FR2939505 décrivant une solution embarquée d'optimisation de la 20 trajectoire latérale s'appuyant sur une modification locale du plan de vol. Le déroutement s'appuie sur la fonction DIRTO connue de l'homme du métier, et décrite dans la norme ARINC 702. La trajectoire est modifiée par rapport à la trajectoire initiale en ajoutant un point de détournement en remplacement d'une suite de points de passage du plan de vol. L'utilisation de la fonction 25 DIRTO restreint nécessairement la complexité de la représentation de la trajectoire latérale à suivre. Cette implémentation ne garantit pas d'obtenir une trajectoire optimale en consommation de carburant et/ou en temps. Il reste donc désirable de disposer de moyens efficaces d'aide à la navigation pour adapter, à bord de l'aéronef, une trajectoire de vol en 30 permettant d'optimiser de plus la consommation de carburant et la vitesse en construisant une trajectoire dans laquelle l'aéronef est autant que possible poussé par le vent. Un but de la présente invention est de palier aux inconvénients précités en 35 proposant un procédé d'aide à la navigation permettant de générer à partir d'une trajectoire de référence, une nouvelle trajectoire permettant de mieux utiliser le vent, en utilisant des ressources de calcul plus faibles que dans l'état de l'art, compatibles d'une exécution par des systèmes embarqués tel que le système de gestion de vol FMS embarqué dans l'aéronef.

DESCRIPTION DE L'INVENTION La présente invention a pour objet un procédé d'aide à la navigation d'un aéronef, exécuté par un système de gestion de vol, pour comparer une trajectoire de référence de l'aéronef soumis à un champ de vecteurs de vent avec une nouvelle trajectoire entre respectivement un même point de départ et un même point d'arrivée, le procédé comprenant les étapes consistant à: -déterminer la trajectoire de référence, 15 -déterminer la nouvelle trajectoire, -charger des données météorologiques comprenant le champ de vecteurs de vent dans une zone de dimensions prédéterminées incluant la trajectoire de référence et la nouvelle trajectoire, -déterminer une surface orientée délimitée par une courbe fermée orientée 20 constituée de la nouvelle trajectoire, du point de départ vers le point d'arrivée refermée par l'opposé de la trajectoire de référence du point d'arrivée vers le point départ, -déterminer un rotationnel de vent à partir du champ de vecteurs de vent pour au moins des valeurs du vecteur de vent situées dans ladite surface, 25 -déterminer un flux du rotationnel de vent au travers de la surface (Sr) * une valeur positive dudit flux signifiant que la nouvelle trajectoire utilise mieux la poussé du vent que la trajectoire de référence, * une valeur négative dudit flux signifiant que la nouvelle trajectoire utilise moins bien la poussé du vent que la trajectoire de référence. 30 Avantageusement le procédé selon l'invention comprend en outre une étape d'affichage du signe et/ou de la valeur de flux déterminée. Avantageusement, les trajectoires sont contenues dans un plan xy et le procédé selon l'invention comprend en outre une étape d'affichage d'une 35 cartographie d'iso valeurs de la projection selon un axe z du rotationnel de vent, z étant défini de sorte que le repère xyz est orthonormé, la cartographie étant superposée à l'affichage des trajectoires Selon un mode de réalisation, l'étape de détermination de la nouvelle 5 trajectoire est opérée par le pilote, la nouvelle trajectoire étant déterminée à partir de l'information visuelle issue de la cartographie. Avantageusement l'étape de détermination de la nouvelle trajectoire consiste en une déformation de la trajectoire de référence opérée graphiquement par le pilote, le système affichant en temps réel la valeur du flux correspondant. 10 Selon un autre mode de réalisation l'étape de détermination de la nouvelle trajectoire est opérée par le système de gestion de vol, et les étapes de détermination d'une surface orientée et d'un flux du rotationnel sont réalisées une pluralité de fois pour une pluralité de nouvelles trajectoires respectives, 15 une trajectoire optimale étant déterminée, parmi ladite pluralité de nouvelles trajectoires, de sorte que ledit flux est maximum. En variante, l'étape de détermination de la nouvelle trajectoire est opérée par le système de gestion de vol, le procédé selon l'invention comprenant en 20 outre une étape de détermination d'une différence de longueur entre les deux trajectoires. Les étapes de détermination d'une surface orientée, d'un flux du rotationnel et d'une différence de longueur sont réalisées une pluralité de fois pour une pluralité de nouvelles trajectoires respectives, une trajectoire optimale est déterminée, parmi la pluralité de nouvelles trajectoires, de sorte 25 qu'un paramètre représentatif d'un compromis entre de la différence de longueur et l'opposé du flux soit minimum. Avantageusement le paramètre est une combinaison linéaire à coefficients positifs de la différence de longueur et de l'opposé du flux. 30 Avantageusement, la trajectoire de référence est déterminée par le système de gestion de vol.

D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : La figure 1, déjà présentée, représente un système d'aide à la navigation connu, communément appelé FMS, Les figures 2a et 2b, déjà présentées, illustrent l'intérêt de prendre en compte les conditions météorologiques pour le calcul d'une trajectoire de vol, La figure 3 illustre une trajectoire FO entre un point A et un point B dans un champ de vecteurs de vent W, illustré sous la forme d'un vecteur aux noeuds d'une grille M. Les figures 4a et 4b illustrent l'application du théorème de Kelvin-Stokes à la trajectoire fermée. La figure 5 illustre le procédé selon l'invention.

Les figures 6a, 6bet 6c illustrent la règle d'optimisation. La figure 7 illustre la cartographie superposée à l'affichage des trajectoires. La figure 8 illustre une nouvelle trajectoire appliquant les règles de contournement, c'est-à-dire contournant les zones positives par la droite et les zones négatives par la gauche.

La figure 9 illustre un procédé permettant la détermination d'une trajectoire optimale maximisant le flux dans une zone déterminée. La figure 10 illustre un exemple d'une trajectoire optimale calculée avec le procédé de la figure 9. La figure 11 illustre un procédé permettant la détermination d'une trajectoire 25 optimale réalisant un compromis entre un flux maximal et une différence de longueur avec la trajectoire de référence minimale. La figure 12 illustre un exemple d'une trajectoire optimale calculée avec le procédé de la figure 11. 30 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Les inventeurs ont mis au point un procédé original d'aide à la navigation d'un aéronef permettant à partir d'une trajectoire de référence Fref entre un 35 point de départ A et un point d'arrivée B, soumise à un champ de vecteurs de vent W de définir une nouvelle trajectoire Fnew entre ces deux points et de la comparer à la trajectoire de référence Fref. Dans le cas général, les trajectoires sont tridimensionnelles et fonction du temps. Dans un cas particulier la trajectoire de référence est par exemple 5 une orthodromie située dans un plan horizontal xy. La comparaison a pour objet d'évaluer laquelle des deux trajectoires utilise au mieux le vent dans une zone prédéfinie. Le procédé est destiné à être exécuté par un calculateur, préférentiellement 10 un système de gestion de vol de l'aéronef. Il convient d'interpréter le terme système de gestion de vol de l'aéronef comme tout calculateur embarqué dans l'aéronef, selon un exemple le FMS tel que décrit précédemment, ou selon un autre exemple un ordinateur portable ou une tablette numérique, tel qu'une sacoche électronique ou "electronic flight bag" (EFB). 15 Nous allons tout d'abord décrire le concept développé par les inventeurs pour réaliser cette comparaison. La figure 3 illustre une trajectoire FO entre un point A et un point B dans un 20 champ de vecteurs de vent W, illustré sous la forme d'un vecteur aux noeuds d'une grille, comme explicité plus haut. On défini l'axe z perpendiculaire à xy tel que xyz soit un repère orthonormé. On défini la circulation du vent Cro le long de la trajectoire comme l'intégrale de la projection du vent sur la trajectoire exprimé ci-dessous : cro =fw-dr A W : vecteur de vent dr : vecteur tangent à la trajectoire La circulation quantifie l'effet du vent sur la trajectoire : une valeur de circulation élevée signifie une bonne utilisation du vent. Cette grandeur permet donc de comparer les performances relatives de deux trajectoires en calculant la différence des circulations respectives. 25 30 35 Crnew - Crref = f W - dr'. - W - dr ref A A Une valeur positive de cette différence signifie que la trajectoire Fnew utilise 5 mieux le vent pour pousser l'avion que la trajectoire Fref. Considérons à présent la courbe fermée orientée F constituée de la nouvelle trajectoire Fnew de A vers B refermée par l'opposé de la trajectoire de référence - Fre de B vers A. 10 La circulation du vent Cr le long de la trajectoire fermée F correspond à la différence de circulation ci dessus : Cr ,c,,new-cr,.frf;.ca',-.-fw..airref A A 15 L'application du théorème de Kelvin-Stokes conduit alors à, comme illustré figure 4a: 20 Avec dS : vecteur normal à la surface contenu dans le contour fermé défini par les 25 deux trajectoires (selon le sens du contour fermé) V A W : rotationnel de vent, dénommé également Rot W La formule ci dessus signifie que la circulation du vent le long de la courbe fermée F est égal au flux du rotationnel de vent au travers de la surface 30 délimitée par la courbe fermé orienté F, c'est à dire à l'intégrale sur la surface S du produit scalaire entre le rotationnel du vent et la normale orientée à la surface. Une valeur positive de Cr, soit une meilleure trajectoire Fnew, est obtenue lorsque le flux est positif. 35 Le procédé 500 selon l'invention illustré figure 5 utilise ce concept développé par les inventeurs pour comparer deux trajectoires. Il comprend une première étape 510 consistant à déterminer la trajectoire de 5 référence Fref et une deuxième étape 520 consistant à déterminer la nouvelle trajectoire Fnew. Dans une troisième étape 530 le procédé 500 charge des données météorologiques comprenant le champ de vecteurs de vent W dans une 10 zone Z de dimensions prédéterminées incluant la trajectoire de référence et la nouvelle trajectoire. Ces données sont typiquement représentées par une grille Mw de vecteurs de vent tel que décrit dans l'état de la technique, dont la projection dans le plan xy est illustrée figure 3. 15 Le procédé détermine en outre dans une étape 540 la surface S orientée délimitée par la courbe fermée orientée F constituée de la nouvelle trajectoire Fnew du point de départ A vers le point d'arrivée B refermée par l'opposé de la trajectoire de référence du point d'arrivée B vers le point départ A. 20 Puis, une étape 550 consiste à déterminer le rotationnel du vecteur de vent, rot W à partir du champ de vecteurs de vent W, pour au moins des valeurs du vecteur de vent situées dans la surface S. Il peut s'agir d'un calcul de rotationnel pour chaque vecteur de vent de la grille Mw et situé à l'intérieur de la surface S. L'intégrale est alors calculée en 25 discrétisant le calcul sur les points de la grille. Optionnellement, le procédé peut aussi comprendre dans l'étape 550 la détermination d'une grille de rotationnels de vent Mc (C pour « curl » signifiant rotationnel en anglais) attribuant en chacun des noeuds de la grille un rotationnel de vent (rot 140 déterminé à partir du champ de vecteurs de 30 vent W préalablement chargé. La mise en forme du champ de vecteurs de vent sous la forme d'une grille de rotationnels Mc est avantageuse pour simplifier le calcul de flux.

Enfin une étape 560 détermine le flux Cr du rotationnel de vent au travers de la surface S. Lorsque les rotationnels sont connus aux points de la grille Mc, l'intégrale peut alors être calculée en discrétisant le calcul sur ces points. Et, selon ce qui a été expliqué plus haut : -une valeur positive du flux Cr signifie que la nouvelle trajectoire Fnew utilise mieux la poussé du vent que la trajectoire de référence Fnew, -une valeur négative du flux Cr signifie que la nouvelle trajectoire Fnew utilise moins bien la poussé du vent que la trajectoire de référence Fnew.

Ainsi, un calcul simple de rotationnel, qui peut être réalisé à bord de l'aéronef car il ne nécessite pas beaucoup de volume de calcul, permet une comparaison immédiate de deux trajectoires entre A et B. La valeur du flux est donc un critère de comparaison entre deux trajectoires, et on cherche à maximiser ce critère de flux.

Le vent évoluant au cours du temps, le champ de vecteurs de vent est actualisé régulièrement, et donc préférentiellement le calcul du flux est également actualisé régulièrement. Préférentiellement, le procédé comprend une étape d'affichage du signe ou 20 de la valeur du flux calculé à l'équipage. A partir de ce concept, il est possible d'aller plus loin dans l'aide à l'équipage pour un exemple de deux trajectoires situées dans le même plan horizontal xy. Les formules précédentes se déclinent de la manière décrite ci-dessous. Le produit scalaire du rotationnel de vent par le vecteur surface dS correspond à la projection du rotationnel sur l'axe z lorsque le vecteur normal à la surface est orienté dans le même sens que z (figure 4a) : Cr =-W. dr VA W CITS = +ifs (y A Tf)z - dS Réciproquement, le produit scalaire du rotationnel de vent par le vecteur surface dS correspond à l'opposé de cette projection lorsque le vecteur 25 30 normal à la surface est orienté dans le sens opposé à z, telle qu'illustré figure 4b.

Cr = fr-T1-7> - i/1"-> = W - iS> = -ifs (V A W)z - dS avec (V A : composante du rotationnel du vent suivant l'axe z Dans le cas illustré figure 4a, dS est dans le même sens que z, et donc un 10 flux positif (une meilleure trajectoire Fnew) correspond à une projection du rotationnel positive. Ce cas est illustré figure 6a et la règle d'optimisation s'énonce comme suit : Lorsque la trajectoire de référence Fref traverse une zone pour laquelle la composante du rotationnel du vent selon z A W)z est globalement positive 15 (intégrale sur la surface) pour l'améliorer il convient d'adopter une trajectoire Fnew déplacée vers la droite par rapport à la trajectoire de référence de A vers B. Réciproquement, sur la figure 4b, le vecteur dS est opposé à z, pour avoir 20 une valeur positive du flux, il convient d'avoir une projection du rotationnel selon z négative, et un raisonnement analogue conduit à la règle d'optimisation illustrée figure 6b: Lorsque la trajectoire de référence Fref traverse une zone pour laquelle la composante du rotationnel du vent selon z A in est globalement 25 négative, pour l'améliorer il convient d'adopter une trajectoire Fnew déplacée vers la gauche par rapport à la trajectoire de référence de A vers B. En d'autre terme, une zone présentant une intégrale de projection du rotationnel de vent sur l'axe z positive doit être contournée par la droite, 30 tandis qu'une zone présentant une intégrale négative doit être contournée par la gauche. La figure 6c représente le cas où le champ de vecteurs de vent présente une intégrale de projection du rotationnel tout d'abord négative puis positive le 35 long de la trajectoire, conduisant à une nouvelle trajectoire améliorée qui croise la trajectoire de référence au voisinage du changement de signe de la projection du rotationnel. Ainsi localement le signe de la projection du rotationnel de vent selon l'axe z 5 indique dans quel sens il convient d'aller pour utiliser au mieux la poussée du vent. Selon une variante également illustrée figure 5, le procédé comprend en outre une étape d'affichage 580 d'une cartographie d'iso valeurs de la projection selon l'axe z du rotationnel de vent (z étant défini de sorte que le 10 repère xyz est orthonormé) à l'équipage. Cet affichage est adapté lorsque les trajectoires à comparer sont comprises dans un plan donné xy. Avantageusement, la cartographie est fonction de l'altitude et du temps (segmentée en niveaux de vol et échéances de temps), et il existe une carte par niveau et par unité de temps. De plus le vent évolue avec le temps, la 15 cartographie basée sur les prévisions du vent est donc mise à jour périodiquement en fonction de l'évolution temporelle des conditions météorologiques. Préférentiellement la cartographie est superposée à l'affichage des trajectoires, comme illustré figure 7. 20 La cartographie peut par exemple être déterminée à partir de la grille de rotationnels Mc calculée à partir de la grille des vents Mw. Selon un mode de réalisation préféré, la trajectoire de référence est la trajectoire calculée par le FMS tel que décrit dans l'état de la technique, et 25 avantageusement la trajectoire latérale. Selon un mode de réalisation, la nouvelle trajectoire est déterminée par le pilote, à partir de la cartographie d'iso rotationnel illustrée figure 7, c'est-à-dire de l'information visuelle que le pilote tire de la cartographie. La zone de 30 cartographie peut être choisie par le pilote ou déterminée par le FMS. Le pilote, connaissant les règles de contournement explicitées plus haut, établit lui-même une nouvelle trajectoire Fnew, à partir de Fref et en contournant les zones positives par la droite et les zones négatives par la gauche, tel qu'illustré figure 8. Selon un premier exemple, le pilote définit la 35 nouvelle trajectoire en insérant des points de passage choisis. Selon un deuxième exemple le pilote défini la nouvelle trajectoire au doigt à l'aide d'une interface tactile. Avantageusement, la nouvelle trajectoire Fnew consiste en une déformation de la trajectoire de référence Fref, la déformation étant opérée graphiquement par le pilote de manière tactile.

Avantageusement, le système affiche en temps réel la valeur du flux correspondant, pour que le pilote puisse évaluer en temps réel la performance de la nouvelle trajectoire par rapport à l'utilisation du vent. Selon un autre mode de réalisation l'étape de détermination de la nouvelle 10 trajectoire Fnew est opérée par le système de gestion de vol. Selon une première variante de ce mode de réalisation, illustrée figure 9, les étapes de détermination d'une surface orientée 540 et d'un flux du rotationnel 560 sont réalisées une pluralité de fois pour une pluralité de 15 nouvelles trajectoires respectives Fnew. Ainsi Sn et Cri sont calculés pour un grand nombre de trajectoire Fnew. Parmi la pluralité de nouvelles trajectoires, un algorithme d'optimisation permet la détermination d'une trajectoire optimale Topt telle que le flux associé Criet soit maximum. 20 II existe plusieurs types d'algorithmes d'optimisation, comme par exemple des algorithmes basés sur le principe de Bellman ou des algorithmes basés sur de l'énumération systématique. La zone dans laquelle le FM.S calcule la trajectoire optimale peut être définie par le pilote, typiquement à l'aide de la cartographie, ou déterminée par le 25 FMS. L'étape 550 du procédé de la figure 9 consiste à déterminer les rotationnels de vent pour tous les vecteurs de vents de la grille Mw, générant ainsi une grille de rotationnels M. Ce calcul permet de réutiliser la grille des 30 rotationnels de vent Mc dans le cas d'un changement imprévu de l'état avion. Le passage sous forme d'une grille de rotationnels Mc permet un traitement préalable et une éventuelle compression des données de vent au sol. Cela diminue la charge de calcul à bord et réduit le volume d'information à télécharger dans l'avion. 35 Un exemple d'une trajectoire optimale Topt maximisant le flux calculée par un algorithme itératif est donné figure 10. On constate sur la figure 10 que la trajectoire Topt calculée à partir de l'unique critère de flux est relativement longue par rapport à la trajectoire de 5 référence. Pour améliorer l'optimisation, selon une deuxième variante on introduit un critère permettant de tenir compte de la longueur de trajectoire. Soit Drref la longueur de la trajectoire Fref et DFnew la longueur de la 10 trajectoire Fnew. On définit Dr la différence de longueur entre les deux trajectoires : D =D -D dr Fnew Fref r Ainsi selon cette deuxième variante, on réalise un compromis entre une 15 différence de longueur Dr minimale et un flux Cr maximal. Le procédé selon cette deuxième variante est illustré figure 11 et comprend en outre une étape de détermination 590 de la différence de longueur entre les deux trajectoires D. Les étapes de détermination d'une surface orientée Sr, d'un flux du rotationnel Cet d'une différence de longueur Dr sont 20 réalisées une pluralité de fois pour une pluralité de nouvelles trajectoires respectives Fnewi. La trajectoire optimale T'opt est déterminée, parmi la pluralité de nouvelles trajectoires, de sorte qu'un paramètre P représentatif d'un compromis entre la différence de longueur et l'opposé du flux soit minimum, à l'aide d'un algorithme d'optimisation. 25 Avantageusement le paramètre P est une combinaison linéaire à coefficients positifs de ladite différence de longueur et de l'opposé du flux : P = a. Dr - b.Sr a,b >0 Un exemple d'une trajectoire optimale T'opt minimisant un paramètre P à 30 l'aide d'un algorithme d'optimisation itératif est illustrée figure 12. Le calcul de la trajectoire optimale selon cette dernière variante est particulièrement avantageux. Il permet d'obtenir de manière rapide une trajectoire optimisée utilisant au mieux le vent tout en ne rallongeant pas trop la trajectoire, permettant ainsi d'économiser du temps et/ou du carburant. Selon un autre aspect, l'invention concerne un système de gestion de vol comprenant des instructions de codes permettant d'effectuer les étapes du procédé d'aide à la navigation selon l'invention. Cette nouvelle fonction est intégrable dans un système de gestion de vol, pour l'amélioration ou l'optimisation de la trajectoire en cours de vol.

Selon un dernier aspect, l'invention concerne un produit programme d'ordinateur, le programme d'ordinateur comprenant des instructions de code permettant d'effectuer les étapes du procédé selon l'invention. Le procédé peut s'implémenter à partir d'éléments matériel et/ou logiciel. Le procédé peut être disponible en tant que produit programme d'ordinateur sur un support lisible par ordinateur. Le procédé peut être implémenté sur un système pouvant utiliser un ou plusieurs circuits électronique dédiés ou un circuit à usage général. La technique du procédé selon l'invention peut se réaliser sur une machine de calcul reprogrammable (un processeur ou un micro contrôleur par exemple) exécutant un programme comprenant une séquence d'instructions, ou sur une machine de calcul dédiée (par exemple un ensemble de portes logiques comme un FPGA ou un ASIC, ou tout autre module matériel). Les différents modules du système selon l'invention peuvent être implémentés sur un même processeur ou sur un même circuit, ou distribués 25 sur plusieurs processeurs ou plusieurs circuits. Les modules du système selon l'invention consistent en des moyens de calcul incluant un processeur. La référence à un programme d'ordinateur qui, lorsqu'il est exécuté, effectue l'une quelconque des fonctions décrites précédemment, ne se limite pas à un programme d'application s'exécutant sur un ordinateur hôte unique. Au 30 contraire, les termes programme d'ordinateur et logiciel sont utilisés ici dans un sens général pour faire référence à tout type de code informatique (par exemple, un logiciel d'application, un micro logiciel, un microcode, ou toute autre forme d'instruction d'ordinateur) qui peut être utilisé pour programmer un ou plusieurs processeurs pour mettre en oeuvre des aspects des 35 techniques décrites ici.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'aide à la navigation d'un aéronef, exécuté par un système de gestion de vol, pour comparer une trajectoire de référence (Fref) de l'aéronef soumis à un champ de vecteurs de vent (W), avec une nouvelle trajectoire 5 (Fnew) entre respectivement un même point de départ (A) et un même point d'arrivée (B), le procédé comprenant les étapes consistant à: -déterminer (510) la trajectoire de référence (Fref) -déterminer (520) la nouvelle trajectoire (Fnew) -charger (530) des données météorologiques comprenant le champ de 10 vecteur de vent (W) dans une zone (Z) de dimensions prédéterminées incluant la trajectoire de référence et la nouvelle trajectoire, -déterminer (540) une surface (Sr) orientée délimitée par une courbe fermée orientée (F) constituée de la nouvelle trajectoire (Fnew), du point de départ (A) vers le point d'arrivée (B) refermée par l'opposé de la trajectoire de 15 référence du point d'arrivée (B) vers le point départ (A), -déterminer (550) un rotationnel de vent (rot W) à partir du champ de vecteurs de vent (W) pour au moins des valeurs du vecteur de vent situées dans ladite surface, -déterminer (560) un flux (Cr) du rotationnel de vent au travers de la surface 20 (SF) une valeur positive dudit flux signifiant que la nouvelle trajectoire utilise mieux la poussé du vent que la trajectoire de référence, * une valeur négative dudit flux signifiant que la nouvelle trajectoire utilise moins bien la poussé du vent que la trajectoire de référence. 25
2. 2. Procédé selon la revendication 1 comprenant en outre une étape (570) d'affichage du signe et/ou de la valeur de flux déterminée.
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel lesdites trajectoires sont 30 contenues dans un plan xy et comprenant en outre une étape d'affichage (580) d'une cartographie d'iso valeurs de la projection selon un axe z du rotationnel de vent, z étant défini de sorte que le repère xyz est orthonormé, ladite cartographie étant superposée à l'affichage des trajectoires
4. 4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel étape de détermination de la nouvelle trajectoire est opérée par le pilote, la nouvelle trajectoire étant déterminée à partir de l'information visuelle issue de ladite cartographie.
5. 5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel l'étape de détermination de la nouvelle trajectoire consiste en une déformation de la trajectoire de référence opérée graphiquement par le pilote, le système affichant en temps réel la valeur du flux correspondant.
6. 6. Procédé selon les revendications 1 à 3 dans lequel l'étape de détermination de la nouvelle trajectoire est opérée par le système de gestion de vol, et dans lequel les étapes de détermination d'une surface orientée et d'un flux du rotationnel sont réalisées une pluralité de fois pour une pluralité de nouvelles trajectoires respectives, une trajectoire optimale (Topt) étant déterminée, parmi ladite pluralité de nouvelles trajectoires, de sorte que ledit flux (Cr) est maximum.
7. 7. Procédé selon les revendications 1 à 3 dans lequel l'étape de détermination de la nouvelle trajectoire est opérée par le système de gestion de vol, ledit procédé comprenant en outre une étape de détermination (590) d'une différence de longueur entre les deux trajectoires (Dr), et dans lequel les étapes de détermination d'une surface orientée, d'un flux du rotationnel et d'une différence de longueur sont réalisées une pluralité de fois pour une pluralité de nouvelles trajectoires respectives, une trajectoire optimale (Topt) étant déterminée, parmi ladite pluralité de nouvelles trajectoires, de sorte qu'un paramètre représentatif d'un compromis entre de ladite différence de longueur et l'opposé dudit flux soit minimum.
8. 8. Procédé selon la revendication 7 dans lequel ledit paramètre est une 30 combinaison linéaire à coefficients positifs de ladite différence de longueur et de l'opposé dudit flux.
9. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la trajectoire de référence est déterminée par le système de gestion de vol. 35
10. 10. Système de gestion de vol comprenant des instructions de codes permettant d'effectuer les étapes de calcul du procédé d'aide à la navigation selon l'une des revendications précédentes.
11. 11. Un produit programme d'ordinateur, ledit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code permettant d'effectuer les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.10