FR3054686A1 - Procede de gestion graphique de la symbologie dans une vue synthetique tridimensionnellle du paysage exterieur dans un systeme de visualisation de bord pour aeronef - Google Patents

Procede de gestion graphique de la symbologie dans une vue synthetique tridimensionnellle du paysage exterieur dans un systeme de visualisation de bord pour aeronef Download PDF

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Abstract

Le domaine général de l'invention est celui des procédés de gestion d'une symbologie dans un système de visualisation de bord pour aéronef, la représentation graphique comportant la symbologie de pilotage et de navigation superposée à une représentation du paysage extérieur, ladite symbologie comportant une première échelle (2) angulaire d'attitude comportant un premier symbole (1) appelé maquette avion, une seconde échelle (5) de vitesse, une troisième échelle (6) d'altitude et un second symbole (7) appelé vecteur vitesse. Dans le procédé selon l'invention, - Lorsque la distance latérale angulaire entre la position du premier symbole et la position du second symbole est telle que le second symbole ne se superpose pas aux échelles latérales, les différentes échelles sont représentées en position nominale ; - Lorsque la distance latérale angulaire entre la position du premier symbole et la position du second symbole est telle que le second symbole se superpose à une des échelles, les différentes échelles se déplacent et/ou leur taille diminue.

Description

Le domaine de l’invention est celui des interfaces homme-système pour des applications aéronautiques, et plus particulièrement celui des systèmes de visualisation synthétiques comportant des moyens d’afficher une image synthétique tridimensionnelle du paysage extérieur.
Les aéronefs modernes possèdent généralement un système de vision synthétique dit « SVS », acronyme de « Synthetic Vision System ». Ce système permet de présenter à l’équipage une image synthétique du paysage extérieur comportant généralement des informations sur le pilotage ou la navigation.
Un système SVS comporte une base de données cartographique représentative du terrain survolé, un système de géolocalisation, une centrale inertielle, des capteurs mesurant l’altitude et la vitesse, des moyens de calcul électroniques et un ou plusieurs dispositifs de visualisation implantés dans le cockpit de l’aéronef. Le système de géolocalisation est du type « GPS », acronyme de « Global Positioning System ». Généralement, l’image synthétique est affichée sur les écrans de visualisation qui se trouvent en face avant de la planche de bord de l’aéronef.
L’image synthétique est une vue tridimensionnelle de l’extérieur représentée de la façon la plus réaliste possible. Le point de vue affiché est généralement dans l’axe de l’appareil. Cette image comporte une symbologie destinée à l’aide au pilotage et à la navigation. A titre d’exemple, la figure 1 représente de façon stylisée et avec les contraintes inhérentes aux figures de brevet, une image de ce type. Elle comporte une vue du paysage extérieur en arrière-plan et une symbologie représentée en traits noirs. Celle-ci comporte essentiellement :
- Les paramètres dits « ADI », acronyme signifiant « Attitude Director Indicator » qui donnent l’attitude de l’appareil, c’est-à-dire sa position angulaire en roulis et en tangage. Classiquement, la position de l’appareil est représentée par un symbole 1 appelé maquette avion centrée sur une échelle 2 graduée en degrés. Sur la figure 1, l’échelle 2 est représentée par deux séries de symboles symétriques 3 espacées de 5 degrés. Elle comporte également une barre d’horizon 4 ;
- L’échelle de vitesse air 5. C’est une échelle verticale située à gauche de l’échelle d’attitude. Elle représente la vitesse de l’appareil et est graduée généralement en nœuds. Sur la figure 1, la vitesse air est d’environ 155 nœuds ;
- L’échelle d’altitude 6. C’est une échelle verticale située à droite de l’échelle d’attitude. Elle est graduée généralement en pieds. Sur la figure 1, l’altitude de l’appareil est de 1000 pieds. Cette échelle 6 est symétrique de l’échelle de vitesse 5 par rapport à l’échelle ADI 2 ;
- Le vecteur vitesse 7. Il est généralement représenté par un cercle comportant deux segments horizontaux symétriques et un segment vertical. Il représente la direction angulaire que fait la vitesse de l’appareil avec la position angulaire de l’appareil.
Lorsque les conditions de vol sont nominales, le vecteur vitesse est proche de la maquette avion et la représentation de la symbologie ne pose pas de problèmes particuliers. Cependant, lorsqu’il existe un fort vent de travers, le vecteur vitesse se décale et si on le représente de façon conforme, il vient traverser les échelles de vitesse ou d’altitude avant de sortir du champ de l’image. Pour éviter ce premier problème, à partir d’un certain décalage, le vecteur vitesse n’est plus représenté de façon conforme mais en pointillés de façon à signifier au pilote que sa position n’est plus conforme. Ce changement d’apparence du vecteur vitesse est illustré sur la figure 2.
Un second problème se pose. Si l’aéronef est en phase d’atterrissage, le vecteur vitesse est représentatif de la direction suivie par l’appareil pour atteindre la piste d’atterrissage. Par conséquent, la représentation de l’image de la piste elle-même se décale, n’est plus centrée et vient se superposer aux échelles de vitesse ou d’altitude. Ainsi, l’image de la piste perd en visibilité. Sur la figure 2, la piste 10 est représentée par deux traits blancs.
Le procédé de gestion graphique de la symbologie dans une vue synthétique tridimensionnelle du paysage extérieur dans un système de visualisation de bord pour aéronef selon l’invention ne présente pas les inconvénients précédents. Il consiste à modifier l’emplacement ou l’amplitude des différentes échelles de façon à afficher le vecteur vitesse dans le champ de l’image. Plus précisément, l’invention a pour objet un procédé de gestion graphique d’une symbologie dans une vue synthétique tridimensionnelle du paysage extérieur affichée dans un système de visualisation de bord pour aéronef, ledit système de visualisation comportant un calculateur graphique assurant la gestion graphique des symboles et un écran de visualisation, la représentation graphique affichée sur ledit écran de visualisation et comportant la symbologie représentative des informations de pilotage et de navigation dudit aéronef superposées à une représentation synthétique tridimensionnelle du paysage extérieur, ladite symbologie comportant essentiellement une première échelle angulaire d’attitude comportant un premier symbole appelé maquette avion représenté en position conforme, une seconde échelle verticale de vitesse, une troisième échelle verticale d’altitude, un second symbole appelé vecteur vitesse représenté en position conforme, caractérisé en ce que :
- Lorsque la distance latérale angulaire entre la position du premier symbole et la position du second symbole est telle que le second symbole ne se superpose ni à la seconde échelle ni à la troisième échelle, la première échelle est centrée sur l’écran de visualisation, la seconde échelle et la troisième échelle étant disposées de part et d’autre de la première échelle de façon symétrique, la seconde échelle ayant une première hauteur déterminée et la troisième échelle ayant une seconde hauteur déterminée ;
- Lorsque la distance latérale angulaire entre la position du premier symbole et la position du second symbole est telle que le second symbole se superpose soit à la seconde échelle soit à la troisième échelle, la valeur de la première hauteur de la seconde échelle diminue et/ou la valeur de la seconde hauteur de la troisième échelle diminue et/ou la position latérale de la première échelle se décale de façon que le second symbole appelé vecteur vitesse soit représenté en position conforme sans superposition.
Avantageusement, lorsque la première hauteur de la seconde échelle ou la seconde hauteur de la troisième échelle ayant été diminuées, la seconde échelle ou la troisième échelle sont déplacées verticalement de façon à ne pas interférer avec le second symbole.
Avantageusement, lorsque la distance longitudinale angulaire entre la position du premier symbole et la position du second symbole est supérieure à une valeur angulaire prédéterminée, les trois échelles sont décalées longitudinalement de la même valeur.
Avantageusement, lorsque la distance latérale angulaire entre la position du premier symbole et la position du second symbole est telle que le second symbole ne se superpose ni à la seconde échelle ni à la troisième échelle, les distances séparant la seconde échelle et la troisième échelle de la première échelle sont réduites en fonction de la représentation synthétique tridimensionnelle du paysage extérieur, le second symbole appelé vecteur vitesse étant représenté en position conforme sans superposition.
Avantageusement, les modifications de hauteur et/ou d’emplacement de la première échelle, de la seconde échelle ou de la troisième échelle sont effectuées automatiquement par le calculateur graphique en fonction de consignes prédéterminées.
Avantageusement, le décalage de la position latérale de la première échelle ne commence que, lorsque la distance latérale angulaire entre la position du premier symbole et la position du second symbole est supérieure ou égale à 7 degrés.
Avantageusement, le décalage s’interrompt lorsque la distance latérale angulaire entre la position de la première échelle et la position de la seconde ou de la troisième échelle est égale à 1 degré.
Avantageusement, les fluctuations de la distance latérale angulaire entre la position du premier symbole et la position du second symbole sont prises en compte en temps réel par le calculateur graphique après avoir appliqué un filtrage temporel.
Avantageusement, lorsque la première échelle a subi un déplacement égal à un déplacement maximal autorisé, le vecteur vitesse occupant une position dite maximale, la première échelle commence à revenir vers le centre et les hauteurs de la seconde échelle et de la troisième échelle ne changent que si le vecteur vitesse se déplace de plus d’un degré par rapport à cette position dite maximale.
Avantageusement, les modifications de hauteur et/ou d’emplacement de la première échelle, de la seconde échelle ou de la troisième échelle sont effectuées manuellement au moyen d’une interface homme-machine du système de visualisation.
Avantageusement, lorsque l’attitude de l’aéronef en roulis ou en tangage devient supérieure à une valeur déterminée ou que toutes autres informations critiques nécessitent l’affichage des secondes et troisième échelles dans leurs premières hauteurs déterminées , la première échelle est centrée sur l’écran de visualisation, la seconde échelle et la troisième échelle sont disposées de part et d’autre de la première échelle de façon symétrique, la seconde échelle ayant une première hauteur déterminée et la troisième échelle ayant une seconde hauteur déterminée.
L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles :
La figure 1 représente une première vue d’un paysage extérieur en arrière-plan et d’une symbologie selon l’art antérieur ;
La figure 2 représente une seconde vue d’un paysage extérieur en arrière-plan et d'une symbologie selon l’art antérieur ;
Les figures 3 à 7 représentent plusieurs variantes de mise en œuvre du procédé de gestion graphique d’une symbologie de type ADI selon l’invention.
Le procédé selon l’invention est mis en œuvre dans un système SVS. Celui-ci comporte une base de données cartographique représentative du terrain survolé, un système de géolocalisation, une centrale inertielle, des capteurs mesurant l’altitude et la vitesse, des moyens de calcul électroniques et un ou plusieurs dispositifs de visualisation implantés dans le cockpit de l’aéronef. Le système de géolocalisation est du type « GPS », acronyme de « Global Positioning System ». Généralement, l’image synthétique est affichée sur les écrans de visualisation qui se trouvent en face avant de la planche de bord de l’aéronef.
L’image synthétique est une vue tridimensionnelle de l’extérieur représentée de la façon la plus réaliste possible. Le point de vue affiché est généralement dans l’axe de l’appareil. Cette image comporte une symbologie destinée à l’aide au pilotage et à la navigation.
Cette symbologie comporte essentiellement une première échelle angulaire d’attitude 2 comportant un premier symbole 1 appelé maquette avion représenté en position conforme, une seconde échelle 5 verticale de vitesse, une troisième échelle 6 verticale d’altitude et un second symbole appelé vecteur vitesse 7 représenté en position conforme.
Le procédé selon l’invention concerne la gestion graphique de ces différents symboles de façon que l’ensemble de ces informations soient clairement visibles et identifiables par le pilote. Ce procédé nécessite des adaptations du logiciel de gestion graphique de ces différents symboles. Ces adaptations qui consistent essentiellement à des translations ou des variations de dimensions d’échelle en fonction de paramètres simples ne nécessitent pas de ressources de calcul ou de mémoire importantes et ne présentent pas de difficultés particulières de mise en place pour l’homme du métier.
L’objet du procédé consiste à modifier l’emplacement ou l’amplitude des différentes échelles de façon à afficher le vecteur vitesse dans le champ de l’image, y compris lorsque la distance latérale angulaire entre la position de la maquette avion et la position du vecteur vitesse est importante. De plus, il permet de laisser toujours apparents des objets importants du paysage extérieur, comme les pistes d’atterrissage.
Dans une première étape du procédé, la distance latérale angulaire entre la position de la maquette avion et la position du vecteur vitesse est calculée.
Lorsque la distance latérale angulaire entre la position de ces deux symboles est telle que le vecteur vitesse ne se superpose ni à la seconde échelle de vitesse ni à la troisième échelle d’altitude, la symbologie est agencée de façon classique telle que représentée en figure 1. La première échelle d’attitude est centrée sur l’écran de visualisation, la seconde échelle de vitesse et la troisième échelle d’altitude sont disposées de part et d’autre de la première échelle de façon symétrique, la seconde échelle ayant une première hauteur déterminée et la troisième échelle ayant une seconde hauteur déterminée.
Lorsque la distance latérale angulaire entre la position de la maquette avion et la position du vecteur vitesse est telle que le vecteur vitesse se superpose soit à la seconde échelle de vitesse soit à la troisième échelle d’altitude, la valeur de la première hauteur de la seconde échelle diminue et/ou la valeur de la seconde hauteur de la troisième échelle diminue et/ou la position latérale de la première échelle se décale de façon que le second symbole appelé vecteur vitesse soit représenté en position conforme sans superposition. Cette grande distance angulaire peut être due, par exemple, à un fort vent de travers.
Ce cas est illustré sur les figures 3 à 6. Sur ces différentes figures et sur la figure 7, les déplacements d’échelle sont représentés par des flèches blanches et les réductions d’échelle par des triplets de chevrons blancs. Les références précédentes des symboles ont été conservées.
Sur la figure 3, le vecteur vitesse 7 est décalé vers la droite et se situe au niveau de l’échelle d’altitude 6. Celle-ei est réduite en hauteur de façon à éviter la superposition des deux symboles. L’information d’altitude est conservée. Les autres symboles ne sont pas touchés et restent à leur place d’origine.
A titre alternatif, il est possible, pour éviter la réduction de taille des échelles latérales de décaler l’échelle d’attitude. La figure 4 illustre ce cas. L’échelle d’attitude 2 est décalée vers la gauche entraînant avec elle la maquette avion 1 de façon que le symbole du vecteur vitesse 7 ne soit pas confondu avec l’échelle d’altitude 6.
Par très fort vent de travers, il est possible de combiner les deux solutions précédentes. La figure 5 illustre ce cas. Les échelles de vitesse 5 et d’altitude 6 sont réduites en hauteur, l’échelle d’attitude 2 est décalée vers la gauche entraînant avec elle la maquette avion 1. Les informations d’altitude et de vitesse sont, bien entendu, conservées. Le vecteur vitesse 7 est bien visible.
Dans le cas de la figure 5, il est possible que, malgré les réductions de la taille des échelles, le vecteur vitesse 7 se trouve encore superposé soit sur l’échelle de vitesse 5, soit sur l’échelle d’altitude 6. Dans ce cas, l’échelle concernée est réduite et déplacée comme on le voit sur la figure 6. Sur cette figure, le symbole 7 représentant le vecteur vitesse reste bien visible.
Lorsque la distance longitudinale angulaire entre la position du premier symbole et la position du second symbole est supérieure à une valeur angulaire prédéterminée, les trois échelles peuvent être décalées longitudinalement de la même valeur de façon que les deux symboles restent dans le champ d’affichage.
Lorsque la distance latérale angulaire entre la position du premier symbole et la position du second symbole est telle que le second symbole ne se superpose ni à la seconde échelle ni à la troisième échelle, les distances séparant la seconde échelle et la troisième échelle de la première échelle sont réduites en fonction de la représentation synthétique tridimensionnelle du paysage extérieur, le second symbole appelé vecteur vitesse étant représenté en position conforme sans superposition. Cette étape du procédé est illustrée en figure 7 où les échelles latérales 5 et 6 sont rapprochées pour permettre au pilote d’avoir tous les paramètres de base groupés dans une zone réduite et ainsi de réduire le parcours visuel nécessaire à leur lecture.
Toutes les modifications de hauteur et/ou d’emplacement de la première échelle, de la seconde échelle ou de la troisième échelle peuvent être effectuées automatiquement par le calculateur graphique en fonction de consignes prédéterminées. Ces consignes sont calculées de façon que la maquette avion et le vecteur vitesse restent toujours bien visibles. Ces consignes sont exprimées soit en degrés, soit en fonction des paramètres de l’écran de visualisation.
A titre de premier exemple, le décalage de la position latérale de la première échelle ne peut commencer que, lorsque la distance latérale angulaire entre la position du premier symbole et la position du second symbole est supérieure ou égale à 7 degrés. A titre de second exemple, le décalage peut s’interrompre lorsque la distance latérale angulaire entre la position de la première échelle et la position de la seconde ou de la troisième échelle est égale à 1 degré.
Pour éviter des fluctuations intempestives des différentes échelles, lorsque, par exemple, le vent varie par rafales, les fluctuations de la distance latérale angulaire entre la position du premier symbole et la position du second symbole ne peuvent être prises en compte que lorsqu’elles dépassent 1 degré dans un intervalle de temps donné. De façon générale, les mouvements des échelles sont filtrés.
A titre alternatif, les modifications de hauteur et/ou d’emplacement de la première échelle, de la seconde échelle ou de la troisième échelle sont effectuées manuellement ou semi-manuellement si l’utilisateur souhaite régler uniquement une échelle particulière. Ces réglages manuels se font au moyen d’une interface homme-machine du système de visualisation. Celle-ci peut être un dispositif de type « souris » informatique, un écran tactile ou encore une commande vocale. Ainsi, l’utilisateur règle la symbologie en totalité ou en partie comme il l’entend.
Enfin, lorsque l’attitude de l’aéronef en roulis ou en tangage devient supérieure à une valeur déterminée, le procédé selon l’invention rétablit le mode normal. La première échelle d’attitude est centrée sur l’écran de visualisation, la seconde échelle de vitesse et la troisième échelle d’altitude sont disposées de part et d’autre de la première échelle de façon symétrique, la seconde échelle ayant une première hauteur déterminée et la troisième échelle ayant une seconde hauteur déterminée.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de gestion graphique d’une symbologie dans une vue synthétique tridimensionnelle du paysage extérieur affichée dans un système de visualisation de bord pour aéronef, ledit système de visualisation comportant un calculateur graphique assurant la gestion graphique des symboles et un écran de visualisation, la représentation graphique affichée sur ledit écran de visualisation et comportant la symbologie représentative des informations de pilotage et de navigation dudit aéronef superposées à une représentation synthétique tridimensionnelle du paysage extérieur, ladite symbologie comportant essentiellement une première échelle (2) angulaire d’attitude comportant un premier symbole (1) appelé maquette avion représenté en position conforme, une seconde échelle (5) verticale de vitesse, une troisième échelle (6) verticale d’altitude, un second symbole (7) appelé vecteur vitesse représenté en position conforme, caractérisé en ce que ;
    - Lorsque la distance latérale angulaire entre la position du premier symbole et la position du second symbole est telle que le second symbole ne se superpose ni à la seconde échelle ni à la troisième échelle, la première échelle est centrée sur l’écran de visualisation, la seconde échelle et la troisième échelle étant disposées de part et d’autre de la première échelle de façon symétrique, la seconde échelle ayant une première hauteur déterminée et la troisième échelle ayant une seconde hauteur déterminée ;
    - Lorsque la distance latérale angulaire entre la position du premier symbole et la position du second symbole est telle que le second symbole se superpose soit à la seconde échelle soit à la troisième échelle, la valeur de la première hauteur de la seconde échelle diminue et/ou la valeur de la seconde hauteur de la troisième échelle diminue et/ou la position latérale de la première échelle se décale de façon que le second symbole appelé vecteur vitesse soit représenté en position conforme sans superposition.
  2. 2. Procédé de gestion graphique d’une symbologie selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque la première hauteur de la seconde échelle ou la seconde hauteur de la troisième échelle ayant été diminuées, la seconde échelle ou la troisième échelle sont déplacées verticalement de façon à ne pas interférer avec le second symbole.
  3. 3. Procédé de gestion graphique d’une symbologie selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lorsque la distance longitudinale angulaire entre la position du premier symbole et la position du second symbole est supérieure à une valeur angulaire prédéterminée, les trois échelles sont décalées longitudinalement de la même valeur.
  4. 4. Procédé de gestion graphique d’une symbologie selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lorsque la distance latérale angulaire entre la position du premier symbole et la position du second symbole est telle que le second symbole ne se superpose ni à la seconde échelle ni à la troisième échelle, les distances séparant la seconde échelle et la troisième échelle de la première échelle sont réduites en fonction de la représentation synthétique tridimensionnelle du paysage extérieur, le second symbole appelé vecteur vitesse étant représenté en position conforme sans superposition.
  5. 5. Procédé de gestion graphique d’une symbologie selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les modifications de hauteur et/ou d’emplacement de la première échelle, de la seconde échelle ou de la troisième échelle sont effectuées automatiquement par le calculateur graphique en fonction de consignes prédéterminées.
  6. 6. Procédé de gestion graphique d’une symbologie selon la revendication 5, caractérisé en ce que le décalage de la position latérale de la première échelle ne commence que, lorsque la distance latérale angulaire entre la position du premier symbole et la position du second symbole est supérieure ou égal à 7 degrés.
  7. 7. Procédé de gestion graphique d’une symbologie selon la revendication 6, caractérisé en ce que le décalage s’interrompt lorsque la distance latérale angulaire entre la position de la première échelle et la position de la seconde ou de la troisième échelle est égale à 1 degré.
  8. 8. Procédé de gestion graphique d’une symbologie selon l’une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les fluctuations de la distance latérale angulaire entre la position du premier symbole et la position du second symbole sont prises en compte en temps réel par le calculateur graphique après avoir appliqué un filtrage temporel.
  9. 9. Procédé de gestion graphique d’une symbologie selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que lorsque la première échelle a subi un déplacement égal à un déplacement maximal autorisé, le vecteur vitesse occupant une position dite maximale, la première échelle commence à revenir vers le centre et les hauteurs de la seconde échelle et de la troisième échelle ne changent que si le vecteur vitesse se déplace de plus d’un degré par rapport à cette position dite maximale.
  10. 10. Procédé de gestion graphique d’une symbologie selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les modifications de hauteur et/ou d’emplacement de la première échelle, de la seconde échelle ou de la troisième échelle sont effectuées manuellement au moyen d’une interface homme-machine du système de visualisation.
  11. 11. Procédé de gestion graphique d’une symbologie selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lorsque l’attitude de l’aéronef en roulis ou en tangage devient supérieure à une valeur déterminée, la première échelle est centrée sur l’écran de visualisation, la seconde échelle et la troisième échelle sont disposées de part et d’autre de la première échelle de façon symétrique, la seconde échelle ayant une première hauteur déterminée et la troisième échelle ayant une seconde hauteur déterminée.
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