FR3044086A1

FR3044086A1 - Procede et dispositif de calcul d'une trajectoire securisee depuis la position courante d'un aeronef jusqu'a un point d'attache

Info

Publication number: FR3044086A1
Application number: FR1502454A
Authority: FR
Inventors: Marianne Gillet
Original assignee: Airbus Helicopters SAS
Current assignee: Airbus Helicopters SAS
Priority date: 2015-11-24
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2017-05-26
Anticipated expiration: 2035-11-24
Also published as: US10013887B2; US20170148330A1; FR3044086B1

Abstract

La présente invention concerne un procédé de calcul d'une trajectoire sécurisée depuis la position courante (P1) d'un aéronef jusqu'à un point d'attache (P2) au dessus d'un terrain au cours duquel on détermine ladite position courante (P1) dudit aéronef, puis on définit ledit point d'attache (P2) et on définit au moins une trajectoire d'attache (14) reliant, de façon sécurisée au dessus dudit terrain, ladite position courante (P1) audit point d'attache (P2). Ladite trajectoire d'attache (14) peut être décomposée en plusieurs chemins (31-39), chaque chemin (31-39) étant situé à une altitude sécurisée supérieure au point le plus haut du terrain que survole ledit aéronef. En outre, la trajectoire d'attache (14) peut être une trajectoire de retour définie par des points de passage (S1-S8) de l'aéronef (10).

Description

Procédé et dispositif de calcul d’une trajectoire sécurisée depuis la position courante d’un aéronef jusqu’à un point d’attache

La présente invention se situe dans le domaine des systèmes de navigation et de gestion du vol d'un aéronef qui recouvre entre autres les fonctions de préparation d’un plan de vol et d’élaboration d’une trajectoire de vol de l’aéronef.

La présente invention concerne un procédé de calcul d’une trajectoire sécurisée depuis la position courante d’un aéronef jusqu’à un point d’attache ainsi qu’un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé.

Il est à noter que l’on entend par « plan de vol » une route théorique que doit suivre un aéronef, cette route théorique reliant plusieurs points de navigation successifs.

En outre, on entend par « trajectoire » le chemin que doit parcourir l’aéronef pour suivre un plan de vol, ce chemin étant aussi proche que possible de la route théorique définie par ce plan de vol. Cette trajectoire est sécurisée et prend en compte les performances et les capacités de l’aéronef ainsi que la proximité du terrain et la présence d’éventuels obstacles.

Avant chaque vol d’un aéronef, l’équipage de l’aéronef établit généralement un plan de vol pour l’ensemble de ce vol, une route initiale étant définie par ce plan de vol.

Toutefois, lors de ce vol, l’aéronef peut se dérouter et quitter la route initiale lors de circonstances particulières. Par exemple, l’aéronef peut être amené à quitter cettç route initiale afin de secourir des personnes ou bien charger du matériel. La planification du trajet de retour de l’aéronef sur la route initiale doit alors se faire au cours du vol avec les éléments dont dispose l’équipage de l’aéronef. De plus, dans le cadre de missions militaires, l’aéronef peut disposer d’un temps réduit pour rejoindre sa route initiale. L’équipage a alors peu de temps pour effectuer un changement d’objectif et rejoindre cette route initiale.

De même, lors de missions de reconnaissance, le plan de vol préparé comporte les itinéraires du vol aller, de la base de départ jusqu’au point d’entrée de la zone à reconnaître, et du vol retour, du point de sortie de la zone à reconnaître jusqu’à la base. Pour le survol de la zone à reconnaître, un plan de vol peut également être établi. Cependant, ce plan de vol peut être succinct voir inexistant par manque de connaissance du terrain de cette zone. De plus, ce plan de vol concernant le survol de la zone à reconnaître peut être remis en cause en cours de vol, notamment dans le cadre de reconnaissance militaire.

Par ailleurs, dans le cadre de missions militaires, la trajectoire de l’aéronef doit souvent privilégier un vol à basse altitude afin de limiter la détection et la vulnérabilité de l’aéronef. L’établissement d’un plan de vol précis est alors indispensable afin de garantir que cette trajectoire à basse altitude soit sécurisée.

De même, l’établissement d’un plan de vol précis prend tout son intérêt lors de mauvaises conditions météorologiques qui réduisent la visibilité du pilote.

Les systèmes de navigation embarqués à bord des aéronefs aujourd’hui, et des aéronefs à voilures tournantes notamment, peuvent permettent à un aéronef de rejoindre un point désigné à partir de sa position actuelle.

Par exemple, ces systèmes de navigation classiques peuvent proposer une fonctionnalité désignée par l’expression anglaise « Direct To » qui consiste à proposer une trajectoire constituée d’un seul chemin sensiblement rectiligne reliant directement la position actuelle de l’aéronef à un point désigné manuellement par l’équipage de l’aéronef. Cette trajectoire est une trajectoire plane en deux dimensions. La mise en oeuvre de cette trajectoire est rapide. Par contre, cette trajectoire ne prend pas en compte la topographie du terrain ni la présence d’obstacles. De fait, cette fonctionnalité « Direct To » n’est pas sécurisée et donc pas adaptée à tous les types de terrain, notamment en cas de présence d’une colline, d’obstacles ou bien d’un relief montagneux.

Une évolution de cette fonctionnalité « Direct To » consiste à construire une véritable trajectoire en trois dimensions comportant un chemin principal sensiblement rectiligne et horizontal reliant une première droite verticale passant par cette position actuelle de l’aéronef et un seconde droite verticale passant par ce point désigné. Ce chemin est positionné à une hauteur par rapport au sol correspondant à la hauteur maximale du terrain situé en dessous de ce chemin, augmentée d’une marge de sécurité. La trajectoire comporte également un premier chemin et un dernier chemin sensiblement verticaux reliant respectivement la position actuelle de l’aéronef et le point désigné au chemin principal.

Cette évolution a l’avantage de proposer une véritable trajectoire 3D sécurisée par rapport au terrain survolé par l’aéronef. Toutefois, cette trajectoire 3D sécurisée n’est pas optimisée. Notamment, cette trajectoire 3D sécurisée, permet le contournement du relief ou d’un obstacle uniquement en passant au dessus, mais ne propose pas son contournement sur une trajectoire horizontale qui pourrait être plus en accord avec les capacités et les performances de l’aéronef ou bien avec la discrétion requise lors de missions militaires.

Par ailleurs, les aéronefs équipés d’un système de navigation sophistiqué offrent la possibilité de modifier la route initiale définie par le plan de vol ou bien de créer une nouvelle route pour l’aéronef de manière précise. Cependant, seule une composante horizontale de la trajectoire de l’aéronef peut être créée ou modifiée, cette fonctionnalité étant disponible uniquement en deux dimensions. Cette fonctionnalité représente de plus une charge de travail importante pour l’équipage de l’aéronef avec parfois une cinquantaine d’opérations à réaliser. En particulier, plusieurs points de navigation successifs doivent être insérés manuellement sur un affichage cartographique afin de définir la nouvelle route de l’aéronef. L’établissement de cette nouvelle route nécessite donc un temps relativement important.

En outre, le document FR 2847553 décrit un procédé qui peut être considéré comme une extension de la fonctionnalité « Direct To » lorsque le point désigné se trouve sur une route prédéterminée. En effet, ce procédé évite à l’équipage de désigner manuellement le point désigné, celui-ci étant défini automatiquement par le procédé comme intersection du prolongement du vecteur vitesse courant de l’aéronef et de la route prédéterminée. Le pilote n’a alors qu’à diriger l’aéronef, caractérisé par son vecteur vitesse vers le point où il veut reprendre la route prédéterminée pour engager le procédé. Le procédé définit une trajectoire comportant un premier tronçon rectiligne à partir de la position actuelle de l’aéronef et un second tronçon curviligne de jonction entre le premier tronçon rectiligne et la route initiale. Toutefois, cette trajectoire est située dans un plan horizontal auquel appartient la position actuelle de l’aéronef et le point désigné, et n’est donc pas sécurisée ni adaptée à tous les types de terrain.

On connaît également le document FR 2928726 qui décrit un procédé de calcul de trajectoire de jonction entre un point de sortie d’une route primaire et un point d’entrée d’une route secondaire.

Les caractéristiques de suivi telles que la vitesse de l’aéronef, son altitude et sa capacité de virage sont différentes pour les routes primaire et secondaire. Ce procédé définit un point de capture sur la route secondaire, en amont du point d’entrée. L’aéronef doit avoir acquis les caractéristiques de suivi de la route secondaire lors de son passage au point de capture ou à proximité afin de suivre cette route secondaire lors de son passage au point d’entrée. La trajectoire de jonction est formée par des chemins définis selon la norme ARINC 424, un chemin pouvant par exemple être défini selon la fonctionnalité « Direct To ».

Dans ces deux documents, la trajectoire permettant de rejoindre une route existante est définie sans prendre en compte la topographie du terrain ni la présence d’obstacles. Cette trajectoire ne peut donc être considérée comme une trajectoire sécurisée.

Par ailleurs, le document CN104516354 décrit un procédé de détermination d’itinéraires de retour pour un hélicoptère sans pilote, trois itinéraires de retour différents étant définis.

Enfin, les documents FR 2947370 et EP 1614086 décrivent un procédé de préparation et de suivi d’un plan de vol entre deux points de passage. Ce procédé permet notamment de définir une trajectoire correspondant à ce plan de vol en prenant en compte la topographie du terrain. Cette trajectoire est décomposée en plusieurs chemins horizontaux, chaque chemin étant agencé au dessus de la zone du terrain qu’il surplombe.

Par exemple, selon le document EP 1614086, on vérifie que chaque chemin n’interfère pas avec le terrain et on alerte le cas échéant un opérateur afin que chaque chemin en interférence soit modifié et positionné à une altitude sécurisée supérieure au plus haut point du terrain qu’il surplombe.

Selon le document FR 2947370, une méthode dite du « jeter de drap » permet que chaque chemin horizontal soit agencé directement à une altitude sécurisée. Ainsi, l’aéronef peut voler, selon cette trajectoire, au plus près du terrain de façon sécurisée et sans risque d’interférence. Cette trajectoire peut également être désignée par les expressions « vol ficelle » ou « vol contour vertical ».

La présente invention a pour but de s’affranchir des limitations mentionnées ci-dessus et de proposer un procédé et un dispositif définissant de manière rapide et automatique une trajectoire permettant à l’aéronef de rejoindre à tout moment et en sécurité un point préalablement défini, par exemple choisi par l’équipage de l’aéronef.

Dans ce cadre, la présente invention a alors pour objet un procédé de calcul d’une trajectoire sécurisée de vol au dessus d’un terrain depuis la position courante d’un aéronef jusqu’à un point d’attache, au cours duquel, - on sélectionne une stratégie de choix du point d’attache et du type de la trajectoire sécurisée, - on détermine la position courante de l’aéronef, - on définit le point d’attache que doit rejoindre l’aéronef et - on définit au moins une trajectoire d’attache reliant, de façon sécurisée au dessus du terrain, la position courante de l’aéronef au point d’attache.

Ce procédé est destiné aux aéronefs et notamment aux aéronefs à voilures tournantes. Ce type d’aéronef comporte notamment une interface homme-machine IHM, au moins un moyen de visualisation, au moins un moyen de localisation de l’aéronef, au moins une base de données « terrain » et/ou d’obstacles et au moins un calculateur.

Ce procédé selon l’invention est remarquable en ce qu’il permet de définir, à tout instant, une trajectoire permettant à l’aéronef de rejoindre en sécurité un point d’attache qui aura été défini préalablement. Par exemple, ce procédé permet de définir une trajectoire de retour afin de rejoindre une route initiale définie par un plan de vol après l’avoir quittée, volontairement ou non. C’est notamment le cas lorsqu’un aéronef doit se dérouter et quitter sa route initiale afin de charger de façon impromptue des personnes ou bien du matériel. De même, lors de missions de reconnaissance, le plan de vol de l’aéronef peut comporter uniquement les itinéraires du vol aller et du vol retour, entre la base de départ et la zone à reconnaître, mais aucun plan de vol pour le vol au dessus de la zone à reconnaître.

Ce procédé permet ainsi de calculer, de manière automatique, une trajectoire d’attache à la fois dans le plan horizontal et dans le plan vertical reliant la position courante de l’aéronef à ce point d’attache. Avantageusement, cette trajectoire d’attache est définie de manière sécurisée par rapport au terrain survolé, évitant ainsi tout risque de collision avec le relief ou bien un obstacle. De la sorte, le procédé selon l’invention permet à l’aéronef de suivre cette trajectoire d’attache, y compris lors de mauvaises conditions météorologiques dégradant la visibilité du pilote de l’aéronef.

De plus, cette trajectoire d’attache, définie de façon automatique, est générée rapidement et est donc particulièrement adaptée aux missions militaires, de reconnaissance ou d’évacuation de troupes par exemple, afin de quitter rapidement une zone potentiellement hostile lors qu’aucun plan de vol n’a été préalablement établi. De plus, l’équipage de l’aéronef peut alors se concentrer sur l’environnement tactique du vol et de la mission.

La position courante de l’aéronef est déterminée par un moyen de localisation présent dans l’aéronef. Ce moyen de localisation est par exemple un récepteur de signaux émis par des satellites de type GNSS, acronyme désignant en langue anglaise l’expression « Global Navigation Satellite System ». Ce récepteur GNSS peut également être couplé à une centrale inertielle afin d’améliorer la disponibilité et l’intégrité de cette position courante de l’aéronef.

Avantageusement, le procédé selon l’invention autorise différentes stratégies dans le choix du point d’attache et le choix du type de la trajectoire d’attache calculée. L’équipage de l’aéronef, et en particulier le pilote, peut sélectionner cette stratégie à tout instant, à savoir aussi bien lors de la préparation du vol qu’en cours de vol, au moment où le pilote souhaite engager ce procédé de calcul d’une trajectoire sécurisée. Le pilote utilise par exemple une interface homme-machine IHM afin de sélectionner chaque stratégie parmi une liste de stratégies prédéfinies.

Selon une première stratégie, le point d’attache est défini directement par ses coordonnées dans un repère terrestre. Le pilote peut fournir les coordonnées de ce point d’attache par l’intermédiaire de l’interface homme-machine IHM lors de la préparation du vol ou bien lors du vol préalablement ou bien au moment de l’engagement du procédé de calcul de la trajectoire d’attache.

Selon une deuxième stratégie, le point d’attache est défini directement lors du vol de l’aéronef par un point survolé par l’aéronef. Le pilote définit alors ce point d’attache en le sélectionnant par l’intermédiaire de l’interface homme-machine IHM lors de son survol par l’aéronef.

Lorsqu’un plan de vol a été préalablement préparé et qu’une route initiale est définie par le plan de vol, le point d’attache peut également être défini selon les stratégies suivantes.

Ainsi selon une troisième stratégie, le point d’attache est défini par un premier point caractéristique appartenant à la route initiale. Par exemple, le point d’attache peut être défini par le pilote lors de la préparation d’un vol de reconnaissance. Ce premier point caractéristique peut par exemple être prédéterminé et formé par un point de sortie de la zone à reconnaître et situé sur la route initiale.

Ce premier point caractéristique peut également être défini automatiquement par le procédé selon l’invention lors du vol et être situé sur la route initiale définie par le plan de vol de l’aéronef. La route initiale étant caractérisée par une succession de points de navigation, le premier point caractéristique peut être formé par le point de navigation situé sur la route initiale, en aval du point où l’aéronef a quitté cette route initiale.

Ce premier point caractéristique peut également être défini automatiquement par le procédé selon l’invention et être formé par le point d’intersection entre la route initiale et une direction définie par le vecteur vitesse courant de l’aéronef, par exemple au moment de l’engagement de ce procédé ou bien au moment où le pilote souhaite définir ce point d’attache.

Ce peut être notamment le cas lorsque l’aéronef a quitté la route initiale pour éviter une zone de turbulences et que l’équipage veut rejoindre cette route initiale.

Selon une quatrième stratégie, le point d’attache est défini par un deuxième point caractéristique n’appartenant pas à la route initiale. Par exemple, le pilote peut être amené à quitter la route initiale afin de charger des personnes ou bien du matériel en dehors de cette route initiale et localisé à ce deuxième point caractéristique. Le pilote peut également être amené à quitter la route initiale suite à un changement de mission afin par exemple de rejoindre une route annexe définie par un plan de vol annexe. Ce deuxième point caractéristique est alors généralement défini par le pilote en cours de vol par l’intermédiaire de l’interface homme-machine IHM.

Selon une cinquième stratégie, le point d’attache est défini, de façon automatique, par un troisième point caractéristique formé par une position de l’aéronef écartée de la route initiale d’une valeur prédéterminée. En effet, le pilote peut quitter la route initiale pour diverses raisons. On considère que l’aéronef a quitté sa route initiale lorsqu’il s’en écarte d’une valeur prédéterminée, par exemple comprise entre 500 et 800 mètres (500 et 800m). Le procédé selon l’invention permet de revenir sur la route initiale sensiblement à l’endroit où l’aéronef a quitté cette route initiale.

Indépendamment de la stratégie utilisée pour définir le point d’attache, différents types de trajectoires d’attache peuvent être calculés par le procédé selon l’invention.

Tout d’abord, la trajectoire d’attache peut être définie comme une trajectoire comportant un chemin sensiblement rectiligne et horizontal situé à une altitude sécurisée reliant une première droite verticale passant par la position courante de l’aéronef à une seconde droite verticale passant par le point d’attache. La trajectoire d’attache comporte également deux jonctions sensiblement verticales reliant respectivement la position courante de l’aéronef et le point d’attache au chemin sensiblement rectiligne et horizontal. Cette trajectoire d’attache est ainsi définie selon une évolution de la fonctionnalité « Direct To ». L’altitude sécurisée d’un chemin est une hauteur par rapport au sol correspondant à la hauteur maximale du terrain situé en dessous de ce chemin augmentée d’une marge de sécurité. Le procédé selon l’invention utilise au moins une base de données « terrain » et/ou d’obstacles présente dans l’aéronef afin de prendre en compte le relief du terrain et d’éventuels obstacles pour définir cette hauteur maximale du terrain et ainsi sécuriser la trajectoire d’attache. Cette marge de sécurité garantit que l’aéronef vole au dessus du relief ou bien des obstacles sans risque de collision. Cette marge de sécurité est par exemple égale à 500 pieds (500ft).

La trajectoire d’attache peut également être définie comme une trajectoire comportant plusieurs chemins sensiblement rectilignes, horizontaux et adjacents deux à deux. Ces chemins permettent ainsi de relier une première droite verticale passant par la position courante de l’aéronef à une seconde droite verticale passant par le point d’attache. Chaque chemin est situé à une altitude sécurisée qui peut être différente de l’altitude sécurisée des autres chemins. La trajectoire d’attache comporte également des jonctions sensiblement verticales. Une première jonction est un segment de la première droite verticale et relie la position courante de l’aéronef à un premier chemin sensiblement rectiligne et horizontal. Une dernière jonction est un segment de la seconde droite verticale et relie un dernier chemin sensiblement rectiligne et horizontal et le point d’attache. La trajectoire d’attache comporte aussi des jonctions intermédiaires sensiblement verticales reliant deux chemins adjacents.

En outre, le point d’attache peut être défini comme étant un point de navigation appartenant à une route initiale définie par un plan de vol. La trajectoire d’attache peut alors être définie comme une trajectoire comportant un premier tronçon rectiligne selon une direction reliant une première droite verticale passant par la position courante de l’aéronef et une seconde droite verticale passant le point d’attache ainsi qu’un second tronçon curviligne de jonction reliant le premier tronçon rectiligne à la route initiale. Ce second tronçon curviligne de jonction permet de quitter le premier tronçon rectiligne en maintenant une continuité entre eux, c’est-à-dire que le second tronçon est tangent à ce premier tronçon rectiligne. De même, ce second tronçon curviligne de jonction permet de rejoindre la route initiale en maintenant une continuité entre eux, c’est-à-dire que le second tronçon est tangent à la route initiale. Une telle trajectoire est notamment décrite dans le document FR 2847553.

Ensuite, afin que cette trajectoire d’attache soit sécurisée, le premier tronçon rectiligne et le second tronçon curviligne de jonction sont positionnés à une altitude sécurisée.

Il est tout d’abord possible de positionner le premier tronçon rectiligne et le second tronçon curviligne de jonction à une même altitude sécurisée. Cette altitude sécurisée est alors égale à la hauteur maximale du terrain situé en dessous du premier tronçon rectiligne et du second tronçon curviligne de jonction augmentée de la marge de sécurité.

On peut également décomposer le premier tronçon rectiligne et le second tronçon curviligne de jonction en plusieurs chemins horizontaux, chaque chemin étant agencé au dessus du terrain qu’il surplombe.

On peut alors vérifier que chaque chemin n’interfère pas avec le terrain en utilisant la base de données de terrain et/ou d’obstacles et en prenant en compte la marge de sécurité. S’il y a interférence, on corrige automatiquement chaque chemin en interférence en le positionnant à une altitude sécurisée. On peut également alerter, en cas d’interférence, l’équipage de l’aéronef afin qu’il corrige chaque chemin en interférence en le positionnant à une altitude sécurisée. Une telle méthode de sécurisation de la trajectoire est notamment évoquée dans le document EP 1614086.

On peut aussi, après avoir décomposé le premier tronçon rectiligne et le second tronçon curviligne de jonction en plusieurs chemins horizontaux, agencer directement chaque chemin horizontal à une altitude sécurisée. Une telle méthode de sécurisation de la trajectoire est notamment décrite dans le document FR 2947370.

Enfin, la trajectoire d’attache peut comporter plusieurs jonctions sensiblement verticales. Une première jonction relie la position courante de l’aéronef au premier tronçon rectiligne alors qu’une dernière jonction relie le second tronçon à la route initiale. De plus, des jonctions intermédiaires sensiblement verticales relient deux chemins adjacents.

Ainsi, grâce à cette décomposition du premier tronçon rectiligne et du second tronçon curviligne de jonction en plusieurs chemins horizontaux, la trajectoire d’attache permet de voler au plus près du terrain, de façon sécurisée et sans risque d’interférence avec le terrain ou un obstacle. Cette trajectoire d’attache correspond ainsi à un vol ficelle.

Par ailleurs, lorsque le point d’attache est défini par un point survolé par l’aéronef, on peut enregistrer successivement, au cours du vol de l’aéronef et après ce survol du point d’attache, des points de passage survolés par l’aéronef. Ces points de passage peuvent être enregistrés à intervalles réguliers en termes de distances parcourues ou bien de durée, l’enregistrement des points de passage pouvant ainsi être automatique. La durée de vol entre l’enregistrement de chaque point de passage peut être par exemple de l’ordre de 5 minutes (5mn) lors de vols militaires en terrain hostile et de 10mn lors de vols civils. La position courante de l’aéronef est enregistrée en tant que dernier point de passage lors de l’engagement du calcul de la trajectoire d’attache.

Ces points de passage peuvent également être choisis selon des intervalles irréguliers par le pilote ou bien un autre membre de l’équipage de l’aéronef. La charge de travail du membre de l’équipage chargé de cet enregistrement des points de passage peut alors être importante, mais cela peut avantageusement permettre de choisir comme points de passage des points caractéristiques de la trajectoire suivie par l’aéronef.

La trajectoire d’attache est alors définie comme une trajectoire passant successivement et en ordre inverse par chaque point de passage. Cette trajectoire d’attache démarre donc à la position courante de l’aéronef pour se terminer à la position d’attache. Cette trajectoire d’attache constitue donc un vol retour de l’aéronef par un chemin proche du vol aller définie peut être désignée par l’expression « vol petit poucet ».

Cependant, bien que cette trajectoire d’attache soit formée par un vol retour, cette trajectoire d’attache n’est pas sécurisée. En effet, un obstacle peut se trouver entre deux points de passage ou bien le relief du terrain entre deux points de passage peut se situer à une altitude supérieure à l’altitude de chacun de ces points de passage. Ce risque est essentiellement dû à l’intervalle entre les enregistrements de deux points de passage successifs. Là encore, le procédé selon l’invention permet avantageusement de sécuriser cette trajectoire d’attache.

Comme précédemment, il est possible de positionner la totalité de cette trajectoire d’attache à une altitude sécurisée. Cette altitude sécurisée est alors égale à la hauteur maximale du terrain situé en dessous de cette trajectoire d’attache augmentée de la marge de sécurité.

De préférence, on décompose cette trajectoire d’attache en plusieurs chemins horizontaux, chaque chemin étant agencé au dessus de la zone du terrain qu’il surplombe. Ensuite, soit on vérifie que chaque chemin n’interfère pas avec le terrain en utilisant la base de données de terrain et/ou d’obstacles et en prenant en compte la marge de sécurité et on corrige automatiquement le cas échéant chaque chemin en interférence en le positionnant à une altitude sécurisée, soit on agence directement chaque chemin horizontal à une altitude sécurisée. On obtient alors une trajectoire d’attache correspondant à un vol ficelle.

Ainsi, la trajectoire d’attache permet de suivre le terrain de façon sécurisée et sans risque de collision en effectuant un retour jusqu’au point d’attache sensiblement identique au vol aller.

Avantageusement, le type de la trajectoire d’attache calculée par le procédé selon l’invention peut ainsi être adapté aux circonstances et aux conditions de vol. Notamment, dans le cadre de missions militaires en zone hostile, la trajectoire d’attache doit privilégier un vol à basse altitude afin de limiter la détection et la vulnérabilité de l’aéronef. L’établissement d’une trajectoire d’attache précise est alors indispensable afin de garantir un vol sûr à basse altitude.

De plus, la stratégie de choix du type de la trajectoire sécurisée peut être de définir une seule trajectoire d’attache qui sera utilisée pour rejoindre le point d’attache.

Cependant, la stratégie de choix du type de la trajectoire sécurisée peut également être de définir au moins deux trajectoires d’attache parmi les différentes trajectoires d’attache possibles et un pilote de l’aéronef sélectionne ensuite une de ces trajectoires d’attache pour rejoindre le point d’attache.

En outre, afin d’indiquer le point d’attache et chaque trajectoire d’attache au pilote de l’aéronef, on peut afficher le point d’attache et chaque trajectoire d’attache sur un moyen de visualisation de l’aéronef par exemple sur un affichage cartographique de la zone survolée. Ce moyen de visualisation peut être un écran situé sur le tableau de bord de l’aéronef ou bien une tablette.

Si la stratégie de choix du type de la trajectoire sécurisée est de définir au moins deux trajectoires d’attache, on affiche toutes les trajectoires d’attache définies sur le moyen de visualisation de l’aéronef afin de permettre au pilote de sélectionner la trajectoire d'attache à utiliser pour rejoindre le point d’attache.

De plus, lorsque l’aéronef comporte un pilote automatique, on peut assurer, au cours de ce procédé, le guidage de l’aéronef le long de la trajectoire d’attache jusqu’au point d’attache de façon automatique par l’intermédiaire de ce pilote automatique.

Par ailleurs, le procédé selon l’invention peut également utiliser une base de données des performances de l’aéronef que comporte l’aéronef. Ainsi, la trajectoire d’attache peut être définie en vérifiant sa compatibilité avec les performances et les capacités de l’aéronef. C’est notamment le cas lorsque la trajectoire d’attache est un vol ficelle suivant au plus près le relief du terrain à une altitude sécurisée.

La présente invention a aussi pour objet un dispositif de calcul d’une trajectoire sécurisée depuis la position courante d’un aéronef jusqu’à un point d’attache au dessus d’un terrain, le dispositif comportant : - une interface homme-machine ///Ai, - au moins un moyen de visualisation, - au moins un moyen de localisation de l’aéronef, - au moins une base de données « terrain » et/ou d’obstacles, et - au moins un calculateur.

Le dispositif de calcul d’une trajectoire sécurisée depuis la position courante d’un aéronef jusqu’à un point d’attache au dessus d’un terrain permet ainsi de mettre en oeuvre le procédé précédemment décrit. L’invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées qui représentent : - la figure 1, un aéronef muni d’un dispositif de calcul d’une trajectoire sécurisée de vol au dessus d’un terrain, - la figure 2, un schéma synoptique d’un procédé de calcul d’une trajectoire sécurisée de vol au dessus d’un terrain, - les figures 3 à 6, différentes stratégies de choix du point d’attache et du type de la trajectoire d’attache, et - les figures 7 à 9, différentes méthodes de sécurisation de la trajectoire d’attache, et - la figure 10, une vue de l’affichage d’un moyen de visualisation de l’aéronef.

Les éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont affectés d’une seule et même référence.

La figure 1 représente un aéronef 10 à voilure tournante comportant un dispositif 1 de calcul d’une trajectoire sécurisée de vol au dessus d’un terrain, un tableau de bord 8 et un pilote automatique 7. Ce dispositif 1 comporte une interface 2 homme-machine IHM, un moyen de visualisation 6, un moyen de localisation 5 de l’aéronef 10, une base de données « terrain » et/ou d’obstacles 4 et un calculateur 3.

La figure 2 représente un schéma synoptique d’un procédé de calcul d’une trajectoire sécurisée de vol au dessus d’un terrain depuis la position courante P1 d’un aéronef 10 jusqu’à un point d’attache P2. Ce procédé comporte quatre étapes principales 21-24 et peut être mis en œuvre par le dispositif 1 de calcul d’une trajectoire sécurisée de vol au dessus d’un terrain.

Au cours d’une première étape 21, on sélectionne une stratégie du choix du point d’attache P2 et du type de la trajectoire sécurisée. Ce choix est fait par l’équipage de l’aéronef 10, le pilote par exemple, par l’intermédiaire de l’interface 2 homme-machine IHM. Ce choix peut être fait à tout instant, aussi bien lors de la préparation du vol qu’en cours de vol.

Des exemples des différentes stratégies possibles pour le choix du point d’attache P2 et du type de la trajectoire sécurisée sont détaillés sur les figures 3 à 6.

Au cours d’une deuxième étape 22, on détermine la position courante P1 de l’aéronef 10. Cette position courante P1 de l’aéronef 10 est déterminée par le moyen de localisation 5 de l’aéronef 10, au moment où le calcul de la trajectoire d’attache 14 est engagé. Ce moyen de localisation 5 est par exemple un récepteur de signaux satellites de type GNSS (Global Navigation Satellite System).

Au cours d’une troisième étape 23, on définit le point d’attache P2 que doit rejoindre l’aéronef 10 en appliquant la stratégie de choix de ce point d’attache P2 sélectionnée lors de la première étape 21.

Au cours d’une quatrième étape 24, on définit au moins une trajectoire d’attache 14 par l’intermédiaire du calculateur 3. Cette trajectoire d’attache 14 relie, de façon sécurisée au dessus du terrain, la position courante P1 de l’aéronef 10 au point d’attache P2 en appliquant la stratégie de choix du type de la trajectoire sécurisée sélectionnée lors de la première étape 21.

Les figures 3 à 6 représentent des exemples de stratégies de choix du point d’attache P2 et du type de la trajectoire sécurisée.

Sur les figures 3 à 5, une route initiale 11 est représentée. Cette route initiale 11 est définie par un plan de vol qui a été établi par l’équipage de l’aéronef 10 préalablement au vol de l’aéronef 10. Cette route initiale 11 est caractérisée par des points de navigation R1-R5 reliés entre eux par des segments rectilignes. Ces points de navigation R1-R5 peuvent également être désignés par le terme en langue anglaise « waypoints ».

Cette route initiale 11 est située dans un canal de largeur 2e et centrée dans ce canal. Ainsi, on considère que l’aéronef 10 suit cette route initiale 11 tant qu’il évolue à l’intérieur de ce canal. De la sorte, dès que l’aéronef 10 s’écarte latéralement de la route initiale 11 avec une distance supérieure à une valeur prédéterminée égale à e, on considère que l’aéronef 10 ne suit plus cette route initiale 11.

Sur ces figures 3 à 5, l’aéronef 10 suit une trajectoire de vol 12 et quitte la route initiale 11 au point PO de sortie de route. En outre, au moment de l’engagement du calcul de la trajectoire d’attache, l’aéronef 10 se situe à la position courante P1 appartenant à cette trajectoire de vol 12.

Sur la figure 3, on constate que le point d’attache P2 est situé en dehors de la route initiale 11. Ce point d’attache P2 est défini directement par ses coordonnées dans un repère terrestre. Ces coordonnées sont fournies par l’équipage de l’aéronef 10, par l’intermédiaire de l’interface 2 homme-machine IHM, lors de la préparation du vol ou bien au cours du vol.

La trajectoire d’attache 14 est définie selon un tronçon rectiligne 13 reliant la position courante P1 au point d’attache P2 selon la fonctionnalité « Direct To ». De fait, à partir de la position courante P1, la trajectoire d’attache 14 se situe dans la continuité de la trajectoire de vol 12. La trajectoire d’attache 14 est donc définie dans le prolongement du vecteur vitesse courant de l’aéronef 10 et comporte ensuite un virage pour rejoindre rapidement le tronçon rectiligne 13 et se termine au point d’attache P2.

Sur la figure 4, le point d’attache P2 appartient à la route initiale 11 et est situé entre les deux points de navigation R4,R5. Ce point d’attache P2 pourrait également être un point de navigation R1-R5 de la route initiale 11. Ce point d’attache P2 est défini par exemple par le pilote.

La trajectoire d’attache 14 est définie par un premier tronçon rectiligne 13 selon la direction passant par la position courante P1 et le point d’attache P2. De plus, afin d’assurer la continuité entre la trajectoire d’attache 14 et la route initiale 11 que doit reprendre l’aéronef 10, cette trajectoire d’attache 14 est également définie par un second tronçon curviligne de jonction 16 reliant le premier tronçon rectiligne 13 et la route initiale 11.

De fait, comme précédemment, à partir de la position courante P1, la trajectoire d’attache 14 se situe dans la continuité de la trajectoire de vol 12 et comporte un virage pour rejoindre rapidement le premier tronçon rectiligne 13. Ensuite, la trajectoire d’attache 14 est sensiblement confondue avec le second tronçon curviligne de jonction 16 jusqu’à atteindre la route initiale 11. On constate dans ce cas que l’aéronef 10 ne passe pas exactement par le point d’attache P2.

Par ailleurs, le point d’attache P2 peut également être formé par un point de navigation appartenant à la route initiale 11. Par exemple, le point d’attache P2 est défini de façon automatique et est formé par le point de navigation R4 situé sur la route initiale 11, en aval du point PO de sortie de route où l’aéronef 10 a quitté cette route initiale 11.La trajectoire d’attache 14 est alors définie par un premier tronçon rectiligne 13 et un second tronçon curviligne de jonction 16 de manière analogue à la figure 4.

Selon la figure 5, le point d’attache P2 est formé par le point PO de sortie de route. Ce point d’attache 14 est défini de façon automatique dès que l’aéronef 10 quitte sa route initiale 11 et permet ainsi à l’équipage de ramener l’aéronef 10 à proximité de ce point PO de sortie de route avant de reprendre la route initiale 11 à l’engagement du calcul de cette trajectoire d’attache 14. Comme précédemment, la trajectoire d’attache 14 est définie par un premier tronçon rectiligne 13 selon la direction passant la position courante P1 et le point d’attache P2 ainsi qu’un second tronçon curviligne de jonction 16 reliant ce premier tronçon rectiligne 13 et la route initiale 11.

Selon la figure 6, l’aéronef 10 ne suit pas une route initiale 11. Le point d’attache P2 est un point de passage de l’aéronef 10 défini directement lors du vol de l’aéronef 10 sur la trajectoire de vol 12. L’équipage de l’aéronef 10 définit ce point d’attache P2 en le sélectionnant par l’intermédiaire de l’interface 2 homme-machine IHM lors de son survol par l’aéronef 10.

Ensuite, des points de passage S1-S8 de la trajectoire de vol 12 survolés par l’aéronef 10 sont enregistrés successivement et à intervalles réguliers au cours du vol de l’aéronef 10. La position courante P1 de l’aéronef 10 est enregistrée en tant que dernier point de passage S8 de la trajectoire de vol 12 lors de l’engagement du calcul de la trajectoire d’attache.

La trajectoire d’attache 14 est alors définie comme une trajectoire passant successivement et en ordre inverse par chaque point de passage S1-S8. Cette trajectoire d’attache 14 démarre donc à la position courante P1 pour se terminer à la position d’attache P2. Cette trajectoire d’attache 14 constitue donc un vol retour de l’aéronef 10 par un chemin proche du vol aller afin de revenir au point d’attache P2.

Indépendamment du type de la trajectoire d’attache 14 calculée, il est nécessaire que cette trajectoire d’attache 14 soit sécurisée afin que le vol selon cette trajectoire d’attache 14 soit sécurisé en particulier vis-à-vis du terrain survolé. Trois méthodes de sécurisation de cette trajectoire d’attache 14 sont représentées sur les figures 7 à 9 et utilisent la base de données de terrain et/ou d’obstacles 4.

Tout d’abord, comme représenté sur la figure 7, la trajectoire d’attache 14 comporte un chemin 31 horizontal positionné à une altitude sécurisée. Cette altitude sécurisée est alors égale à la hauteur maximale du terrain T situé en dessous de la trajectoire d’attache 14 augmentée de la marge de sécurité M. La trajectoire d’attache 14 comporte également deux jonctions 41,42 sensiblement verticales. Une première jonction 41 relie la position courante P1 de l’aéronef 10 au chemin 31 et une seconde jonction 42 relie le chemin 31 au point d’attache P2.

Ensuite, comme représenté sur la figure 8, la trajectoire d’attache 14 comporte plusieurs chemins 31-39 horizontaux. Chaque chemin 31-39 est agencé au dessus du terrain T qu’il surplombe. Le procédé de calcul d’une trajectoire sécurisée de vol au dessus d’un terrain permet alors de vérifier que chaque chemin 31-39 n’interfère pas avec le terrain T en utilisant la base de données de terrain et/ou d’obstacles 4 et en prenant en compte la marge de sécurité M. On constate notamment que les chemins 32 et 36 sont en interférence avec le terrain T. De plus, le chemin 37 n’est pas en interférence avec le terrain T mais ne respecte pas la marge de sécurité M. De fait, les trois chemins 32,36,37 sont remplacés par les nouveaux chemins 52,56,57 qui sont positionnés au dessus du terrain T avec la marge de sécurité M.

La trajectoire d’attache 14 comporte également des jonctions 41,42,43 sensiblement verticales. Une première jonction 41 relie la position courante P1 de l’aéronef 10 au premier chemin 31 et une seconde jonction 42 relie le dernier chemin 39 au point d’attache P2. De plus, des jonctions intermédiaires 43 relient entre eux deux chemins adjacents 31,52,33,34,35,56,57,38,39.

La trajectoire d’attache 14 représentée sur cette figure 8 correspond en particulier à un vol ficelle permettant à l’aéronef 10 de voler au plus près du terrain de façon sécurisée et sans risque d’interférence.

En outre, comme représenté sur la figure 9, la trajectoire d’attache 14 comporte également plusieurs chemins 31-34 horizontaux. Chaque chemin 31-34 est agencé directement au dessus du terrain T qu’il surplombe avec une altitude sécurisée, c’est à dire en prenant en compte la marge de sécurité M. Ainsi, tous les chemins 31-34 de la trajectoire d’attache 14 sont définis sans risque d’interférence avec le terrain T.

La trajectoire d’attache 14 comporte également des jonctions 41,42,43 sensiblement verticales. Une première jonction 41 relie la position courante P1 de l’aéronef 10 au premier chemin 31 et une seconde jonction 42 relie le dernier chemin 34 au point d’attache P2. De plus, des jonctions intermédiaires 43 relient entre eux deux chemins 31-34 adjacents.

Cette trajectoire d’attache 14 représentée sur cette figure 9 correspond en particulier à un vol petit poucet partant de la position courante P1 de l’aéronef 10, passant successivement par les points de passage S3,S2,S1 et arrivant au point d’attache P2.

Par ailleurs, pour ces trois méthodes de sécurisation, il est à noter que dans les cas d’une trajectoire d’attache 14 selon les figures 4 et 5, la seconde jonction 42 relie le dernier chemin non pas au point d’attache P1, mais à la route initiale 11, au niveau de l’intersection entre le second tronçon curviligne de jonction 16 et la route initiale 11.

Ainsi, grâce à cette décomposition de la trajectoire d’attache 14 en plusieurs chemins horizontaux, l’aéronef 10 peut voler à basse altitude au plus près du terrain T, de façon sécurisée et sans risque d’interférence avec le terrain T ou un obstacle.

De plus, le procédé peut comporter une cinquième étape 25 au cours de laquelle on affiche le point d’attache et chaque trajectoire d’attache définie sur le moyen de visualisation 6 de l’aéronef 10.

Si la stratégie de choix du type de la trajectoire sécurisée est de définir une seule trajectoire d’attache parmi les différentes trajectoires d’attache possibles, cette trajectoire d’attache est affichée sur le moyen de visualisation 6 afin de l’indiquer au pilote de l’aéronef 10.

Si la stratégie de choix du type de la trajectoire sécurisée est de définir au moins deux trajectoires d’attache 14a,14b, on affiche toutes les trajectoires d’attache 14a,14b définies sur le moyen de visualisation 6 comme représenté sur la figure 10. Cet affichage du moyen de visualisation 6 informe le pilote de la position courante P1 de l’aéronef 10, du point d’attache P2 et des deux trajectoires d’attache 14a,14b définies. La première trajectoire d’attache 14a est une trajectoire d’attache sécurisée selon la fonctionnalité « Direct To ». La seconde trajectoire d’attache 14b correspond à un « vol petit poucet » passant successivement par les points de passage S3,S2,S1.

Le procédé comporte alors une sixième étape 26 au cours de laquelle le pilote sélectionne la trajectoire d’attache à utiliser pour rejoindre le point d’attache.

Enfin, au cours d’une septième étape 27 facultative, on assure le guidage de l’aéronef 10 le long de cette trajectoire d’attache 14 jusqu’au point d’attache P2 par l’intermédiaire d’un pilote automatique 7 dont est muni aéronef 10. L’aéronef 10 peut alors rejoindre de façon automatique et sécurisée à partir de sa position courante P1 le point d’attache P2.

Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en œuvre. Bien que plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu’il n’est pas concevable d’identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de calcul d’une trajectoire sécurisée de vol au dessus d’un terrain (T) depuis la position courante (P1) d’un aéronef (10) jusqu’à un point d’attache (P2), au cours duquel, - on sélectionne une stratégie de choix dudit point d’attache (P2) et du type de ladite trajectoire sécurisée, - on détermine ladite position courante (P1) dudit aéronef (10), - on définit ledit point d’attache (P2) que doit rejoindre ledit aéronef (10) et - on définit au moins une trajectoire d’attache (14) reliant, de façon sécurisée au dessus dudit terrain (T), ladite position courante (P1) dudit aéronef (10) audit point d’attache (P2).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’on définit ledit point d’attache (P2) lors de son survol par ledit aéronef (10) ou bien par ses coordonnées dans un repère terrestre.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’un plan de vol ayant été préalablement préparé et une route initiale (11) étant définie par ledit plan de vol, on définit ledit point d’attache (P2) comme étant un premier point caractéristique appartenant à ladite route initiale (11), un deuxième point caractéristique n’appartenant pas à ladite route initiale (11) ou bien un troisième point caractéristique dudit aéronef (10) formé par une position dudit aéronef (10) écartée de ladite route initiale (11) d’une valeur prédéterminée.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, ladite route initiale (11) étant caractérisée par une succession de points de navigation (R1-R5), ledit premier point caractéristique est formé par ledit point de navigation (R1-R5) situé en aval d’un point (PO) de sortie de route où ledit aéronef (10) a quitté ladite route initiale (11).
5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit premier point caractéristique est formé par l’intersection entre ladite route initiale (11) et une direction définie par le vecteur vitesse dudit aéronef (10).
6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, ledit point d’attache (P2) étant défini par son survol par ledit aéronef (10), on enregistre au cours du vol dudit aéronef (10) des points de passage (S1-S8) survolés par ledit aéronef (10), puis on définit ladite trajectoire d’attache (14) comme une trajectoire passant par lesdits points de passage (S1-S8) en ordre inverse, ledit point courant (P1 ) étant le dernier point de passage (S8) enregistré.
7. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’un plan de vol ayant été préalablement préparé et une route initiale (11) étant définie par ledit plan de vol, on enregistre lesdits points de passage (S1-S8) dudit aéronef (10) dès que ledit aéronef (10) est situé audit troisième point caractéristique, ledit point d’attache (P2) étant ledit troisième point caractéristique.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 6 à 7, caractérise en ce que I on vérifie que ladite trajectoire d’attache (14) n’interfère pas avec ledit terrain (T).
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’on définit ladite trajectoire d’attache (14) comme une trajectoire comportant un chemin sensiblement rectiligne et horizontal reliant une première droite verticale passant par ladite position courante (P1) dudit aéronef (10) à une seconde droite verticale passant par ledit point d’attache (P2).
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’un plan de vol ayant été préalablement préparé et une route initiale (11) étant définie par ledit plan de vol, ledit point d’attache (P2) étant défini comme étant situé sur ladite route initiale (11), on définit ladite trajectoire d’attache (14) comme une trajectoire comportant un premier tronçon (13) rectiligne selon une direction reliant une première droite verticale (41) passant par ladite position courante (P1) dudit aéronef (10) et une seconde droite verticale (42) passant ledit point d’attache (P2) ainsi qu’un second tronçon curviligne de jonction(16) reliant le premier tronçon (13) rectiligne à ladite route initiale (11), ledit second tronçon curviligne (16) quittant ledit premier tronçon (13) rectiligne en maintenant une continuité entre eux et rejoignant ladite route initiale (11) en maintenant une continuité entre eux.
11. Procédé selon l’une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que l’on positionne ladite trajectoire d’attache (14) à une altitude sécurisée.
12. Procédé selon l’une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que l’on décompose ladite trajectoire d’attache (14) en plusieurs chemins horizontaux et adjacents deux à deux, on vérifie que chaque chemin n’interfère pas avec ledit terrain (T) et on corrige le cas échéant chaque chemin en interférence en le positionnant à une altitude sécurisée.
13. Procédé selon l’une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que l’on définit ladite trajectoire d’attache (14) comme une trajectoire comportant plusieurs chemins horizontaux et adjacents deux à deux, chaque chemin étant situé à une altitude sécurisée.
14. Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que ladite altitude sécurisée d’un chemin est égale à une hauteur par rapport au sol correspondant à la hauteur maximale dudit terrain (T) situé en dessous dudit chemin augmentée d’une marge de sécurité.
15. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l’on affiche ledit point d’attache (P2) et chaque trajectoire d’attache (14) sur un moyen de visualisation (6) dudit aéronef (10).
16. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l’on définit une seule trajectoire d’attache (14).
17. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l’on définit au moins deux trajectoires d’attache (14) et un pilote dudit aéronef (10) sélectionne une desdites trajectoires d’attache (14) pour rejoindre ledit point d’attache (P2).
18. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que ledit aéronef (10) comportant un pilote automatique (7), on assure le guidage dudit aéronef (10) le long de ladite trajectoire d’attache (14) jusqu’audit point d’attache (P2) de façon automatique par l’intermédiaire dudit pilote automatique (7).
19. Dispositif (1) de calcul d’une trajectoire sécurisée de vol au dessus d’un terrain (T) depuis une position courante (P1) d’un aéronef (10) jusqu’à un point d’attache (P2), ledit dispositif (1) comportant : - une interface homme-machine IHM (2), - au moins un moyen de visualisation (6), - au moins un moyen de localisation (5) dudit aéronef (10), - au moins une base de données « terrain » et/ou d’obstacles (4), - au moins un calculateur (3), caractérisé en ce que ledit dispositif (1) est destiné à mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 18.