FR3043456A1 - Procede et dispositif pour generer une trajectoire verticale optimale destinee a etre suivie par un aeronef. - Google Patents
Procede et dispositif pour generer une trajectoire verticale optimale destinee a etre suivie par un aeronef. Download PDFInfo
- Publication number
- FR3043456A1 FR3043456A1 FR1560600A FR1560600A FR3043456A1 FR 3043456 A1 FR3043456 A1 FR 3043456A1 FR 1560600 A FR1560600 A FR 1560600A FR 1560600 A FR1560600 A FR 1560600A FR 3043456 A1 FR3043456 A1 FR 3043456A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- state
- aircraft
- states
- flight
- trajectory
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 41
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 39
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 claims description 23
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 6
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 claims description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 17
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 8
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000013479 data entry Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
- G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
- G08G5/02—Automatic approach or landing aids, i.e. systems in which flight data of incoming planes are processed to provide landing data
- G08G5/025—Navigation or guidance aids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C23/00—Combined instruments indicating more than one navigational value, e.g. for aircraft; Combined measuring devices for measuring two or more variables of movement, e.g. distance, speed or acceleration
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
- G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
- G08G5/0017—Arrangements for implementing traffic-related aircraft activities, e.g. arrangements for generating, displaying, acquiring or managing traffic information
- G08G5/0021—Arrangements for implementing traffic-related aircraft activities, e.g. arrangements for generating, displaying, acquiring or managing traffic information located in the aircraft
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
- G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
- G08G5/003—Flight plan management
- G08G5/0034—Assembly of a flight plan
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
- G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
- G08G5/0047—Navigation or guidance aids for a single aircraft
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
- G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
- G08G5/04—Anti-collision systems
- G08G5/045—Navigation or guidance aids, e.g. determination of anti-collision manoeuvers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
- Le dispositif (1) comprend au moins une base de données (3, 4) relative à des obstacles fixes et mobiles, une unité d'entrée de données (5), une unité de traitement de données (6) mettant en œuvre un traitement itératif pour générer une trajectoire verticale optimale entre un état initial et un état final en fonction de stratégies de vol, cette trajectoire verticale optimale étant générée de manière à être libre de toute collision avec des obstacles environnants et à respecter des contraintes énergétiques, et une liaison de transmission de données (9) pour transmettre cette trajectoire verticale optimale à au moins un système utilisateur (10).
Description
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour générer au moins une trajectoire verticale optimale d’une trajectoire de vol destinée à être suivie par un aéronef, en particulier un avion de transport.
Plus particulièrement, la présente invention a pour objet de générer, à l’aide de moyens embarqués, une trajectoire optimisée en temps réel, qui est volable dans des environnements dynamiques contraints, c’est-à-dire dans des environnements qui sont susceptibles de contenir des objets (ou obstacles), avec lesquels l’aéronef doit éviter d’entrer en collision, et notamment des objets mobiles tels que des zones de perturbations météorologiques, par exemple des zones orageuses, ou d’autres aéronefs.
Bien que non exclusivement, la présente invention s’applique plus particulièrement à des trajectoires d’approche lors d’une phase d’approche, en vue d’un atterrissage sur une piste d’atterrissage d’un aéroport.
ETAT DE LA TECHNIQUE
On sait que la gestion de l’énergie en descente et en approche d’un aéronef, en particulier d’un avion de transport, est généralement laissée à la discrétion de l’équipage de l’aéronef qui doit évaluer la situation énergétique de l’aéronef et mener les actions de pilotage adéquates pour gérer les éventuels cas de sur-énergie ou de sous-énergie de l’aéronef. Dans certaines situations où l’aéronef a été dévié de sa trajectoire de référence, pour des raisons de gestion de trafic par exemple, la combinaison de cette gestion de l’énergie et de la modification du plan de vol, qui nécessite des interactions multiples avec les systèmes de l’aéronef, génère une charge de travail importante pour l’équipage.
Aussi, il peut arriver que le pilote d’un aéronef cherchant à arriver à un point cible gère mal l’énergie de l’aéronef et dépasse ce point cible, par exemple en arrivant trop rapidement ou trop haut audit point cible. Dans le cas où le point cible en phase d’approche est un point dit de stabilisation, l’aéronef doit alors refaire un circuit de vol avant l’atterrissage, ce qui génère une perte de temps.
EXPOSÉ DE L’INVENTION
La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. Elle concerne un procédé pour générer au moins une trajectoire verticale optimale d’une trajectoire de vol pour un aéronef, en particulier un avion de transport, qui est définie dans un environnement susceptible de contenir des obstacles (notamment mobiles), ladite trajectoire de vol comprenant la trajectoire verticale et une trajectoire latérale et étant définie entre un état dit courant comprenant au moins un point dit courant et un état dit cible comprenant au moins un point dit cible, de préférence un point de stabilisation lors d’une approche.
Selon l'invention, ledit procédé comprend une suite d’étapes, mise en oeuvre de préférence de façon automatique, ladite suite d’étapes comprenant au moins : - une étape de génération, mise en oeuvre par une unité de génération, consistant à générer un ou des états dits suivants à partir d’un état dit de calcul dans un horizon de calcul donné (en temps de vol ou en distance de vol), chacun desdits états suivants générés dépendant d’une stratégie de vol particulière, un état suivant étant généré pour chacune d’un ensemble de stratégies de vol possibles parmi une pluralité de stratégies de vol prédéterminées, à chacun desdits états suivants générés étant associé un segment de trajectoire défini entre l’état de calcul et cet état suivant ; - une étape de validation, mise en oeuvre par une unité de validation, consistant à valider les états suivants générés, en vérifiant chacun des segments de trajectoire associés respectivement auxdits états suivants générés par rapport à des obstacles, et en conservant uniquement les états validés ; - une étape de notation, mise en oeuvre par une unité de notation, consistant à attribuer une note à chacun desdits états validés, une note dépendant d’un coût associé à une trajectoire de vol entre un état initial et l’état validé considéré, ainsi que d’un critère de rapprochement entre ledit état validé considéré et un état final ; et - une étape d’identification, mise en oeuvre par une unité d’identification, consistant à identifier, parmi lesdits états validés, l’état présentant la meilleure note, ladite suite d’étapes étant mise en oeuvre de façon itérative, l’état identifié à l’étape d’identification d’une itération donnée étant utilisé à l’itération suivante comme état de calcul, l’état de calcul pris en compte lors de la première itération étant un état dit initial, procédé selon lequel, concernant les deux états initial et final, l’un desdits deux états correspond audit état courant de l’aéronef et l’autre desdits deux états correspond audit état cible, ladite suite d’étapes étant mise en oeuvre jusqu’à ce que l’état identifié à l’étape d’identification soit situé au moins à une proximité prédéterminée de l’état final, la trajectoire verticale entre l’état initial et cet état identifié représentant la trajectoire verticale optimale générée, ledit procédé comprenant également une étape de transmission de données, mise en oeuvre par une liaison de transmission de données, consistant à transmettre au moins ladite trajectoire verticale optimale à au moins un système utilisateur.
Ainsi, grâce à la présente invention, on engendre, en temps réel, une trajectoire verticale, qui présente les caractéristiques suivantes, comme précisé davantage ci-après : - elle est optimisée ; - elle est libre de toute collision avec des obstacles environnants, notamment des obstacles mobiles ; - elle respecte des contraintes énergétiques ; et - elle représente une trajectoire de vol permettant de relier la position courante (ou point courant) de l’aéronef à un point cible défini par un opérateur, généralement le pilote de l’aéronef. Ce point cible peut, par exemple, correspondre au point de stabilisation lors d’une approche.
Ceci permet de remédier à l’inconvénient précité.
Dans un premier mode de réalisation, l’état initial correspond audit état courant de l’aéronef, et l’état final correspond audit état cible.
En outre, dans un second mode de réalisation, l’état initial correspond audit état cible, et l’état final correspond audit état courant de l’aéronef. Dans ce second mode de réalisation, le calcul est donc mis en oeuvre vers l’arrière.
Avantageusement, un état comprend un point de l’espace défini par sa position (son altitude et sa position horizontale), et au moins un paramètre de vol de l’aéronef. De préférence, ledit paramètre de vol de l’aéronef correspond à l’un des paramètres suivants : - une vitesse de l’aéronef ; - une poussée de moteurs de l’aéronef ; - une configuration d’aérofreins de l’aéronef ; - une configuration aérodynamique de l’aéronef.
Dans un mode de réalisation particulier, l’étape de validation comprend : - une sous-étape de calcul consistant à déterminer une enveloppe de protection autour du segment de trajectoire associé à l’état suivant à valider ; - une sous-étape de comparaison consistant à comparer cette enveloppe de protection à des obstacles, lesdits obstacles comprenant au moins l’un des types d’obstacles suivants : des obstacles fixes et des obstacles mobiles ; et - une sous-étape de validation consistant à considérer que ledit état suivant est validé si aucun obstacle ne se trouve dans ladite enveloppe de protection.
Dans ce cas, avantageusement, pour réaliser un test de validation d’un état suivant par rapport à des obstacles mobiles, la sous-étape de comparaison consiste à comparer l’enveloppe de protection à des positions extrapolées de ces obstacles mobiles.
Par ailleurs, de façon avantageuse, ledit critère de rapprochement (utilisé à l’étape de notation) comprend au moins l’un des paramètres suivants : - un coût estimé pour un vol entre l’état suivant considéré et l’état final ; - au moins une différence de valeurs d’au moins un paramètre, entre l’état suivant considéré et l’état final ; et - un ordre de priorité entre différentes stratégies de vol.
En outre, avantageusement, les stratégies de vol possibles comprennent au moins certaines des stratégies suivantes : - une descente à vitesse constante ; - une descente accélérée/décélérée à un pourcentage donné de répartition d’énergie entre l’énergie potentielle et l’énergie cinétique ; - une descente à pente constante ; - une descente à vitesse verticale constante ; - un palier à vitesse constante ; - un palier accéléré/décéléré ; - une montée à vitesse constante ; - une montée accélérée/décélérée à un pourcentage donné de répartition d’énergie entre l’énergie potentielle et l’énergie cinétique ; - une montée à pente constante ; et - une montée à vitesse verticale constante.
La présente invention concerne également un dispositif pour générer une trajectoire verticale optimale d’une trajectoire de vol pour un aéronef, en particulier un avion de transport, qui est définie dans un environnement susceptible de contenir des obstacles (notamment mobiles), ladite trajectoire de vol comprenant la trajectoire verticale et une trajectoire latérale et étant définie entre un état dit courant comprenant au moins un point dit courant (ou position courante) et un état dit cible comprenant au moins un point dit cible (ou position cible).
Selon l'invention, ledit dispositif comporte : - au moins une base de données relative à des obstacles ; - une unité d’entrée de données ; - une unité de traitement de données mettant en oeuvre un traitement itératif, ladite unité de traitement de données comprenant : • une unité de génération configurée pour générer un ou des états dits suivants à partir d’un état dit de calcul dans un horizon de calcul donné (en temps de vol ou en distance de vol), chacun desdits états suivants générés dépendant d’une stratégie de vol particulière, un état suivant étant généré pour chacune d’un ensemble de stratégies de vol possibles parmi une pluralité de stratégies de vol prédéterminées, à chacun desdits états suivants générés étant associé un segment de trajectoire défini entre l’état de calcul et cet état suivant, l’état de calcul pris en compte lors d’une première itération étant un état dit initial ; • une unité de validation configurée pour valider les états suivants générés, en vérifiant chacun des segments de trajectoire associés respectivement auxdits états suivants générés par rapport à des obstacles, et en conservant uniquement les états validés ; • une unité de notation configurée pour attribuer une note à chacun desdits états validés, une note dépendant d’un coût associé à une trajectoire de vol entre l’état initial et l’état validé considéré, ainsi que d’un critère de rapprochement entre ledit état validé considéré et un état final ; et • une unité d’identification configurée pour identifier, parmi lesdits états validés, l’état présentant la meilleure note, l’état identifié par l’unité d’identification à une itération donnée étant utilisé le cas échéant par l’unité de génération à l’itération suivante comme état de calcul, ladite unité de traitement de données répétant le traitement itératif jusqu’à ce que l’état identifié par l’unité d’identification soit situé au moins à une proximité prédéterminée de l’état final, la trajectoire verticale entre l’état initial et cet état identifié représentant la trajectoire verticale optimale générée, l’un des deux états parmi l’état initial et l’état final correspondant audit état courant de l’aéronef et l’autre desdits deux états correspondant audit état cible ; et - une liaison de transmission de données consistant à transmettre au moins ladite trajectoire verticale optimale à au moins un système utilisateur.
Dans un mode de réalisation particulier, l’unité d’entrée de données comporte un système de transmission d’informations pour permettre au moins la réception de données reçues de l’extérieur de l’aéronef.
En outre, avantageusement, ledit dispositif comporte, comme système utilisateur, une unité d’affichage configurée pour afficher au moins ladite trajectoire verticale optimale.
Par ailleurs, avantageusement, le dispositif comporte également : - une base de données de performances de l’aéronef ; et/ou - une base de données comprenant au moins l’un des types de données suivants : • des données relatives à des aéronefs environnants ; • des données de bruits générés par l’aéronef ; et • des données relatives à au moins un critère auxiliaire à prendre en compte.
La présente invention concerne également un aéronef, en particulier un avion de transport, qui est muni d'un dispositif tel que celui décrit ci-dessus.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. Plus particulièrement : - la figure 1 est le schéma synoptique d'un mode de réalisation particulier d’un dispositif conforme à l’invention ; - la figure 2 est une représentation schématique permettant d'expliquer la génération conforme à l'invention d'une trajectoire verticale optimale ; - la figure 3 est le schéma synoptique d’une unité de traitement de données du dispositif de la figure 1 ; et - la figure 4 est le schéma synoptique d’étapes successives mises en œuvre par ledit dispositif.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Le dispositif 1 permettant d’illustrer l’invention et représenté de façon schématique sur la figure 1, a pour objet de construire au moins une trajectoire verticale TV d'une trajectoire de vol destinée à être suivie par un aéronef AC (figure 2), en particulier un avion de transport, dans un environnement susceptible de contenir des obstacles OB1 et OB2 (notamment mobiles).
Ladite trajectoire de vol comprend une trajectoire latérale (ou horizontale) qui est définie dans un plan horizontal, et la trajectoire verticale qui est définie dans un plan vertical. Elle est formée de manière à relier un point courant PO (correspondant à la position courante de l’aéronef AC) où l’aéronef AC présente un état dit courant, à un point cible Ptgt, où l’aéronef AC présente un état dit cible, comme représenté sur la figure 2.
Un état comprend un point de l’espace, par exemple PO, défini par son altitude et sa position horizontale, et un ou plusieurs paramètres de vol de l’aéronef. De préférence, le ou les paramètres de vol pris en compte correspondent à l’un ou plusieurs des paramètres suivants : - une vitesse de l’aéronef ; - une poussée de moteurs de l’aéronef ; - une configuration d’aérofreins de l’aéronef ; - une configuration aérodynamique de l’aéronef.
Selon l'invention, ledit dispositif 1 qui est embarqué sur l’aéronef, comporte, comme représenté sur la figure 1 : - un ensemble 2 de bases de données comprenant au moins une base de données 3, 4 relative à des obstacles ; - une unité d’entrée de données 5 (« DATA ENTERING UNIT >> en anglais) ; - une unité de traitement de données 6 (« DATA PROCESSING UNIT >> en anglais) qui est reliée par l’intermédiaire de liaisons 7 et 8, respectivement, à l’ensemble 2 et à l’unité d’entrée de données 5, et qui est configurée pour mettre en oeuvre en œuvre un traitement itératif dans le but de déterminer une trajectoire verticale optimale ; et - une liaison de transmission de données 9 consistant à transmettre au moins ladite trajectoire verticale optimale à au moins un système utilisateur d’un ensemble 10 de système(s) utilisateur(s) (« USER SYSTEMS >> en anglais).
En outre, ladite unité de traitement de données (ou unité centrale) 6 comporte, comme représenté sur la figure 3 : - une unité de génération 11 (« GENERATION UNIT » en anglais) configurée pour générer un ou des états dits suivants à partir d’un état dit de calcul de l’aéronef dans un horizon de calcul donné (notamment prédéterminé). Cet horizon de calcul peut correspondre à un temps de vol donné ou à une distance de vol donnée. Chacun desdits états suivants générés dépend d’une stratégie de vol particulière, comme précisé ci-dessous. Un tel état suivant est généré pour chacune d’un ensemble de stratégies de vol possibles parmi une pluralité de stratégies de vol prédéterminées. A chacun desdits états suivants générés est associé un segment de trajectoire défini entre l’état de calcul et cet état suivant. En outre, l’état de calcul pris en compte lors d’une première itération est un état dit initial. Ledit état initial correspond soit à l’état courant (au point courant PO) soit à l’état cible (au point cible Ptgt), et l’autre desdits état courant et état cible correspond à un état dit final comme précisé ci-dessous ; - une unité de validation 12 («VALIDATION UNIT >> en anglais) reliée par l’intermédiaire d’une liaison 13 à l’unité de génération 11 et configurée pour valider les états générés par l’unité de génération 11, en vérifiant chacun des segments de trajectoire associés respectivement auxdits états générés par rapport à des obstacles, et en conservant uniquement les états validés ; - une unité de notation 14 (« NOTATION UNIT >> en anglais) reliée par l’intermédiaire d’une liaison 15 à l’unité de validation 12 et configurée pour attribuer une note à chacun des états validés par l’unité de validation 12. Une note dépend d’un coût associé à une trajectoire de vol entre l’état initial et l’état validé considéré, ainsi que d’un critère de rapprochement entre ledit état validé considéré et l’état final comme précisé ci-dessous ; et - une unité d’identification 16 (« IDENTIFICATION UNIT >>) reliée par l’intermédiaire d’une liaison 17 à l’unité de notation 14 et configurée pour identifier, parmi les états validés, l’état présentant la meilleure note.
Dans le cadre de la présente invention, la meilleure note est la note, parmi les différentes notes considérées, qui est associée à un état le plus favorable (notamment avec une combinaison la plus favorable de coût réduit et de critère de rapprochement avantageux) pour la transition envisagée. L’état identifié par l’unité d’identification 16 à une itération donnée est utilisé, le cas échéant, par l’unité de génération 11 à l’itération suivante, comme état de calcul. L’unité de traitement de données 6 répète le traitement itératif, mis en œuvre par les unités 11, 12, 14 et 16, jusqu’à ce que l’état identifié par l’unité d’identification 16 soit situé au moins à une proximité prédéterminée de l’état final. La trajectoire verticale entre l’état initial et l’état ainsi identifié représente alors la trajectoire verticale optimale générée par l’unité de traitement de données 6 du dispositif 1.
Dans le cadre de la présente invention, on considère qu’un état est situé à proximité de l’état final, quand la différence entre cet état final et l’état considéré est inférieure à un seuil d’état. Ce seuil d’état peut être une distance ou une combinaison de critères entrant dans la définition de l’état (position, vitesse, paramètre(s) de vol).
Ladite unité de traitement de données 6 peut représenter un calculateur lié à un système de gestion de type FMS (« Flight Management System >> en anglais) de l’aéronef. Il peut s’agir d’un module intégré dans le système FMS ou d’un module déporté par rapport au système FMS.
Par ailleurs l’unité d’entrée de données 5 comporte un ensemble de sources d’informations, telles que des capteurs de l’aéronef (radar météo pour enrichir une base de données météo, capteurs de configuration de l’aéronef (volet, régime moteur, train sorti,...)) ou des systèmes de mesure ou de calcul. L’unité d’entrée de données 5 comporte également une interface homme/machine 20 (« INTERFACE » en anglais) permettant à un opérateur, notamment le pilote de l’aéronef, d’entrer dans le dispositif 1 des paramètres tels que le point cible Ptgt et/ou un ou des critères utilisés dans les traitements (météo, bruit,...). Cette interface homme/machine 20 peut comprendre différents moyens usuels, par exemple un ensemble portable clavier/écran, tel qu’un ordinateur portable ou une tablette, ou bien un moyen interne de type avionique (écran, clavier et boule de commande du poste de pilotage par exemple).
Dans un mode de réalisation particulier, l’unité d’entrée de données 5 comporte également un système de transmission d’informations pour permettre au moins la réception automatique de données reçues de l’extérieur de l’aéronef.
Par ailleurs, ledit dispositif 1 comporte notamment, comme système utilisateur de l’ensemble 10, une unité d’affichage 18 (« DISPLAY UNIT » en anglais) configurée pour afficher au moins ladite trajectoire verticale optimale sur un écran de visualisation du poste de pilotage de l’aéronef. L’ensemble 10 peut également comporter des systèmes embarqués tels qu’un système de pilotage automatique par exemple, ou bien des moyens pour informer le contrôle aérien (par exemple via une liaison usuelle de transmission de données) des résultats des traitements réalisés.
Par ailleurs, dans un mode de réalisation préféré, l’ensemble 2 de bases de données du dispositif 1 comporte au moins : - une base de données du terrain 3 (« TERRAIN DATABASE » en anglais) comprenant des contraintes (ou obstacles) fixes ; et - une base de données météo 4 (« METEO DATABASE >> en anglais) comprenant des contraintes (ou obstacles) mobiles. Ces informations peuvent être issues d’une surveillance météo à bord ou être reçues par l’intermédiaire d’une liaison usuelle de transmission de données. L’ensemble 2 de bases de données peut comprendre, de plus, une ou plusieurs bases de données auxiliaires 19 (« AUXILIARY DATABASE >> en anglais).
De préférence, l’ensemble 2 de bases de données peut comprendre, comme base de données auxiliaire 19, au moins l’une des bases suivantes : - une base de données de performances de l’aéronef permettant d’estimer, par interpolation dans des tables, un nouvel état de l’aéronef (altitude, vitesse, masse, configuration,...) à partir d’un état précédent suite à l’application d’une stratégie de vol ; - une base de données comprenant des données relatives à des aéronefs environnants, et contenant par exemple les plans de vol et les prédictions des aéronefs identifiés dans un périmètre donné ; - une base de données comprenant des données de bruits générés par l’aéronef en fonction de configurations différentes de l’aéronef ; et - une base de données comprenant des données relatives à des critères auxiliaires que l’on souhaite prendre en compte (comme le niveau de NOx, par exemple).
Le dispositif 1 se réfère donc à deux types de bases de données : - une base de données fixes, représentant des obstacles dont la position n’évolue pas pendant le vol. Cette base de données 3 contient des discrétisations des obstacles. La représentation est une projection au sol, polygonale, associée à une hauteur limite ; et - des bases de données dynamiques représentant l’intégralité des obstacles en déplacement (cellules orageuses, aéronefs,... ) que l’opérateur souhaite prendre en compte dans l’évaluation. Les bases de données dynamiques intègrent des informations supplémentaires concernant l’évolution des zones. Pour les zones orageuses, les informations sont produites par analyse de révolution récente des zones (analyse de la surveillance météo ou de données transmises par liaison de transmission de données par exemple). La base de données météo représente une zone à risque discrète associée à une cellule nuageuse détectée par la surveillance. A chaque point de construction de la zone à risque est associé un vecteur de déplacement calculé sur l’évolution du point pendant les dernières minutes d’observation.
En plus des informations issues desdites bases de données 3, le dispositif 1 utilise, notamment, un ensemble de paramètres configurés par le pilote (à l’aide de l’interface 20) ou laissés à des valeurs par défaut. La seule information indispensable pour la mise en oeuvre de l’invention est le point cible Ptgt (c’est-à-dire le point où le pilote souhaite que la trajectoire générée se termine). L’état cible à ce point cible Ptgt est défini par une position géométrique (latitude, longitude, altitude, cap), mais également potentiellement par des contraintes annexes (vitesse, configuration,...). Le point cible Ptgt le plus courant en phase d’approche est le point de stabilisation (1000 ou parfois 1500 pieds au-dessus de l’altitude du seuil de la piste d’atterrissage, à la vitesse d’approche).
En fonction de l’état courant de l’aéronef (en particulier sa vitesse, la poussée des moteurs, sa configuration aérofreins (lisse, aérofreins sortis à moitié, aérofreins sortis complètement) et sa configuration aérodynamique (lisse, confl, conf2, conf3, conf4 ou trains sortis), le dispositif 1 prend en compte (via l’unité de génération 11 notamment) l’ensemble ou une partie des stratégies de vol suivantes : - une descente à vitesse constante ; - une descente accélérée/décélérée à un pourcentage donné de répartition d’énergie entre l’énergie potentielle et l’énergie cinétique ; - une descente à pente constante ; - une descente à vitesse verticale constante ; - un palier à vitesse constante ; - un palier accéléré/décéléré ; - une montée à vitesse constante ; - une montée accélérée/décélérée à un pourcentage donné de répartition d’énergie entre l’énergie potentielle et l’énergie cinétique ; - une montée à pente constante ; et - une montée à vitesse verticale constante.
Pour tenir compte du caractère exclusif de certaines stratégies de vol ou du fait qu’une fois engagé dans une stratégie de vol, on ne peut plus en changer, la liste des stratégies de vol envisageables évolue de manière dynamique en fonction de l’état de l’aéronef, au fur et à mesure du traitement. Par exemple, lorsque la vitesse de l’aéronef devient inférieure à la limite acceptable pour utiliser la configuration 1, le dispositif 1 ajoute aux stratégies de vol possibles celles envisageables en configuration 1, et enrichit ainsi la liste des états successifs de l’aéronef dans le but d’évaluer si ces stratégies de vol peuvent constituer des solutions intéressantes pour amener l’aéronef dans un état proche de l’état final recherché.
Dans un mode de réalisation particulier, l’unité de validation 12 comporte, comme représenté sur la figure 3 : - une unité de calcul 21 (« COMPUTATION UNIT » en anglais) configurée pour déterminer une enveloppe de protection autour du segment de trajectoire associé à l’état à valider. L’unité de calcul 21 peut engendrer autour du segment de trajectoire une enveloppe de protection relative à des performances de navigation requises de type RNP (« Required Navigation Performance >> en anglais). L’enveloppe de protection est définie autour de la trajectoire, de préférence aussi bien dans le plan vertical que dans le plan horizontal ; - une unité de comparaison 22 (« COMPARISON UNIT » en anglais) configurée pour comparer cette enveloppe de protection à des obstacles issus de l’ensemble 2, lesdits obstacles comprenant des obstacles fixes et/ou des obstacles mobiles. Plus précisément, l’unité de comparaison 22 vérifie l’existence d’une collision entre cette enveloppe de protection (non représentée) et les obstacles OB1 et OB2 (figure 2) connus et stockés dans les bases de données 3 et 4 notamment. La détection de collision avec les zones dynamiques (ou obstacles mobiles) se fait par extrapolation linéaire de positions, basée sur les vecteurs stockés dans la base de données correspondante ; et - un élément de validation 23 (« VALIDATION MEANS » en anglais) qui considère que l’état évalué est validé si aucun obstacle ne se trouve dans l’enveloppe de protection correspondante.
Par conséquent, le dispositif 1, tel que décrit ci-dessus, engendre, en temps réel, une trajectoire de vol vertical TV, qui présente les caractéristiques suivantes : - elle est optimisée ; - elle est libre de toute collision avec des obstacles OB1 et OB2 environnants, y compris des obstacles mobiles (ou dynamiques), tels qu’une cellule orageuse ou un aéronef, garantie qu’un système FMS ne sait pas produire actuellement ; - elle respecte des contraintes énergétiques ; et - elle permet de relier le point courant PO de l’aéronef à un point cible Ptgt défini par un opérateur, généralement le pilote de l’aéronef.
Dans une application préférée, le dispositif 1 permet de générer une trajectoire d’approche qui tient compte de la situation énergétique courante de l’aéronef et l’amène de façon optimale à une situation énergétique optimale au point de stabilisation de l’approche en identifiant à l’équipage la succession de stratégies de vol optimales permettant de réaliser le suivi de cette trajectoire.
Le traitement itératif mis en œuvre par l’unité de traitement de données 6 du dispositif 1 comprend une suite d’étapes E1 à E4 représentées sur la figure 4. Cette suite d’étapes E1 à E4 est mise en œuvre de façon automatique et répétitive.
Ladite suite d’étapes comprend, comme présenté sur les figures 3 et 4 : - une étape de génération E1 mise en œuvre par l’unité de génération 11 et consistant à générer un ou des états dits suivants à partir d’un état dit de calcul. Chacun desdits états suivants est donc généré en fonction d’une stratégie de vol particulière, et un segment de trajectoire défini entre l’état de calcul et cet état suivant est associé à chacun des états générés ; - une étape de validation E2 mise en oeuvre par l’unité de validation 12 et consistant à valider les états suivants générés, en vérifiant chacun des segments de trajectoire associés et en conservant uniquement les états validés ; - une étape de notation E3 mise ne oeuvre par l’unité de notation 14 et consistant à attribuer une note à chacun desdits états validés ; et - une étape d’identification E4 mise en oeuvre par l’unité d’identification 16 et consistant, à identifier, parmi les états validés, l’état présentant la meilleure note. L’état identifié à cette étape d’identification E4 lors d’une itération / donnée est utilisé à l’itération /+1 suivante, comme état de calcul, par l’étape de génération E1.
Cette suite d’étapes E1 à E4 est mise en oeuvre de façon itérative jusqu’à ce que l’état identifié à l’étape d’identification E4 soit situé au moins à une proximité prédéterminée de l’état final. La trajectoire verticale obtenue alors entre l’état initial et cet état identifié représente la trajectoire verticale optimale générée.
Le procédé mis en oeuvre par le dispositif 1 (et notamment le traitement itératif précité) présente en particulier les avantages suivants : - une capacité à générer la trajectoire verticale optimale sans mettre en oeuvre des techniques d’optimisation complexes (utilisées de façon usuelle). Il peut s’appuyer sur des traitements déjà utilisés dans le système de gestion du vol pour rechercher la trajectoire optimale parmi l’ensemble des trajectoires volables de l’aéronef, en évitant d’ajouter la complexité mathématique des méthodes usuelles d’optimisation au traitement envisagé ; - son application à la gestion de l’énergie et l’optimisation multicritères de la trajectoire d’approche d’un aéronef ; - la prise en compte de l’intégralité des contraintes opérationnelles de l’exploitation d’un aéronef pour la génération de la trajectoire ; et - une génération rapide de la trajectoire verticale.
La recherche réalisée par l’unité de traitement de données 6 peut prendre en compte des calculs usuels de trajectoire, mis en œuvre par le système FMS, pour propager l’état de l’aéronef de point en point (avec une intégration des équations de la mécanique du vol). En variante ou en complément, pour alléger les calculs et accélérer la convergence, l’unité de traitement de données 6 peut utiliser des tables de performances préchargées.
Le dispositif 1 discrétise l’espace vertical en considérant des segments de trajectoire issus de l’application des différentes stratégies verticales de vol envisageables.
Les procédé engendre une trajectoire optimale, libre de tout obstacle et respectant des contraintes opérationnelles, qui est fournie à des systèmes utilisateurs. Cette trajectoire optimale peut, notamment, être affichée sur un écran embarqué ou bien être transmise à un contrôleur aérien. Elle peut également être utilisée comme référence pour un guidage automatique.
On précise, ci-après, lesdites étapes E1 à E4 précitées. A l’étape E1, en fonction de l’état courant de l’aéronef (masse, vitesse, poussée moteurs, configuration,...), de l’atmosphère locale (vent, température,...) et surtout de la stratégie de vol considérée (descente à vitesse constante, descente à vitesse verticale constante, palier,...), l’unité de génération 11 génère un nouvel état de l’aéronef à un horizon donné (en temps ou en distance). Ce traitement est reproduit pour chaque stratégie de vol envisageable, ce qui permet de déterminer l’ensemble des états possibles que l’aéronef est susceptible de prendre à l’instant suivant. A titre d’illustration, sur la figure 2, on a représenté un état de calcul pour une itération /, nommé ef, et les états possibles à l’itération /+1 suivante. L’ensemble de ces états suivants possibles de l’aéronef est {eM, ..., ekM, ..., ef+1}, k et nétant des entiers et k variant de 1 à n. On considère {s1 i.>i+ii ..., sk i->i+i, sn i->i+i} les n stratégies envisageables pour passer de l’état ef de calcul, respectivement, auxdits états suivants {ej+l, ..., ekM, ..., ef+1}. A l’étape E2, l’unité de validation 12 analyse chacun des segments de trajectoire associés respectivement auxdits états {e]+1, ..., ekM, ..., ef+1}, c’est- à-dire qui sont définis entre l’état ef de calcul et chacun de ces états {e]+1, ..., e-+l, ..., enM}. L’unité de validation 12 évalue ces segments de trajectoire par rapport à différents obstacles OB1, OB2 (fixes et mobiles), et elle conserve uniquement les états validés. Dans l’exemple de la figure 2, l’état e“+l dont le segment de trajectoire associé passe par l’obstacle OB2 n’est pas validé. A l’étape E3, l’unité de notation 14 attribue une note à chaque état validé par l’unité de validation 12. Comme indiqué ci-dessus, une note dépend d’un coût associé à une trajectoire de vol entre l’état initial et l’état validé considéré, ainsi que d’un critère de rapprochement entre ledit état validé considéré et l’état final.
Le coût de transition entre deux états est calculé par l’unité de notation 14 par intégration (de la même façon que le système de gestion du vol fait ses prédictions) ou par interpolation dans des tables. Ce coût peut être plus ou moins complet ou peut varier en fonction de l’optimisation recherchée. Par exemple, il peut s’agir de minimiser le temps de vol seul, de minimiser la consommation seule, ou de trouver le meilleur compromis entre le temps de vol et la quantité de carburant consommé via un indice de coût (« Cost Index » en anglais). L’unité de notation 14 peut également prendre en compte un coût basé sur le bruit généré (à condition d’embarquer une base de données qui permet d’estimer le bruit produit au sol pour chaque stratégie de vol possible) si on veut minimiser l’impact sonore de la trajectoire sur les populations autour de l’aéroport de destination, ou bien un coût basé sur une minimisation de la production de NOx ou sur des surcoûts liés à un retard (indemnisation de passagers).
Dans l’exemple de la figure 2, à la transition ski->i+1 correspond le coût Ck i->i+i qui peut être le coût du carburant consommé, le coût du temps de vol (en prenant en compte les conditions météorologiques), le bruit généré ou la quantité de NOx libérée sur la trajectoire entre les états eh, est ek+i. Au moins l’un des coûts possibles, qui sera utilisé par le dispositif 1, est choisi via l’interface homme/machine 20 par un pilote. L’unité de notation 14 prend également en compte un critère de rapprochement. Ce critère de rapprochement peut être défini comme une fonction Hi+i->f pour chaque état ek+i.. Cette fonction Hi+1.>f permet de caractériser l’éloignement de l’état ek+i par rapport à l’état final et. Hi+1.>f peut être une combinaison du coût résiduel estimé entre les deux états, de leur distance (distance purement longitudinale ou distance 2D ou 3D), de la différence de vitesse ou d’énergie (pour que l’aéronef converge en termes d’altitude et de vitesse à la fois) entre les deux états, et peut défavoriser les stratégies les moins prioritaires par rapport aux autres.
Ainsi, pour chaque état ew, le calcul d’une grandeur (ou note) Gi+i = Σ Ckx->x+i + Hi+1.>f, x variant de 1 à /, par l’unité de notation 14, permet à l’unité d’identification 16 de classer, à l’étape E4, les valeurs possibles entre elles, et de privilégier l’état pour lequel la valeur de G est la plus faible pour continuer le calcul, cet état correspondant à la trajectoire qui minimise le coût jusqu’à e, et qui est estimé comme le plus proche de l’état final et.
De préférence, l’unité de notation 14 évalue le critère de rapprochement de manière à privilégier la solution qui amène l’aéronef dans l’état le plus proche de l’état final. Ce critère peut représenter une évaluation du coût de la transition entre le nouvel état et l’état final. On peut utiliser d’autres types de critères si on veut orienter la recherche vers des solutions particulières. Par exemple, dans le cas de l’approche, on peut chercher à privilégier un état qui est tel que la différence d’altitude (pour que l’aéronef descende rapidement) et/ou la différence de vitesse (pour qu’il ralentisse rapidement) avec le point final soient minimales. En outre, on peut inclure dans le critère de rapprochement, des considérations de priorité entre les différentes stratégies de vol pour que certaines d’entre elles ne soient envisagées qu’en dernier recours, si les autres ne permettent pas de rejoindre le point final. Toutefois, plus ce critère est proche du coût réel de la transition entre le nouvel état et l’état final, plus la convergence sera rapide en garantissant l’optimalité de la solution. Une méthode privilégiée, par exemple, peut être d’évaluer le coût de la transition vers l’état final en envisageant la stratégie de vol qui présente un gradient linéaire de dissipation d’énergie voisin du gradient résiduel à l’état courant (rapport entre la différence d’énergie résiduelle à dissiper et la distance au point final) et en privilégiant l’état pour lequel cette estimation de coût est minimale.
Ainsi, de proche en proche, l’unité de traitement de données 6 discrétise l’espace situé entre le point courant PO de l’aéronef AC et le point final Pf (notamment le point de stabilisation d’une approche), en définissant un réseau d’états possibles de l’aéronef dépendant des différentes stratégies de vol envisageables, chaque transition entre états représentant une trajectoire volable à laquelle correspond un coût. L’unité de traitement de données 6 met en oeuvre un traitement itératif qui consiste à analyser l’ensemble des états possibles depuis la position courante de l’aéronef et à les classer par ordre croissant pour continuer à propager l’état de l’aéronef jusqu’au point final Pf où il est censé être stabilisé dans le cas d’une approche en vue d’un atterrissage. L’unité de traitement de données 6 arrête les itérations lorsqu’une trajectoire optimale qui permet de rejoindre le point final, a été identifiée. L’unité de traitement de données 6 retient l’ensemble des états successifs de l’aéronef et donc la combinaison optimale des différentes stratégies de vol envisageables pour dissiper l’énergie de l’aéronef entre son état de calcul et l’état final, tout en évitant les zones interdites ou à risque pour l’aéronef. La solution est identifiée rapidement dans la mesure où la recherche est orientée à chaque instant pour que l’état de l’aéronef converge au plus vite vers l’état final recherché.
Par ailleurs, l’objectif étant de converger en énergie sur la distance résiduelle au point final, l’unité de traitement de données 6 cherche, par exemple, à privilégier les états pour lesquels les stratégies de vol disponibles permettent de résorber la différence d’énergie (une différence de vitesse, une différence d’altitude, ou les deux différences) le plus uniformément possible (gradient de dissipation d’énergie proche du rapport entre l’énergie résiduelle à la distance au point final) par exemple. Dans une variante de réalisation, le dispositif 1 peut choisir, par le biais d’une fonction d’évaluation paramétrable, une solution qui favorise une stratégie de dissipation par rapport aux autres à un instant donné ou en fonction d’une situation particulière (par exemple, une dissipation de toute la différence de vitesse en premier, puis une dissipation de la différence d’altitude de façon uniforme sur la distance restante, ce qui s’avère une stratégie plus efficace dans certains cas de sur-énergie, l’aéronef ayant un taux de descente plus important à faible vitesse).
Dans un premier mode de réalisation, l’état initial pris en compte par l’unité de traitement de données correspond à l’état courant de l’aéronef au point courant PO comme représenté sur la figure 2, et l’état final pris en compte par l’unité de traitement de données correspond audit état cible, au point cible Ptgt. La propagation est ainsi réalisée dans le sens de vol dans ce premier mode de réalisation.
En revanche, dans un second mode de réalisation préféré, l’état initial pris en compte par l’unité de traitement de données correspond audit état cible (point cible Ptgt), et l’état final pris en compte par l’unité de traitement de données correspond audit état courant (point courant PO).
Dans ce mode de réalisation préféré, l’unité de traitement de données 6 effectue donc la recherche vers l’arrière, en partant du point final Pf (figure 2), par exemple le point de stabilisation (fixe), et en propageant l’état de l’aéronef vers l’état le plus proche de son état courant (au point courant PO). Ainsi, on est sûr que la trajectoire verticale générée passe par le point final Pf et même si elle ne commence pas précisément par l’état courant de l’aéronef, la différence peut être facilement corrigée par le guidage.
Par ailleurs, pour accélérer la convergence, on peut inclure dans le critère de rapprochement (caractéristique de la future transition entre le nouvel état et l’état final) permettant d’ordonner les états suivants possibles pour privilégier ceux qui semblent les plus pertinents, une évaluation d’éventuels conflits avec l’environnement de la trajectoire joignant chaque état possible avec l’état final de manière à orienter la recherche en priorité dans les directions libres de contraintes environnementales.
La trajectoire de vol comprenant la trajectoire verticale optimale (ainsi générée par l’unité de traitement de données 6) et une trajectoire latérale est fournie à des systèmes utilisateurs. Elle peut, notamment, être affichée à l’aide de l’unité d’affichage ou être transmise à un contrôleur aérien. Elle peut également être utilisée comme référence pour un guidage automatique.
Le procédé décrit ci-dessus peut, en outre, être combiné avec un procédé usuel de génération d’une trajectoire latérale optimale pour obtenir une trajectoire de vol 4D optimisée.
Le dispositif 1, tel que décrit ci-dessus, présente ainsi notamment les avantages suivants : - il permet de soutenir l’équipage dans sa prise de décision à bord. La génération de trajectoire automatique vise à diminuer la charge de travail de l’équipage dans des situations jugées complexes à bord. Ces situations sont associées à une charge de travail importante du pilote, due notamment à un changement d’environnement (changement de piste en phase d’approche par exemple). La génération de trajectoire automatique intervient alors en prenant en charge la réflexion associée à la prise de décision concernant la trajectoire, le pilote intervenant comme opérateur de la fonction et pour valider le résultat ; - il permet de valider une trajectoire verticale. La génération de trajectoire prend en compte, simultanément, une pluralité de contraintes (terrain, énergie, physique du vol ...). Les pilotes peuvent faire appel audit procédé de génération pour valider une trajectoire qu’ils souhaitent suivre (mais dont ils ne peuvent assurer la validité à cause d’un environnement trop complexe) ; et - il permet de produire une trajectoire verticale qui passe systématiquement par l’aéronef et qui est optimale, pour un affichage sur des écrans embarqués et éventuellement une transmission au contrôle aérien pour acceptation. Cette trajectoire verticale peut être utilisée comme référence et couplée à un calculateur de guidage pour un suivi automatique (asservissement de la position de l’aéronef à cette trajectoire). Contrairement à la situation actuelle où le système de gestion du vol fige la trajectoire de référence et essaie de maintenir l’aéronef sur cette trajectoire via les modes de guidage DES (descente) ou APP (approche), en laissant le soin au pilote de gérer les cas de sur-énergie au moyen des aérofreins ou la sortie anticipée des configurations (becs/volets/trains), le dispositif 1 met à jour en continue la trajectoire sur la base de la combinaison optimale des différentes stratégies de vol envisageables pour dissiper l’énergie de l’aéronef entre son état courant et le point de stabilisation de l’approche.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Procédé pour générer au moins une trajectoire verticale optimale d’une trajectoire de vol pour un aéronef, , ladite trajectoire de vol comprenant la trajectoire verticale (TV) et une trajectoire latérale et étant définie entre un état dit courant comprenant au moins un point dit courant (PO) et un état dit cible comprenant au moins un point dit cible (Ptgt), caractérisé en ce qu’il comprend une suite d’étapes, ladite suite d’étapes comprenant au moins : - une étape de génération, mise en oeuvre par une unité de génération (11), consistant à générer un ou des états dits suivants à partir d’un état dit de calcul dans un horizon de calcul donné, chacun desdits états suivants générés dépendant d’une stratégie de vol particulière, un état suivant étant généré pour chacune d’un ensemble de stratégies de vol possibles parmi une pluralité de stratégies de vol prédéterminées, à chacun desdits états suivants générés étant associé un segment de trajectoire défini entre l’état de calcul et cet état suivant ; - une étape de validation, mise en oeuvre par une unité de validation (12), consistant à valider les états suivants générés, en vérifiant chacun des segments de trajectoire associés respectivement auxdits états suivants générés par rapport à des obstacles (OB1, OB2), et en conservant uniquement les états validés ; - une étape de notation, mise en oeuvre par une unité de notation (14), consistant à attribuer une note à chacun desdits états validés, une note dépendant d’un coût associé à une trajectoire de vol entre un état initial et l’état validé considéré, ainsi que d’un critère de rapprochement entre ledit état validé considéré et un état final ; et - une étape d’identification, mise en oeuvre par une unité d’identification (16),consistant à identifier, parmi lesdits états validés, l’état présentant la meilleure note, ladite suite d’étapes étant mise en œuvre de façon itérative, l’état identifié à l’étape d’identification d’une itération donnée étant utilisé à l’itération suivante comme état de calcul, l’état de calcul pris en compte lors de la première itération étant ledit état initial, procédé selon lequel, concernant les deux états initial et final, l’un desdits deux états correspond audit état courant de l’aéronef (AC) et l’autre desdits deux états correspond audit état cible, ladite suite d’étapes étant mise en œuvre jusqu’à ce que l’état identifié à l’étape d’identification soit situé au moins à une proximité prédéterminée de l’état final, la trajectoire verticale entre l’état initial et cet état identifié représentant la trajectoire verticale optimale (TV) générée, ledit procédé comprenant également une étape de transmission de données, mise en œuvre par une liaison de transmission de données (9), consistant à transmettre au moins ladite trajectoire verticale optimale (TV) à au moins un système utilisateur (10).
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’état initial correspond audit état courant de l’aéronef (AC), et l’état final correspond audit état cible.
- 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’état initial correspond audit état cible, et l’état final correspond audit état courant de l’aéronef (AC).
- 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’un état comprend un point de l’espace défini par son altitude et sa position horizontale, et au moins un paramètre de vol de l’aéronef (AC).
- 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit paramètre de vol de l’aéronef correspond à l’un des paramètres suivants : - une vitesse de l’aéronef (AC) ; - une poussée de moteurs de l’aéronef (AC) ; - une configuration d’aérofreins de l’aéronef (AC) ; - une configuration aérodynamique de l’aéronef (AC).
- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de validation comprend : - une sous-étape de calcul consistant à déterminer une enveloppe de protection autour du segment de trajectoire associé à l’état suivant à valider ; - une sous-étape de comparaison consistant à comparer cette enveloppe de protection à des obstacles (OB1, OB2), lesdits obstacles comprenant au moins l’un des types d’obstacles suivants : des obstacles fixes et des obstacles mobiles ; et - une sous-étape de validation consistant à considérer que ledit état suivant est validé si aucun obstacle (OB1, OB2) ne se trouve dans ladite enveloppe de protection.
- 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que, pour réaliser un test de validation d’un état suivant par rapport à des obstacles mobiles, la sous-étape de comparaison consiste à comparer l’enveloppe de protection à des positions extrapolées de ces obstacles mobiles.
- 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit critère de rapprochement utilisé à l’étape de notation, comprend au moins l’un des paramètres suivants : - un coût estimé pour un vol entre l’état suivant considéré et l’état final ; - au moins une différence de valeurs d’au moins un paramètre, entre l’état suivant considéré et l’état final ; et - un ordre de priorité entre différentes stratégies de vol.
- 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les stratégies de vol possibles comprennent au moins certaines des stratégies suivantes : - une descente à vitesse constante ; - une descente accélérée/décélérée à un pourcentage donné de répartition d’énergie entre l’énergie potentielle et l’énergie cinétique ; - une descente à pente constante ; - une descente à vitesse verticale constante ; - un palier à vitesse constante ; - un palier accéléré/décéléré ; - une montée à vitesse constante ; - une montée accélérée/décélérée à un pourcentage donné de répartition d’énergie entre l’énergie potentielle et l’énergie cinétique ; - une montée à pente constante ; et - une montée à vitesse verticale constante.
- 10. Dispositif pour générer au moins une trajectoire verticale optimale d’une trajectoire de vol pour un aéronef, en particulier un avion de transport, ladite trajectoire de vol comprenant la trajectoire verticale (TV) et une trajectoire latérale et étant définie entre un état dit courant comprenant au moins un point dit courant (PO) et un état dit cible comprenant au moins un point dit cible (Ptgt), caractérisé en ce qu’il comporte : - au moins une base de données (3, 4) relative à des obstacles (OB1, OB2) ; - une unité d’entrée de données (5) ; - une unité de traitement de données (6) mettant en œuvre un traitement itératif, ladite unité de traitement de données (6) comprenant : • une unité de génération (11) configurée pour générer un ou des états dits suivants à partir d’un état dit de calcul dans un horizon de calcul donné, chacun desdits états suivants générés dépendant d’une stratégie de vol particulière, un état suivant étant généré pour chacune d’un ensemble de stratégies de vol possibles parmi une pluralité de stratégies de vol prédéterminées, à chacun desdits états suivants générés étant associé un segment de trajectoire défini entre l’état de calcul et cet état suivant, l’état de calcul pris en compte lors d’une première itération étant un état dit initial ; • une unité de validation (12) configurée pour valider les états suivants générés, en vérifiant chacun des segments de trajectoire associés respectivement auxdits états suivants générés par rapport à des obstacles (OB1, OB2), et en conservant uniquement les états validés ; • une unité de notation (14) configurée pour attribuer une note à chacun desdits états validés, une note dépendant d’un coût associé à une trajectoire de vol entre l’état initial et l’état validé considéré, ainsi que d’un critère de rapprochement entre ledit état validé considéré et un état final ; et • une unité d’identification (16) configurée pour identifier, parmi lesdits états validés, l’état présentant la meilleure note, l’état identifié par l’unité d’identification (16) à une itération donnée étant utilisé le cas échéant par l’unité de génération (11) à l’itération suivante comme état de calcul, ladite unité de traitement de données (6) répétant le traitement itératif jusqu’à ce que l’état identifié par l’unité d’identification (16) soit situé au moins à une proximité prédéterminée de l’état final, la trajectoire verticale entre l’état initial et cet état identifié représentant la trajectoire verticale optimale (TV) générée, l’un des deux états parmi l’état initial et l’état final correspondant audit état courant de l’aéronef (AC) et l’autre desdits deux états correspondant audit état cible ; et - une liaison de transmission de données (9) consistant à transmettre au moins ladite trajectoire verticale optimale (TV) à au moins un système utilisateur (10).
- 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu’il comporte, comme système utilisateur, une unité d’affichage (18) configurée pour afficher au moins ladite trajectoire verticale optimale (TV).
- 12. Dispositif selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que l’unité d’entrée de données (5) comporte un système de transmission d’informations pour permettre au moins la réception de données reçues de l’extérieur de l’aéronef.
- 13. Dispositif selon l’une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu’il comporte une base de données de performances (19) de l’aéronef (AC).
- 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce qu’il comporte au moins une base de données (19) comprenant au moins l’un des types de données suivants : - des données relatives à des aéronefs environnants ; - des données de bruits générés par l’aéronef ; et - des données relatives à au moins un critère auxiliaire à prendre en compte.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1560600A FR3043456B1 (fr) | 2015-11-05 | 2015-11-05 | Procede et dispositif pour generer une trajectoire verticale optimale destinee a etre suivie par un aeronef. |
US15/342,203 US10636313B2 (en) | 2015-11-05 | 2016-11-03 | Method and device for generating an optimum vertical path intended to be followed by an aircraft |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1560600 | 2015-11-05 | ||
FR1560600A FR3043456B1 (fr) | 2015-11-05 | 2015-11-05 | Procede et dispositif pour generer une trajectoire verticale optimale destinee a etre suivie par un aeronef. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR3043456A1 true FR3043456A1 (fr) | 2017-05-12 |
FR3043456B1 FR3043456B1 (fr) | 2018-09-21 |
Family
ID=55072965
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR1560600A Active FR3043456B1 (fr) | 2015-11-05 | 2015-11-05 | Procede et dispositif pour generer une trajectoire verticale optimale destinee a etre suivie par un aeronef. |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10636313B2 (fr) |
FR (1) | FR3043456B1 (fr) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3090090A1 (fr) | 2018-12-17 | 2020-06-19 | Airbus Operations | Procédé et dispositif pour générer une trajectoire verticale optimale destinée à être suivie par un aéronef |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3415868A3 (fr) * | 2015-07-14 | 2018-12-26 | The Boeing Company | Procédé et système de production autonome de chemins latéraux les plus courts pour systèmes aériens sans pilote |
US10089886B2 (en) * | 2016-02-03 | 2018-10-02 | Honeywell International Inc. | Vehicle decision support system |
US10242578B2 (en) * | 2016-08-01 | 2019-03-26 | Ge Aviation Systems Llc | Flight path management system |
US10692385B2 (en) * | 2017-03-14 | 2020-06-23 | Tata Consultancy Services Limited | Distance and communication costs based aerial path planning |
US10228692B2 (en) | 2017-03-27 | 2019-03-12 | Gulfstream Aerospace Corporation | Aircraft flight envelope protection and recovery autopilot |
FR3079942B1 (fr) * | 2018-04-04 | 2021-02-26 | Airbus Operations Sas | Procede et dispositif de determination de trajectoire vers une position optimale d'un aeronef suiveur par rapport a des vortex generes par un aeronef meneur |
JP2022500733A (ja) * | 2018-08-27 | 2022-01-04 | ガルフストリーム エアロスペース コーポレーション | 予測航空機飛行包絡線保護システム |
EP3839919A1 (fr) * | 2019-12-16 | 2021-06-23 | The Boeing Company | Systèmes et procédés de sélection de stratégie de vol d'aéronef |
US11386069B2 (en) | 2019-12-17 | 2022-07-12 | Honeywell Interational Inc. | System and method for offboard validation of variable parameters |
US20210253268A1 (en) * | 2020-01-20 | 2021-08-19 | Honeywell International Inc. | Systems and methods that optimize speed brake operations |
US11385346B2 (en) | 2020-02-10 | 2022-07-12 | Honeywell International Inc. | Connected weather radar |
FR3118222B1 (fr) | 2020-12-22 | 2023-05-05 | Naval Group | Systeme de planification d'une trajectoire optimisee d'un vehicule maritime |
FR3121208A1 (fr) * | 2021-03-23 | 2022-09-30 | Airbus Operations Sas | Procede et systeme de calcul de trajectoire pour faire atterrir un aeronef |
CN113689741B (zh) * | 2021-09-08 | 2023-01-31 | 中国商用飞机有限责任公司 | 基于性能优化的飞机垂直剖面避撞方法、系统和介质 |
US20230089833A1 (en) * | 2021-09-23 | 2023-03-23 | Aurora Flight Sciences, A Subsidiary Of The Boeing Company | Safety assurance for path planners |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6266610B1 (en) * | 1998-12-31 | 2001-07-24 | Honeywell International Inc. | Multi-dimensional route optimizer |
EP2463844A1 (fr) * | 2010-12-07 | 2012-06-13 | Airbus Operations (Sas) | Procédé et dispositif pour construire une trajectoire de vol optimale destinée à être suivie par un aéronef |
FR2993974A1 (fr) * | 2012-07-27 | 2014-01-31 | Thales Sa | Procede de construction d'une trajectoire d'un aeronef par vecteur d'etat |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3666929A (en) * | 1969-09-02 | 1972-05-30 | Lear Siegler Inc | Flight control system for following multi-stage descent profile |
US4792906A (en) * | 1986-08-29 | 1988-12-20 | The Boeing Company | Navigational apparatus and methods for displaying aircraft position with respect to a selected vertical flight path profile |
FR2754364B1 (fr) * | 1996-10-03 | 1998-11-27 | Aerospatiale | Procede et dispositif de guidage vertical d'un aeronef |
US6529821B2 (en) * | 2001-06-05 | 2003-03-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Route planner with area avoidance capability |
US7366591B2 (en) * | 2004-06-21 | 2008-04-29 | Honeywell International, Inc. | System and method for vertical flight planning |
US8886369B2 (en) * | 2010-02-11 | 2014-11-11 | The Boeing Company | Vertical situation awareness system for aircraft |
US8406939B2 (en) * | 2010-09-03 | 2013-03-26 | Honeywell International Inc. | Systems and methods for RTA control of multi-segment flight plans with smooth transitions |
FR2973526B1 (fr) * | 2011-03-29 | 2013-04-26 | Airbus Operations Sas | Procede et dispositif de gestion automatique du profil vertical d'un plan de vol d'un aeronef. |
US9691287B1 (en) * | 2013-09-26 | 2017-06-27 | Rockwell Collins, Inc. | Graphical method to set vertical and lateral flight management system constraints |
US9234982B2 (en) * | 2012-08-06 | 2016-01-12 | Honeywell International Inc. | Aircraft systems and methods for displaying weather information along a flight path |
FR3007854B1 (fr) * | 2013-06-28 | 2015-07-03 | Thales Sa | Procede et dispositif de calcul d'un plan de vol d'un aeronef en phase d'approche d'une piste d'atterrissage |
FR3017967B1 (fr) * | 2014-02-21 | 2016-03-04 | Thales Sa | Procede et systeme de gestion de vol |
FR3031175B1 (fr) * | 2014-12-30 | 2019-11-29 | Thales | Procede de rejointe automatique d'une route d'un aeronef |
US9536435B1 (en) * | 2015-07-13 | 2017-01-03 | Double Black Aviation Technology L.L.C. | System and method for optimizing an aircraft trajectory |
-
2015
- 2015-11-05 FR FR1560600A patent/FR3043456B1/fr active Active
-
2016
- 2016-11-03 US US15/342,203 patent/US10636313B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6266610B1 (en) * | 1998-12-31 | 2001-07-24 | Honeywell International Inc. | Multi-dimensional route optimizer |
EP2463844A1 (fr) * | 2010-12-07 | 2012-06-13 | Airbus Operations (Sas) | Procédé et dispositif pour construire une trajectoire de vol optimale destinée à être suivie par un aéronef |
FR2993974A1 (fr) * | 2012-07-27 | 2014-01-31 | Thales Sa | Procede de construction d'une trajectoire d'un aeronef par vecteur d'etat |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3090090A1 (fr) | 2018-12-17 | 2020-06-19 | Airbus Operations | Procédé et dispositif pour générer une trajectoire verticale optimale destinée à être suivie par un aéronef |
US11487301B2 (en) | 2018-12-17 | 2022-11-01 | Airbus Operations (SA.S.) | Method and device for generating an optimum vertical trajectory intended to be followed by an aircraft |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10636313B2 (en) | 2020-04-28 |
FR3043456B1 (fr) | 2018-09-21 |
US20170132942A1 (en) | 2017-05-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FR3043456A1 (fr) | Procede et dispositif pour generer une trajectoire verticale optimale destinee a etre suivie par un aeronef. | |
US11300661B2 (en) | Landing on emergency or unprepared landing strip in low visibility condition | |
US10399689B2 (en) | Optimizing aircraft control based on noise abatement volumes | |
EP2551836B1 (fr) | Procédé et dispositif de gestion optimisée de la trajectoire verticale d'un aéronef | |
FR3076938A1 (fr) | Planification de route et déplacement d’un aéronef au sol en fonction d’un modèle de navigation entraîné pour augmenter l’efficacité opérationnelle de l’aéronef | |
FR3040785A1 (fr) | Optimisation de la trajectoire de vol par programmation non lineaire | |
WO2015166156A1 (fr) | Dispositif de signalisation d'objets a un module de navigation de vehicule equipe de ce dispositif | |
FR3064739A1 (fr) | Gestion de vol par optimisation iterative basee sur un modele | |
FR2939505A1 (fr) | Systeme de gestion de vol a optimisation du plan de vol lateral | |
FR2968441A1 (fr) | Procede et dispositif pour construire une trajectoire de vol optimale destinee a etre suivie par un aeronef. | |
FR3051057A1 (fr) | Procede de rejointe automatique d'un profil vertical de reference d'un aeronef | |
FR3089038A1 (fr) | Procede d’apprentissage d’un reseau de neurones embarque dans un aeronef pour l’aide a l’atterrissage dudit aeronef et serveur pour la mise en œuvre d’un tel procede | |
FR3053781A1 (fr) | Procede de calcul par un systeme de gestion de vol d'une trajectoire presentant des transitions ameliorees | |
FR2987911A1 (fr) | Procede de correction d'une trajectoire laterale en approche en fonction de l'energie a resorber | |
FR2978588A1 (fr) | Procede et dispositif de gestion optimisee de l'utilisation des becs et des volets, ainsi que du train d'atterrissage d'un aeronef | |
FR3038750A1 (fr) | Procede d'integration d'un nouveau service de navigation dans un systeme avionique embarque a architecture ouverte de type client-serveur, en particulier d'un service de manoeuvre fim | |
FR2993974A1 (fr) | Procede de construction d'une trajectoire d'un aeronef par vecteur d'etat | |
US20230252280A1 (en) | Online learning by an instance of a deep learning model and sharing of learning with additional instances of the deep learning model | |
EP3828866A1 (fr) | Procede et dispositif pour la determination de trajectoires d'elements mobiles | |
EP2523176A1 (fr) | Procédé et dispositif d'aide au pilotage d'un aéronef lors d'une phase d'approche intermédiaire d'une descente | |
FR3121208A1 (fr) | Procede et systeme de calcul de trajectoire pour faire atterrir un aeronef | |
EP2330474A1 (fr) | Procédé et dispositif pour déterminer une trajectoire de décollage permettant de maximiser la masse au décollage d'un aéronef. | |
FR3090090A1 (fr) | Procédé et dispositif pour générer une trajectoire verticale optimale destinée à être suivie par un aéronef | |
EP4138039A2 (fr) | Système et procédé de segmentation lidar hybride avec détection de valeurs aberrantes | |
FR3068490B1 (fr) | Procede de calcul d'une trajectoire verticale d'un aeronef a partir de sa position courante, produit programme d'ordinateur et systeme de calcul associes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20170512 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 9 |