FR3055958A1 - Aide a la decision pour la revision d'un plan de vol - Google Patents

Abstract

Il est décrit un procédé pour la gestion de la révision d'un plan de vol d'un aéronef mis en œuvre par au moins deux systèmes, l'un étant de type avionique (qualifié, certifié) et l'autre pas. A partir d'un plan de vol, des révisions de plan de vol sont déterminées voire évaluées puis une ou plusieurs sélections et/ou combinaisons de ces révisions sont effectuées. Ultérieurement, ces combinaisons sont traitées par le système avionique et les paramètres avioniques correspondant sont calculés. En comparant les différents résultats de qualité avionique, l'impact de chaque révision peut être quantifié puis restitué au pilote pour l'aider dans sa prise de décision, notamment en matière de négociation des révisions avec le contrôle aérien. Des étapes d'optimisation combinatoire et d'apprentissage sont décrites, ainsi que des aspects de système et de logiciel.

Description

(57) μ _est décrit un procédé pour la gestion de la révision d'un plan de vol d'un aéronef mis en oeuvre par au moins deux systèmes, l'un étant de type avionique (qualifié, certifié) et l'autre pas. A partir d'un plan de vol, des révisions de plan de vol sont déterminées voire évaluées puis une ou plusieurs sélections et/ou combinaisons de ces révisions sont effectuées. Ultérieurement, ces combinaisons sont traitées par le système avionique et les paramètres avioniques correspondant sont calculés. En comparant les différents résultats de qualité avionique, l'impact de chaque révision peut être quantifié puis restitué au pilote pour l'aider dans sa prise de décision, notamment en matière de négociation des révisions avec le contrôle aérien. Des étapes d'optimisation combinatoire et d'apprentissage sont décrites, ainsi que des aspects de système et de logiciel.

AIDE A LA DECISION POUR LA REVISION D’UN PLAN DE VOL

Domaine de l’invention

L’invention concerne le domaine technique des systèmes embarqués en avionique, et plus particulièrement les méthodes et les systèmes pour la gestion du vol d’un aéronef.

Etat de la Technique

Les compagnies aériennes cherchent généralement à réduire leurs coûts de fonctionnement tout en assurant une qualité de service élevée, et ce sans dégrader les règles de sécurité.

Pour ce faire, les compagnies définissent une « politique compagnie » comme étant la pondération de nombreux critères comprenant notamment le coût opérationnel du vol, la durée de vol, la fiabilité, la sécurité, l’environnement, la satisfaction client, la disponibilité personnel, la maintenance ou encore la durée de vie de l’avion.

Une compagnie aérienne et le pilote peuvent négocier avec les autorités de contrôle de la navigation aérienne des « révisions » de plan de vol (avant ou pendant le vol) pour optimiser le plan de vol (notamment) vis-à-vis de cette politique compagnie. Le pilote ou la compagnie doivent alors pouvoir identifier les révisions à proposer et doivent également pouvoir déterminer la révision optimale pour le vol.

Le document de brevet FR2939917 divulgue un procédé d'optimisation du vol d'un aéronef comprenant le calcul d’indices de coût, de consignes de vitesse. Le procédé détermine notamment des consommations de carburant ainsi que différents écarts de consommation. Toutefois, ce document ne traite pas le problème des révisions de plan de vol de l’aéronef.

Les solutions existantes de gestion des révisions de plan de vol présentent quant à elles des limitations.

Résumé de l’invention

L’invention vient améliorer la situation en proposant un procédé pour la gestion de la révision d’un plan de vol d’un aéronef mis en œuvre par au moins deux systèmes, l’un étant de type avionique (qualifié, certifié) et l’autre de type non avionique. A partir d’un plan de vol, des révisions de plan de vol sont déterminées, voire évaluées, puis une ou plusieurs sélections et/ou combinaisons de ces révisions sont effectuées. Ultérieurement, ces combinaisons sont traitées par le système avionique et les paramètres avioniques correspondant sont calculés. En comparant les différents résultats de qualité avionique, l’impact de chaque révision peut être quantifié puis restitué au pilote pour l’aider dans sa prise de décision, notamment en matière de négociation des révisions avec le contrôle aérien. Des étapes d’optimisation combinatoire et d’apprentissage sont décrites, ainsi que des aspects de système et de logiciel.

Avantageusement, l’invention optimise l’utilisation des ressources critiques, notamment du système (ou fonction) de gestion de vol certifié F.M.S. (« Flight Management System ») lequel est un système dit « avionique » ou « critique » ou « qualifié » ou « certifié ».

Avantageusement, l’invention permet la réutilisation des capacités existantes d’un système ou fonction F.M.S. au bénéfice d’une application cliente, qui n’est pas de nature avionique (pas certifiée, pas critique). Cette application cliente peut requérir puis manipuler des calculs de trajectoire effectués par le système de gestion vol (ou fonction F.M.S.), obtenir des calculs de prédiction ou diverses autres opérations (e.g. fonction NAVDB de création OMD, planification de vol, etc).

Avantageusement, la réutilisation avantageuse des calculs avioniques certifiés permet de manipuler des plans de vols et des révisions de plan de vol qui sont compatibles - par construction - avec le système F.M.S. certifié. En particulier, les révisions proposées par les procédés et les systèmes selon l’invention pourront être appliquées par le système F.M.S. Ainsi, le risque de rejet d’une révision de plan de vol est minimisé. Les évaluations des plans de vols présentés par les procédés et les systèmes selon l’invention pourront être les mêmes que ceux calculés par le système de gestion de vol F.M.S., après application de la révision dans ce F.M.S.

Avantageusement, l’invention peut être implémentée sur un ou plusieurs systèmes non-critiques (en particulier arrangés en parallèle, de manière redondante ou bien de manière concurrente). Le nombre important de calculs requis pour déterminer le gain (positif ou négatif) de chaque révision (ou combinaison de révisions) peut limiter l’impact sur les performances du système embarqué. Utiliser des systèmes non-critiques selon l’invention permet d’utiliser avantageusement les ressources critiques.

Avantageusement, l’invention peut en outre optimiser les coûts de développement qui seraient autrement rédhibitoires dans les systèmes avionique critiques existants. Les systèmes avioniques critiques ont des coûts de développement logiciel élevés liés aux exigences de certification. Plus le niveau de criticité du système, en termes de sûreté de fonctionnement selon les normes internationales RTCA DO178C (USA) et EUROCAE ED-12C (Europe), est fort plus son coût de développement est fort. Une fonction d’aide à la décision, actuellement intégrée dans l’un des calculateurs critiques existants (F.M.S ou PA), engendrerait un coût de développement dix à cent fois supérieur à ce qu’elle coûte dans un environnement de faible criticité, à l’instar de l’invention.

Avantageusement, le découplage en une pluralité de systèmes et préservant le système avionique critique qu’est le système de gestion de vol F.M.S. en facilite la maintenance. Les différents systèmes en interaction peuvent évoluer de manière plus indépendante.

Avantageusement, l’invention présente une courbe d’apprentissage rapide. En plus des coûts de développement, l’insertion de nouvelles fonctions dans une architecture critique existante conduit généralement à des solutions complexes entre les systèmes, qui génèrent une charge d’apprentissage (« training ») pour les équipages et pour les équipes de maintenance, et augmente également le risque d’erreur de manipulation des équipements pour réaliser la fonction considérée. Par ailleurs, les techniques d’optimisation logicielles et mathématiques permettant d’obtenir des résultats rapides peuvent difficilement être certifiées (e.g. logique floue).

L’invention permet également de réaliser des comparaisons fiables et réalistes entre plans de vol comparables. En effet, dans un mode de réalisation, chaque révision est notée en fonction de plusieurs critères (coût, ponctualité, ...) en fonction du plan de vol initial. Selon l’invention, les plans de vol comparés sont créés à partir des mêmes postulats ou algorithmes, ce qui permet d’obtenir des classements fiables (a contrario des comparaisons entre des plans de vol construits par le F.M.S. et par des systèmes tiers hors F.M.S. seraient délicates à considérer). Les plans de vol proposés par des systèmes hors F.M.S. peuvent en effet être différents après insertion dans le F.M.S. (e.g. trajectoires, prédictions, respect des contraintes au sens large, etc).

Avantageusement, les gains déterminés selon l’invention peuvent être assurés après révision, ce qui n’est pas nécessairement le cas si les révisions sont calculées hors du système de gestion de vol F.M.S. Par exemple, un plan de vol proposé hors F.M.S. ne peut pas être négocié en utilisant les systèmes dédiés aux négociations de plan de vol F.M.S., comme le lien de communication datalink avec le contrôle aérien ATC.

Dans un mode de réalisation, le procédé proposé classe les plans de vol révisés en donnant une note ou un score à chaque plan de vol, éventuellement en fonction de la politique compagnie (i.e. la liste peut comprendre une pluralité de critères, de nature hétérogène, en permettant par exemple des pondérations entre ces critères).

Avantageusement, il peut être déterminé un ou plusieurs gains (ou bénéfices ou scores) associés à une ou plusieurs révisions de plan de vol. L’invention peut calculer le gain (ou bénéfice) d’une révision dite élémentaire par rapport à un ou plusieurs critères prédéfinis (un seul, une partie ou tous les critères). Les révisions peuvent être classées, notamment selon une politique compagnie prédéfinie (par exemple par applications de règles ou de seuils). Un vol présenté par le F.M.S. n’est pas nécessairement volé de manière effective. Le cas échéant, les gains effectifs sont ceux qui étaient attendus (par construction).

Avantageusement, les révisions déterminées selon l’invention peuvent être compatibles avec le F.M.S. et les informations hors avionique, telles que la cartographie de l’espace aérien, les réglementations ATC, densité de l’espace aérien, conditions météorologiques, route ou aéroport ou piste fermées, T.S.A. pour « Temporary segregated area», T.R.E pour Temporary reserved area, contraintes terrain, contraintes de personnel ou de maintenance, etc.

L’invention optimise en outre le respect des règles de gestion de la politique de la compagnie aérienne (opérateur de l’aéronef) et/ou prend en compte une ou plusieurs contraintes externes (environnement) et interne (état de l’avion).

Par ailleurs, selon l’invention, une fois la négociation acceptée par le contrôle de la navigation aérienne, la révision peut être appliquée au plan de vol sans surcharge de travail.

Avantageusement, l’invention peut utiliser des informations hors avionique (ou non-avionique). Les évaluations réalisées sur les plans de vol modifiés peuvent donc être riches ou complexes. Ces évaluations peuvent prendre en compte un grand nombre de facteurs, lesquels peuvent être divers. Des pondérations de critères ou de facteurs d’évaluation permettent en particulier une évaluation globale flexible. Tout nouveau critère « exogène » est généralement facilement intégrable, au travers des facteurs d’évaluation de type non-avionique.

Le procédé selon l’invention permet également de mieux négocier avec le contrôle aérien. Pour optimiser le plan de vol, il peut être avantageux de combiner des révisions élémentaires. Selon un aspect de l’invention, le pilote est informé des révisions élémentaires, lesquelles sont également classées ou ordonnées, selon différents ordres. Le pilote peut alors négocier au mieux les révisions à voler avec le contrôle aérien.

Description des figures

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’aide de la description qui suit et des figures des dessins annexés dans lesquels:

La figure 1 illustre l'environnement technique global de l'invention;

La figure 2 illustre schématiquement la structure et les fonctions d'un système de gestion de vol de type F.M.S. connu;

La figure 3 illustre des exemples d’étapes du procédé selon un mode de réalisation de l’invention.

La figure 4 détaille un mode de réalisation pour évaluer l’impact d’une contrainte k dans un plan de vol qui contient N contraintes ;

La figure 5 détaille un mode de réalisation pour évaluer une contrainte k dans un plan de vol qui contient N contraintes.

Description détaillée de l’invention

Un « calculateur » désigne un ordinateur d’architecture classique de type Von Neumann, c’est-à-dire comprenant notamment des moyens de calcul (i.e. au moins un processeur). Alternativement, le terme « serveur » peut être utilisé (dans une perspective de définition matérielle).

Selon certains modes de réalisation, il est proposé un procédé pour la gestion de la révision d’un plan de vol d’un aéronef mis en œuvre par au moins deux systèmes, le premier système étant un système avionique de gestion de vol de type F.M.S. et le second système en interaction avec le premier système avionique étant de type non-avionique, le procédé comprenant les étapes consistant à : - recevoir un plan de vol; - dans le second système non-avionique, déterminer une pluralité de révisions du plan de vol reçu; - dans le premier système avionique, déterminer les paramètres avioniques correspondant aux plans de vol révisés associés à des combinaisons des révisions ayant été déterminées ; - dans le second système non-avionique, comparer les paramètres avioniques ainsi déterminés et évaluer l’impact d’au moins une révision du plan de vol.

Le plan de vol peut être reçu dans le premier et/ou le second système.

Le système avionique peut être un système « qualifié » ou « critique » de gestion de vol et le système de non-avionique est un système « non-qualifié » ou « non-critique ».

Dans un mode de réalisation, les deux systèmes sont tous les deux embarqués à bord de l’aéronef. En variante, ils peuvent être situés tous les deux au sol. Dans un mode de réalisation particulier, un système peut se trouver à bord tandis qu’un autre système peut se trouver au sol. Dans d’autres modes de réalisation, les périmètres de ces deux systèmes peuvent être plus complexes (un grand nombre d’entités matérielles coopérant et implémentant des services logiciels) et peuvent être notamment distribués dans l’espace.

Dans un mode de réalisation, dans le second système non-avionique :

- il est déterminé ou reçu une pluralité de révisions du plan de vol.

- Il est ensuite déterminé dans le second système non-avionique une pluralité de combinaisons de révisions ainsi déterminées;

- il est évalué dans le second système non-avionique une ou plusieurs des combinaisons de révisions en fonction de critères prédéterminés ;

- il est sélectionné une ou plusieurs des combinaisons de révisions ayant été évaluées.

Dans le premier système avionique, les paramètres des plans de vol (correspondant aux insertions des combinaisons de révisions de plan de vol ayant été évaluées puis sélectionnées) peuvent être finalement déterminés.

Les paramètres de plans de vol déterminés par le premier système avionique ou qualifié ou certifié peuvent être enfin communiquées au second système noncertifié ou non critique ou non-avionique, lequel peut ensuite effectuer diverses comparaisons (arithmétiques, statistiques, etc) sur ces résultats avionique, afin par exemple d’isoler l’impact ou l’influence ou le coût d’une ou de plusieurs révisions particulières.

Dans un autre mode de réalisation :

- dans le second système non-avionique, il est déterminé au moins une révision du plan de vol reçu.

- dans le premier système avionique, il est déterminé les paramètres avioniques correspondant au plan de vol révisé associés à l’au moins une révision déterminé ;

- dans le second système non-avionique, il est comparé les paramètres avioniques déterminés et l’impact de l’au moins une révision du plan de vol est évalué.

Dans un mode de réalisation encore, une pluralité de révisions peut être manipulée. En particulier, une combinatoire des révisions est manipulée. Selon ce mode de réalisation :

- dans le second système non-avionique, il est déterminé une pluralité de combinaisons de révisions du plan de vol reçu;

- dans le premier système avionique, il est déterminé les paramètres avioniques correspondant aux plans de vol révisés associés aux différentes combinaisons de révisions;

- dans le second système non-avionique, les paramètres avioniques déterminés sont comparés (par exemple deux à deux) et l’impact de chaque révision du plan de vol est évalué.

Par exemple, il est peut être déterminé quatre révisions A, B, C et D. Une sélection de ces révisions peut amener à considérer les révisions B, C et D seulement. Il peut être déterminé différentes combinaisons de ces révisions, par exemple B-D, C-D et B-C-D. Dans certains cas, l’ordre des révisions doit être pris en compte: des plans de vol révisés selon B-D et selon D-B peuvent ne pas être identiques. Le nombre d’arrangement de k éléments sélectionnés parmi n sera alors A(n,k) = n !/ (n-k) ! Dans certains cas, l’ordre des révisions est indifférent et le nombre de combinaisons sera alors A(n, k) / k !

L’interaction entre le premier et le second système peut être bilatérale : le FMS fournisseur fournit sur requête du serveur client des services avioniques.

Les paramètres avioniques des plans de vol calculés par le FMS peuvent comprendre notamment des prédictions de consommation de carburant et des temps de passage à des points de plan de vol prédéfinis.

Les calculs du FMS peuvent être comparés de différentes manières (e.g. arithmétique de type soustraction et/ou statistique, de type analyse de moyenne, de variance ou déviation, analyse ACP, analyse des distributions etc). En comparant ces résultats, il peut être quantifié ou évalué l’impact ou la conséquence d’une ou de plusieurs (ou de chacune) des révisions.

Dans un développement, la combinaison de révisions peut être déterminée en fonction de critères prédéfinis.

Ces critères peuvent comprendre des conditions numériques (e.g. des valeurs, des seuils, etc) et/ou des règles logiques prédéfinies. Les révisions considérées par le procédé selon l’invention respectent des critères de volabilité par défaut ou par hypothèse. Les combinaisons de ces révisions peuvent être avantageusement testées avant manipulation par le procédé. Les conditions peuvent être numériques (valeurs, faits) et/ou des règles logiques opérant sur ces valeurs. Les règles logiques peuvent notamment et par exemple être issues d’une base de données de type non-avionique, et sont par exemple représentatives d’une politique de compagnie aérienne. A contrario, les plans de vol ne satisfaisant pas à des contraintes strictes prédéfinies peuvent être supprimées ou ignorées. Des sources de données diverses, avioniques ou nonavioniques, peuvent être prises en compte.

Dans un développement, la combinaison de révisions minimise la durée de négociation avec l’autorité de contrôle aérien ATC, la durée étant estimée à partir de durées mesurées dans le passé ou étant estimées pour l’avenir.

Par exemple, le cumul des durées individuelles peut être déterminé. Il est possible de minimiser le total des durées de négociation de plusieurs révisions.

De manière plus générale, la combinaison de révisions peut optimiser le respect d’un ou de plusieurs critères prédéfinis comprenant notamment le coût de carburant, le temps de vol, la ponctualité du vol, la ponctualité du vol, le coût de vol opérationnel, la disponibilité du personnel naviguant, la disponibilité des avions et du matériel de maintenance, des critères environnementaux, le respect des règles compagnies AOC et réglementaires ATC, la facilité de mise en œuvre en matière de négociation AOC et/ou ATC ou de charge cognitive pour le pilote, ces dernières valeurs ayant été quantifiées et historicisées, la réduction des risques météorologiques, la fiabilité de d’une ou de plusieurs révisions dans le temps, ou les espaces aériens à éviter.

Dans un développement, le procédé comprend en outre l’étape consistant à quantifier et à afficher l’impact d’une révision du plan de vol.

Les révisions considérées isolément peuvent être quantifiées (ou évaluées ou estimées).

Dans un développement, le procédé comprend en outre en outre l’étape consistant à recevoir la sélection d’un plan de vol révisé parmi plusieurs, le plan de vol révisé comprenant une combinaison particulière de révisions.

De manière optionnelle, le calculateur d’application peut enregistrer la sélection effectuée par le pilote afin d’enrichir une base de connaissances destinée à de l’apprentissage automatique

La sélection peut être effectuée par l’homme et/ou la machine.

Dans un développement, le procédé peut comprendre en outre l’étape consistant à communiquer au contrôle aérien ATC une demande d’autorisation de voler un plan de vol associé à une combinaison particulière de révisions.

Une boucle de rétroaction intégrée avec le contrôle aérien peut être une des étapes du procédé. En pratique une communication datalink peut être utilisée.

Dans un développement, le procédé comprend en outre une étape consistant à insérer le plan de vol sélectionné et/ou autorisé dans le système avionique de gestion de vol.

Dans un développement, un plan de vol peut être associé à N contraintes, le procédé comprenant en outre Γ étape consistant à déterminer dans le premier système avionique les paramètres avioniques associés à différentes combinaisons des plans de vol à N-k contraintes, k variant de 1 à N-1.

Un plan de vol (révisé ou non) peut en effet être considéré comme un objet ou jeu de N contraintes (e.g. latérales, verticales, performances et enveloppe de vol).

La relation entre « révision » et « contrainte » est décrite ci-après. Les révisions désignent généralement des opérations de pilotage (e.g. inputs) et les contraintes sont des paramètres physiques servant aux calculs de trajectoire ou de plan de vol. La saisie d’une révision (e.g. par le pilote) peut entraîner une ou plusieurs contraintes. Une même contrainte peut être associée à une ou plusieurs révisions. Le pilote saisit des « révisions » de plan de vol, le système avionique F.M.S. manipule et détermine des contraintes de vol, i.e. des paramètres physiques. II est possible de traduire ou d’associer des contraintes de vol données à des révisions et vice-versa. II existe donc des relations (déterministes) entre révisions et contraintes.

Dans un développement, le nombre de contraintes des plans de vol peut être progressivement décrémenté, la nature d’une contrainte soustraite étant indifférente.

Dans un développement, le nombre de contraintes des plans de vol est progressivement décrémenté, selon un ordre prédéfini quant à la nature des contraintes.

Dans un développement, le procédé comprend en outre l’étape consistant à évaluer l’impact d’une contrainte préalablement sélectionnée.

Dans un développement, les révisions ou la combinaison des révisions du plan de vol est fonction du contexte de vol et/ou est déterminée par apprentissage.

L’utilisation du contexte de vol permet de réduire la combinatoire, pour réduire l’espace des possibles aux étapes consistant à générer, combiner, filtrer, évaluer, classer, sélectionner les révisions (ou les combinaisons de révisions) et/ou les opérations conduites sur les résultats des calculs avioniques. L’apprentissage peut être supervisé ou non supervisé. Dans le domaine informatique, l'apprentissage non supervisé (parfois dénommé « clustering ») est une méthode d'apprentissage automatique.

Il est divulgué un produit programme d’ordinateur, ledit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code permettant d’effectuer une ou plusieurs des étapes du procédé, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.

Il est divulgué un système pour mettre en œuvre une ou plusieurs des étapes du procédé, le système comprenant un système de gestion de vol de type avionique F.M.S. Dans un développement, le système comprend un système non-avionique de type sac de vol électronique ou E.F.B. ou une tablette numérique (ou des équipements AOC/ATC)

La figure 1 illustre l'environnement technique global de l'invention. Des ordinateurs AOC/ATC 100 (par exemple une tour de contrôle en lien avec les systèmes de contrôle aérien) sont en communication avec un aéronef 110. Un aéronef est un moyen de transport capable d'évoluer au sein de l'atmosphère terrestre. Par exemple, un aéronef peut être un avion ou un hélicoptère (ou bien encore un drone). L'aéronef comprend une cabine de pilotage ou un cockpit 120. Au sein du cockpit se trouvent des équipements de pilotage 121 (dits équipements avioniques), comprenant par exemple un ou plusieurs calculateurs de bord (moyens de calcul, de mémorisation et de stockage de données), dont un F.M.S., des moyens d'affichage ou de visualisation et de saisie de données, des moyens de communication, ainsi que (éventuellement) des moyens de retours haptiques. Une tablette ou un E.F.B. 122 (« Electronic Flight Bag » pour Cartable électronique) peut se trouver à bord, de manière portative ou intégrée dans le cockpit. Un E.F.B. est parfois dénommé ou décrit comme étant un équipement de type « (monde) ouvert » (i.e. non-avionique ou non-qualifié ou non-certifié) par opposition aux équipements de type « avionique » (certifié par le régulateur). Un E.F.B. peut interagir (communication bilatérale 123, ou bien unilatérale) avec les équipements avioniques 121. L'E.F.B. peut également être en communication 124 avec des ressources informatiques externes, accessible par le réseau (par exemple informatique en nuage ou Cloud computing 125. En particulier, les calculs peuvent s'effectuer localement sur l'E.F.B. ou de manière partielle ou totale dans les moyens de calculs accessibles par le réseau. Les équipements de bord 121 sont généralement certifiés et régulés tandis que

ΙΈ.F.B. 122 et les moyens informatiques connectés 125 ne le sont généralement pas (ou dans une moindre mesure). Cette architecture permet d'injecter de la flexibilité du côté de l'E.F.B. 122 en s'assurant d'une sécurité contrôlée du côté de l'avionique embarquée 121.

La figure 2 illustre schématiquement la structure et les fonctions avioniques d'un système de gestion de vol de type F.M.S. connu.

Le F.M.S. est généralement connecté à de nombreux autres calculateurs (une centaine), lesquels peuvent également mettre en œuvre une ou plusieurs étapes du procédé selon l’invention (par exemple, la gestion d’accès conditionnels à des services avioniques granulaires peut avantageusement consolider des ressources avioniques éparses). La figure 2 représente un F.M.S. disposant notamment des fonctions avioniques, notamment de navigation LOCNAV 170, de plan de vol FPLN 110, de base de donnée de navigation NAVDB 130, de base de données de performance PRF DB 150, de trajectoire latérale TRAJ 120, de prédictions PRED 140, de guidage GUID 200 et de liaison de données numérique DATALINK 180 pour communiquer avec les centres de contrôle et les autres aéronefs (les boucles de rétroaction intégrées avec les étapes de procédé selon l’invention peuvent utiliser ce canal de communication). Le F.M.S. comprend ou peut être associé à des interfaces homme-machine 220 (e.g. écrans d’ordinateur, réalité augmentée, réalité virtuelle, retours haptiques, projecteurs, etc).

Un ou plusieurs systèmes de type non-avionique peuvent accéder le FMS avionique par exemple via les IHM 220 et/ou par des ordinateurs (210, 100) de type AOC (compagnie aérienne) et/ou ATC (contrôle aérien).

La figure 3 illustre des exemples d’étapes du procédé selon un mode de réalisation de l’invention.

Dans un mode de réalisation, le système selon l’invention comprend au moins deux calculateurs 301 et 302.

Le calculateur 302 (ou un ensemble de calculateurs ou ordinateurs tiers au

F.M.S. 301) détermine des combinaisons de révisions, en sélectionne et/ou en évalue certaines et peut enfin classer les différents plans de vol révisés et/ou sélectionnés et/ou évalués (avec des révisions ou des combinaisons de révision). Le second calculateur 302 de gestion de mission est connecté au premier calculateur. Le second calculateur 302 exécute ou une ou plusieurs applications avioniques. Optionnellement, le second calculateur comprend ou est associé à une ou plusieurs bases de données (e.g. base de notations et une base de contraintes strictes). Dans un mode de réalisation, le calculateur 302 est un E.F.B.

Dans un mode de réalisation, le calculateur 301 peut être de type F.M.S., i.e. permettre des calculs de trajectoires ou de plan de vol selon des méthodes certifiées (acceptées ou validées par le régulateur). En avionique, les systèmes de gestion de vol F.M.S. sont certifiés par la F.A.A. (« Fédéral Aviation Administration »). Le calculateur F.M.S. peut calculer les paramètres complets des plans de vols révisés. Ces plans de vols révisés sont applicables à toutes les bases de données du F.M.S. (NAVDB, PerfDB, Magvar...) et sont calculées à partir des données avion (masses, altitude, position, vent,...)

Ce calculateur 301 (constitué éventuellement de sous-systèmes non représentés) produit des révisions de plan de vol qui sont fiables et/ou valides, au sens où ces révisions respectent « nativement » les différentes normes aéronautiques. Les ressources d’un système avionique F.M.S. « qualifié » ou « certifié » sont précieuses au sens où les calculs qui sont effectués par ce système ont valeur officielle. Le calculateur 301 permet des calculs de trajectoires ou de plan de vol selon des méthodes « certifiées » ou « qualifiées » (i.e. acceptées ou validées par le régulateur).

Ce calculateur avionique 302 est généralement de « haute criticité » (le niveau de développement logiciel DO178C est compris entre le niveau dit « major», soit de niveau C, avec une erreur maximum sur 100 000 heures de vol jusqu’au niveau dit « Hazardous », soit de niveau B, avec une erreur critique maximum pour dix millions d’heures de vol. Afin d’obtenir une telle criticité, ce type de calculateur peut utiliser un matériel durci, d’une grande fiabilité, ayant une longue exposition. En pratique, ce type de calculateur peut être d’ancienne génération, i.e. avec des ressources processeur (CPU) et mémoire (RAM/ROM) significativement plus faibles qu’un calculateur grand public mais nécessitant un développement logiciel plus faible. De manière générale, l’ajout de fonctions logicielles grand public aux systèmes avioniques est encadré, afin de garantir le plus possible une démonstration déterministe et a priori des qualités requises du logiciel. Les ajouts de fonctionnalités avancées et/ou les optimisations algorithmiques diverses peuvent être non-déterministes en matière de temps de réponse et sont donc très délicates et coûteuses à intégrer dans les systèmes avioniques.

Dans un mode de réalisation, le calculateur 301 peut fournir une pluralité de services ouverts génériques. Un calculateur F.M.S. de gestion du vol peut fournir en effet des « services » avioniques (par exemple selon une architecture ouverte client-service). Dans un mode de réalisation, un calculateur F.M.S. peut fournir une ou plusieurs applications avioniques appelant un ou plusieurs services unitaires. Un système F.M.S. ou fonction F.M.S. « ouvert » est un F.M.S. ou fonction F.M.S. offrant des services (i.e. agissant en tant que « serveur » pour des « clients ») dans une architecture « client - serveur », caractérisé en ce qu’il offre à un nombre a priori indéterminé de clients anonymes ou connus un accès à ses services. Il comprend généralement les éléments suivants : une façade de services offerts, retournant au client des réponses, une qualité de service offerte par service et par type de client (temps de réponse, CPU, précision / fiabilité), de la mémoire allouées pour stocker les appels et les résultats des requêtes des différents clients, un filtrage des accès déterminé en fonction du type et du nombre de clients pour garantir le maintien de ses performances intrinsèques.

Dans un mode de réalisation, le « cœur » ou calculateur F.M.S. est de type ouvert. Par exemple, ses méthodes et/ou contraintes sont publiées ou publiques. Les interfaces des services privés sont accessibles. Traduite techniquement, cette architecture ouverte peut notamment être exposée au travers d’interfaces de programmation (par exemple des APIs) permettant des accès (e.g. selon des modalités variables) aux services avioniques du système de gestion de vol certifié et régulé.

Dans un mode de réalisation spécifique, l’architecture ouverte du F.M.S. se caractérise techniquement en ce qu’il comprend quatre parties en interaction (non représentées sur les figures): a) un cœur avionique fonctionnel, c’est à dire un sous-ensemble de système qui implémente les services fonctionnels et les services avioniques du système de gestion de vol, b) un modèle d’interaction (et ses déclinaisons) ainsi que des protocoles permettant à un utilisateur ou pilote de solliciter ce cœur fonctionnel, c) un système d’information permettant de gérer les données ou les connexions et d) une ou plusieurs plateformes matérielles d’exécution des différents services avioniques. Autrement dit, un système de gestion de vol 301 ouvert découple le cœur de gestion du vol des clients de ce cœur, l’interface de découplage se faisant par exemple en gérant une couche intermédiaire entre le F.M.S. et le client, autorisant ou interdisant les appels aux ressources informatiques.

Un système avionique selon l’invention (avionique, qualifié, certifié) est généralement temps réel et architecturé et développé pour répondre à des exigences de performances (taux de panne et qualité de service notamment) dans un cadre d’emploi défini. Désignant un « système de systèmes », un système avionique est « qualifié », c’est-à-dire présente un niveau de performance démontré, pour un environnement donné (les performances finales de celui-ci seront conformes aux performances attendues et cela dans le cadre d’emploi défini a priori). Les performances démontrées d’un système qualifié/certifié comprennent notamment les temps de réponse (perçus par l’extérieur du système, systèmes périphériques ou par l’humain). Un système de gestion de vol comprend général des étapes d’ordonnancement des tâches temps réel d’une ressource donnée, afin de répondre à ces exigences de temps de réponse avec un seuil de probabilité requis.

Un F.M.S. ouvert se caractérise généralement par une liste d’interfaces (d’accès) accessibles, des cycles CPU disponibles alloués aux différents clients et divers mécanismes en matière de qualité de service ou QoS (e.g. précision des calculs, mémoire disponible, compromis précision/fiabilité, etc). Concernant les calculs, un système de gestion de vol avionique peut comprendre un mécanisme de gestion de tâches à priorité dynamique, en utilisant notamment le temps libre moyen mesuré (i.e. temps moyen des « IDLE », temps résiduel disponible pour un système dont les performances intrinsèques ne sont pas mesurables a priori). La qualité de service implémentée dans un F.M.S. peut notamment prendre en compte la taille du pas d’intégration, le nombre d’itérations pour des calculs itératifs, le nombre d’éléments calculés, la profondeur temporelle du calcul, la mantisse du flottant, l’ordre de développement pour les fonctions non-linéaires, niveau d’interpolation, complexité des modélisations utilisées (WGS84 versus Mercator local), classes de calcul de trajectoire (e.g. avec ou sans virages).

Dans un mode de réalisation, le procédé selon l’invention comprend une ou plusieurs étapes parmi les étapes décrites ci-dessous.

Dans une première étape non représentée, il est reçu ou déterminé un plan de vol non optimal (ou une trajectoire, par exemple 3D).

A l’étape 310, il est déterminé ou reçu un plan de vol. Ce plan de vol peut être un plan de vol courant mais pas nécessairement (cela peut être un plan de vol révisé). Dans un mode de réalisation, un second calculateur 302 (de faible criticité ou non-avionique) reçoit ou récupère un plan de vol à optimiser, à partir d’une ou de plusieurs sources de données. Une source de données peut être un système à haute criticité 301 comme par exemple un système de gestion de vol F.M.S.

Le déclenchement de l’opération de réception peut s’effectuer de manière automatique et/ou manuelle (e.g. par envoi push et/ou envoi pull, à intervalle régulier ou sur requête, de la part d’une machine et/ou du pilote, sur requête du contrôle aérien, etc).

A partir de ce plan de vol, il est déterminé ou calculé ou généré ou estimé une pluralité de révisions de plans de vols. Ces révisions peuvent être prédéfinies (e.g. connues d’une base de données, reçues d’un module tiers, directement ou indirectement déterminées par le pilote etc) ou déterminées dynamiquement, par exemple en fonction du contexte de vol. La pluralité de révisions est généralement générée de manière combinatoire (soit de manière « aveugle » soit en intégrant en amont des données indispensables pour ne pas générer des plans de vol non volables en aval).

Autrement dit, le serveur 302 peut déterminer et/ou recevoir des révisions élémentaires (également appelées « opportunités » au sens où de telles révisions peuvent requérir l’accord du contrôle aérien pour être implémentées de manière effective) puis détermine des combinaisons de révisions ou d’opportunités élémentaires. Incidemment, il est à noter que de manière optionnelle des boucles de contrôle (i.e. de rétroaction) peuvent être intégrées à une ou plusieurs des étapes du procédé selon l’invention. Le contrôle aérien ATC, représenté par un contrôleur humain et/ou des règles métier, peut en effet interagir à diverses étapes du procédé (depuis la génération combinatoire des révisions afin d’encadrer cette dernière, jusqu’à la sélection, le filtrage, la notation ou même le classement des révisions). Dans certains modes de réalisation il n’y a pas d’intégration par défaut avec les systèmes ATC ; dans d’autres au contraire, les interactions peuvent être finement intégrées (i.e. intensification et automatisation des échanges aéronef-contrôle).

Après génération, les différentes combinaisons de révisions sont sélectionnées, de différentes manières. Différentes méthodes de sélection peuvent être utilisées (notamment des méthodes d’apprentissage ou de machine learning, qu’il soit supervisé ou non, etc). La sélection pourra notamment favoriser les opportunités qui sont le plus souvent choisies par le pilote ou l’équipage. Parmi les méthodes de sélection, il pourra être utilisé des «stratégies» 331, comprenant des données et/ou des règles logiques. Ces stratégies sont représentatives de la « politique de la compagnie ». Elles comprennent généralement des données (i.e. des données factuelles, des seuils, des valeurs numériques, des heuristiques, des tableaux, des bases de données, des critères ou des catégories de données etc) et/ou des règles logiques (e.g. logique floue, règles en logique Booléenne, expressions régulières, équations, intelligence artificielle etc). Les données et/ou règles peuvent être prédéfinies et/ou dynamiquement définies.

Les stratégies 331 représentatives de la « politique compagnie » qui permettent d’établir qu’une révision donnée constitue un choix meilleur qu’une autre révision peuvent être particulièrement complexes. Le choix des révisions et leur pondération sont représentatifs de la politique de la compagnie, au sens large. La compagnie aérienne peut choisir de privilégier certains critères par rapport à d’autres. Dans un mode de réalisation, les critères sont prédéfinis et comprennent un ou plusieurs critères sélectionnés parmi : les coûts de carburant, le temps de vol et sa ponctualité, le coût de vol opérationnel, la disponibilité du personnel, la disponibilité des avions et du matériel de maintenance, des critères environnementaux, le respect des règles compagnies (AOC) et réglementaires (ATC), la facilité de mise en œuvre (négociation AOC et/ou ATC, charge pilote), la réduction des risques météorologiques, la fiabilité de la révision dans le temps, les espaces aériens à éviter. Cette liste est non exhaustive.

Dans un mode de réalisation, une sélection des révisions peut être automatique et/ou manuelle. Le pilote peut choisir des combinaisons de révisions particulières). Par exemple, des contraintes 4D (latérales, verticales, temporelles, vitesse) peuvent être supprimées et/ou insérées et/ou modifiées sur un ou plusieurs points du plan de vol. Les données de plan de vol de manière générale peuvent être modifiées (par exemple désignation d’un aéroport alternatif, entrée d’une procédure d’arrivée ou de départ, offset overfly, etc).

La sélection peut prendre également en compte un historique ou des informations statistiques (optionnellement améliorées par apprentissage continu) portant notamment sur les négociations menées avec les autorités du contrôle aérien (comprenant par exemple des informations quant aux succès, aux échecs, la fiabilité des révisions acceptées au cours du temps, etc).

Dans certains modes de réalisation, la sélection des révisions et de leurs combinaisons peut être évaluée ou pré-filtrée. Par exemple, les plans de vol « non négociables » peuvent être supprimés. Des plans de vol peuvent être rejetés ou ignorés car ils ne satisfont - ou ne satisferont pas - des critères obligatoires ou impératifs pour pouvoir autoriser la modification du plan de vol. Par exemple, certains plans de vols candidats peuvent ne pas satisfaire des conditions émanant de bases de données non-avionique ou bors-avionique (e.g. traversée d’espaces aériens fermés, heure d’arrivée trop tardive, personnel non disponible...).

Optionnellement, des indications relatives à la facilité de négociation des révisions élémentaires et de leurs combinaisons peuvent être fournies au pilote. Par exemple, des combinaisons de révisions élémentaires peuvent être prédéterminées (également ajustées grâce à des analyses historiques ou retours d’expérience de tout ou partie des vols précédemment effectués).

Dans un mode de réalisation, le procédé peut comprendre une ou plusieurs étapes consistant notamment à calculer le gain (ou bénéfice) d’une révision dite élémentaire par rapport à un ou plusieurs critères prédéfinis (un seul, une partie ou tous les critères). Le gain peut être évalué par application d’une combinaison pondérée de critères. L’évaluation peut être locale et/ou globale. Par exemple, l’évaluation peut déterminer, pour chaque révision élémentaire, quels sont les points de plan de vol qui sont spécifiquement impactés (pour un critère donné ou pour une combinaison de tels critères). Cette détermination peut utiliser différents seuillages (un ou plusieurs seuils prédéfinis ou plages de seuils, statiques ou dynamiques). L’utilisation de comparaisons locales, éventuellement seuillées, permet d’améliorer le traitement des données (e.g. de navigation) ainsi que leur affichage ou visualisation. Des étapes de traitement et de visualisation des données permettent au pilote de mieux appréhender la répartition le long de son plan de vol des différents impacts locaux d'un critère donné ou d’une combinaison pondérée de critères spécifiques. Ces calculs d’impact peuvent se dérouler en amont (lors des sélections des révisions) ou en aval (après calcul avionique effectif, éventuellement après classement des révisions volables).

De manière optionnelle, le calculateur d’application peut évaluer la pertinence des plans de vol en y associant une ou plusieurs durées de validité ou bien en supprimant tout ou partie des plans de vols en fonction d’un ou de plusieurs évènements en cours dans le calculateur F.M.S., e.g. en fonction d’un séquencement d’un point de passage i.e. d’un changement de segment de plan de vol actif par exemple, du séquencement d’un phase caractéristique du vol, d’une évolution de l’état des systèmes avions (panne moteur par ex, givrage, problèmes de pressurisation, foudre ...)

Un ou plusieurs plans de vols correspondant à différentes combinaisons de révisions ayant été finalement déterminés et/ou sélectionnés, la passerelle vers le monde avionique va pouvoir être exploitée.

Pour un plan de vol donné à N contraintes 330 (il peut y a voir M plans de vol manipulés), il est procédé à un calcul avionique 340 (« qualifié », « certifié », « officiel »). Autrement dit, un ou plusieurs de ces plans de vol (candidats) sont calculés ou manipulés par le système de gestion de vol F.M.S. 301, qui en détermine les paramètres avioniques qualifiés (« paramètres » ci-après).

Dans un mode de réalisation, le serveur d’application 302 communique une requête au calculateur F.M.S. 301, par exemple afin d’appliquer les stratégies retenues (combinaisons d’opportunités élémentaires) sélectionnées au plan de vol actif ou courant de l’aéronef. Dans une étape ultérieure, le calculateur F.M.S. 301 détermine l’ensemble des données associées au plan de vol ainsi communiqué (en utilisant donc ses algorithmes internes qualifiés ou certifiés par le régulateur). Les données comprennent par exemple des prédictions en matière de consommation de carburant ou de temps de temps de passage, etc.

De manière plus générale, les paramètres avioniques qualifiés peuvent par exemple comprendre des données prédites d’altitude, de vitesse, de carburant (fuel), de temps de passage, de météorologie prédite, mais aussi des zones géographiques (latitude/longitude), des points de passage (waypoints) ou de la trajectoire latérale qui relie ces points, des points caractéristiques du vol de l’aéronef (e.g. fin de montée/début de croisière « Top of Climb », fin de croisière/début de descente « top of Descent », des points du vol correspondant à certaines altitudes de passage caractéristiques (comme l’altitude de limite de vitesse pour réduction de bruit « Speed Limit Altitude », l’altitude de palier d’accélération au décollage (ACCEL ALT), l’altitude de palier précédant l’atterrissage (« Final Capture Altitude »). Ces paramètres peuvent également comprendre des données représentant l’état de l’avion (e.g. finesse prédite, vitesse économique selon les phases de vol, masses avion et fret, des critères d’optimisation de vol e.g. « Cost Index », information sur l’état des moteurs (e.g. usure, pannes, état de la structure aérodynamique e.g. coefficient de traînée dû aux frottements).

Les calculs de nature avionique peuvent produire un certain, nombre de résultats, qui peuvent être diversement analysés et traités en aval (par des systèmes non-avioniques i.e. non qualifiés).

Dans un mode de réalisation, le calculateur 302 reçoit ou récupère les calculs effectués par le calculateur F.M.S. Les calculs sont analysés, et éventuellement filtrés. Les plans de vol qui ne respectent pas les contraintes dites « strictes » peuvent par exemple être supprimées (ou ignorées). Le calculateur 302 compare les différents plans de vol, tels que calculés par le système critique F.M.S. 301.

Les résultats des calculs avioniques peuvent dans un cas particulier être triés et/ou ordonnés et/ou classés et/ou évalué selon diverses modalités, notamment au regard de critères de notation prédéfinis.

Dans un mode de réalisation, pour un le plan de vol caractérisé par N contraintes, alors l’impact de chaque contrainte peut être évalué (étape 340). Dans un mode de réalisation, l’étape 340 peut en effet être itérative et/ou permettre d’explorer la combinatoire (révisions en amont des calculs avioniques, contraintes en aval des calculs avioniques), confer les figures 4 et 5.

Optionnellement, dans certains modes de réalisation, les plans de vols ayant été caractérisés par l’avionique (e.g. par le calculateur 301) peuvent être filtrés et/ou classés à l’étape 360.

Dans un mode de réalisation, il peut être déterminé un gain global et/ou un ou plusieurs gains locaux. Par exemple, des étapes de procédé peuvent permettre au pilote de classer les différentes zones du plan de vol, en estimant à quel point chaque zone participe (positivement ou négativement) au respect d’un critère, de plusieurs critères pondérés ou de tous les critères pondérés. Le pilote disposant des informations prétraitées pourra par exemple choisir de négocier en priorité les révisions dans ladite zone. Le filtrage et/ou le classement peut être global (e.g. concernant un plan de vol dans son ensemble) ou local (e.g. selon une ou plusieurs des propriétés de ces plans de vol). Par exemple, certains plans de vols possibles peuvent être éliminés globalement (e.g. selon des critères impératifs et/ou des événements de vol et/ou des intervalles de validité en temps et/ou en espace, etc). Dans un autre exemple, un plan de vol peut être noté (dans l’absolu) ou classé (par rapport à d’autres candidats), par exemple par rapport à la politique compagnie définie en amont (e.g. par combinaison pondérée de critères prédéfinis). Dans un développement, chaque plan de vol révisé est associé à un ou plusieurs scores (ou notes ou montants). Un score peut être local ou individualisé (e.g. par critère). Un score global peut être déterminé (par exemple par rapport à la politique globale de la compagnie aérienne).

Dans un mode de réalisation, les critères de notation ou de classement ou de filtrage peuvent être configurables. Par exemple, le pilote peut pondérer les critères de notation absolue et/ou relative, selon ses préférences. Les critères de classement peuvent aussi être prédéfinis par la compagnie aérienne. Les critères ou la pondération de ces critères peuvent être configurés par l’homme (i.e. le pilote ou la compagnie aérienne) et/ou la machine (e.g. un système tiers évaluant ces critères). Les critères peuvent être statiques (e.g. invariants au cours du temps ou d’un vol) ou bien être dynamiques (e.g. évoluer au cours du vol, par exemple en fonction du contexte de vol). Une partie des critères peut être configurable et/ou dynamique (tandis qu’une autre partie sera nonconfigurable et statique). Par exemple, dans un mode de réalisation, une pondération pour des vols court-courrier de type ‘navette’ entre aéroports (privilégiant la ponctualité pour des questions de maximisation du nombre de rotations) sera différente d’une pondération long-courrier privilégiant la consommation carburant et l’évitement d’aléas météorologiques pour le confort passager.

Optionnellement, dans certains modes de réalisation, à l’étape 370, un plan de vol révisé parmi ces plans de vol classés selon différents critères peut être affiché de manière graphique et/ou sélectionné (par l’homme et/ou la machine)

Par exemple, les plans de vol comparés et classés peuvent être affichés à destination du pilote, selon différentes modalités de restitution (visuelle et/ou auditive et/ou haptique) en utilisant un ou plusieurs appareils (e.g. écrans, projecteurs, tablettes etc). Le pilote peut alors sélectionner un plan de vol révisé en particulier, étant ainsi assisté dans sa prise de décision par des traitements de données effectués en amont. Dans une alternative, le concours d’algorithmes exécutés par des systèmes tiers est également possible pour sélectionner automatiquement la meilleure solution. Dans une alternative, la sélection peut être conjointe homme-machine.

Dans certains modes de réalisation, le procédé peut comprendre des étapes consistant à déterminer puis afficher de manière graphique les différents impacts des différentes contraintes (e.g. à destination du pilote). Par exemple, dans le cas où un plan de vol à N contraintes a conduit à l’évaluation de tous les plans de vol de N-1 contraintes, il est possible de représenter la participation de chaque contrainte à la notation globale du plan de vol. En particulier, il peut être mis en évidence des contraintes ou des révisions pouvant vraisemblablement être refusées par le contrôle aérien ou au contraire des révisions innovantes ou à gain significatif (e.g. quant à la fiabilité des informations météorologiques).

Ultérieurement, après sélection, un plan de vol final (qualifié du point de vue avionique, optimisant le respect de la politique compagnie, etc) peut être implémenté à l’étape 380, ce plan de vol tour à tour généré, filtré, évalué, calculé, classé puis sélectionné en tant que plan de vol actif, temporaire ou secondaire (de travail, inactif). Par exemple, le pilote peut optionnellement demander au calculateur 302 d’« insérer » ou d’« injecter » le plan de vol sélectionné dans le calculateur F.M.S. 301. Le terme « insérer » signifie valider la modification de plan de vol dans le calculateur F.M.S. qualifié. A ce stade, le plan de vol révisé sélectionné n’a pas encore remplacé le plan de vol cible du F.M.S. (pouvant être le plan de vol dit courant ou actif, le plan de vol temporaire ou un plan de vol de travail (secondaire)).

Ces étapes 370 et/ou 380 peuvent optionnellement permettre une amélioration de la base de connaissance par apprentissage.

De manière optionnelle, le calculateur d’application peut enregistrer la sélection effectuée par le pilote afin d’enrichir une base de connaissances destinée à de l’apprentissage automatique. Une boucle de rétroaction peut également permettre en retour d’améliorer les étapes de sélections de stratégies de révision (combinaisons de révisions), par exemple par analyse de l'historique des révisions ayant été négociées (i.e. validées) avec succès.

Dans une ou plusieurs étapes (non représentées), le pilote ou l’équipage peut « négocier » le plan de vol révisé avec les autorités de contrôle de la navigation aérienne. Une fois validé par le pilote, ce dernier s’entretient généralement oralement par voie radio et/ou par canal de communication numérique (par canal dit datalink) de la possibilité de rendre véritablement effectif la révision proposée. Le contrôle aérien peut accepter ou refuser la révision. La négociation aujourd’hui humaine, effectuée de manière ponctuelle dans le temps et portant sur une révision à chaque fois pourrait demain être partiellement automatisée, intensifiée en terme de fréquence de négociation et portant sur de multiples sous-objets (granularité plus fine).

Avantageusement selon l’invention, le pilote est aidé ou assisté dans sa négociation avec le contrôle aérien. Par exemple, le pilote pourra choisir une révision (ou combinaison de révisions) par laquelle commencer, en analysant le meilleur compromis entre la plus-value (pour l’aéronef, les passagers, la compagnie aérienne) et la « difficulté » de négociation. La négociation pourra être effectuée selon différents modalités incluant la voix par exemple ou plus généralement au moyen des systèmes proposés aux opérateurs (e.g. uplink/downlink datalink avec l’ATC).

Une fois le plan de vol final accepté par le contrôle aérien, le pilote peut émettre une commande ou une requête de manière à voler le plan de vol révisé de manière effective.

Avantageusement selon l’invention, le cas échéant, le plan de vol (tour à tour déterminé, sélectionné, négocié, validé et activé) hérite des propriétés ou attributs d’un plan de vol natif F.M.S., de par sa construction.

La figure 4 détaille un mode de réalisation de l’invention pour évaluer l’impact d’une contrainte k dans un plan de vol qui contient N contraintes.

Un plan de vol peut en effet être considéré comme un objet ou jeu de N contraintes (e.g. latérales, verticales, performances et enveloppe de vol). Cet objet à N contraintes est reçu et/ou déterminé à l’étape 330.

L’objet initial peut être manipulé par le calculateur avionique dans son entièreté (i.e. avec ses N contraintes) mais les ressources critiques et qualifiées de ce dernier peuvent être mises à contribution ou à profit pour manipuler des objets modifiés ou dérivés à partir de cet objet initial à N contraintes. Des objets dérivés de ce plan de vol sont créés et manipulés à l’étape 340.

L’étape 340 de manipulation avionique des plans de vol dérivés peut comprendre différentes sous-étapes, selon les modes de réalisation.

L’étape 340 peut notamment comprendre une étape 499 d’évaluation d’une contrainte k dans un plan de vol qui en contient N (k variant de 1 à N). Cette étape 499 peut être répétée.

Après détermination des objets dérivés, le calculateur 301 calcule toutes les données ou paramètres associés aux différents plans de vol (avec des algorithmes internes certifiés). Les données sont par exemple les prédictions de carburant, de temps de passage, etc.

L’ensemble des données (e.g. contraintes évaluées) peut être stocké dans une base de données 430.

Ces contraintes évaluées peuvent être sélectionnées ou modifiées par application de différents événements 452 ou contraintes temporelles 453 (par exemple, des plans de vols qui ne respecteraient pas des contraintes strictes seraient éliminés). Dit autrement, de manière optionnelle, le calculateur 302 peut gérer la pertinence des plan de vol proposé en y associant par exemple une durée de validité, ou en supprimant des plans de vols sur évènement F.M.S. ou non (l’avion à séquencé un point par exemple). La méthode de génération ou de sélection des révisions peut être améliorée en retour.

L’impact de chaque contrainte peut être individualisé ou quantifié ou estimé ou chiffré ou mis en évidence à l’étape 350. Le calculateur 302 peut en effet évaluer l’impact sur le plan de vol de chaque contrainte. Si le modèle de notation est un modèle de coût, le calculateur peut par exemple évaluer le coût unitaire de chaque contrainte, coût unitaire qui une fois intégré sur tout le plan de vol peut donner le coût du vol global.

Dans des étapes ultérieures non représentées, le pilote assisté par les évaluations en amont peut visualiser les zones les plus favorables et/ou les moins favorables de son plan de vol (ensembles de points de vol). Le pilote peut alors négocier en connaissance de cause avec le contrôle aérien ATC pour optimiser le vol de l’aéronef. Un plan à i contraintes étant validé par les autorités de contrôle du trafic aérien, le pilote peut alors insérer la révision dans le plan de vol courant de l’aéronef et voler effectivement ce plan de vol révisé.

La figure 5 détaille un mode de réalisation pour évaluer une contrainte k dans un plan de vol qui contient N contraintes.

Dans un mode de réalisation, des plans de vol dérivés peuvent notamment résulter de la soustraction d’une ou de plusieurs contraintes, ce qui permet après coup (après calcul avionique qualifié) d’évaluer le coût ou l’impact des unes ou plusieurs contraintes ayant été soustraites. Cette création d’objet dérivés peut être effectuée en pratique par le serveur 301, mais elle peut aussi être prise en charge par le calculateur 302 (ou une combinaison)

A l’étape 510, dans un mode de réalisation, le nombre de contraintes est progressivement décrémenté (i.e. il est retiré progressivement une contrainte). Par exemple, le calculateur 302 peut solliciter le F.M.S. pour calculer N plans de vol, chaque plan de vol étant le plan de vol initial duquel il est retiré une contrainte. En d’autres termes, sont successivement calculés les paramètres associés à un plan de vol avec N contraintes, puis N-1 contraintes. Dans un mode de réalisation, les contraintes sont retirées successivement (sont d’abord déterminés les paramètres associés à un plan de vol avec N contraintes, puis à N-1 contraintes , puis à N-2 contraintes, et ainsi de suite jusqu’à un plan de vol avec une unique contrainte). La combinatoire peut par suite être importante puisqu’il est possible à chaque itération k de retirer une parmi k-1 contraintes.

Dans une variante de réalisation, les retraits de contraintes sont effectués de manière à couvrir toutes les possibilités (toutes les combinaisons). Une telle approche brute force est possible, a fortiori avec un nombre réduit de contraintes, mais l’exploration combinatoire peut être optimisée ou guidée dans certains cas (grand nombre de contraintes).

Dans une variante de réalisation, les contraintes sont retirées par paquet de N contraintes cohérentes ou de même nature (ou catégorie). Par exemple, dans un mode de réalisation, les contraintes d’altitudes, ou de vitesse, ou de temps pourront être retirées en priorité et/ou en premier. Dans un autre mode de réalisation seront retirées des contraintes particulières sur une phase du vol déterminées (e.g. montée, croisière, descente). Dans certains modes de réalisation, les contraintes d’espace aérien pourront être retirées ou ignorées. Dans d’autres modes de réalisation encore, tout ou partie des contraintes en matière de coût opérationnel pourra être mis à l’écart. Des ensembles de contraintes pourront être groupées et ignorées de manière combinatoire. Des méthodes de score ou de notation pourront être implémentées pour explorer et/ou réduire la combinatoire et faire converger les calculs.

A l’étape 520, un objet ou plan de vol dérivé, par exemple G, est créé en retirant une contrainte k au plan de vol F. Les deux plans de vol F et G sont transmis et manipulés par le calculateur avionique (si l’évaluation de F existe déjà, cette étape peut être ignorée).

A l’étape 530, la différence entre les résultats détermine l’évaluation de l’impact de la contrainte k.

D’autres modes de réalisation sont décrits ci-après.

Dans un mode de réalisation de l’invention, les révisions ou les combinaisons de révisions sont déterminées ou mises à jour en fonction du contexte de vol. De manière similaire, les étapes consistant à générer, combiner, filtrer, évaluer, classer, sélectionner les révisions (ou les combinaisons de révisions) et/ou les opérations conduites sur les résultats des calculs avioniques peuvent être effectuées en prenant en compte ce contexte de vol.

Un « contexte de vol » de l’aéronef correspond notamment à une des phases de décollage, de montée, de croisière, d’approche, de descente, etc. Avantageusement, la prise en compte du contexte de vol pour déterminer la sélection des révisions et/ou combinaisons de révisions permet d’optimiser l’usage des accès au cœur avionique critique. Le procédé selon l’invention peut comprendre des procédés logiques ou des étapes permettant de déterminer le contexte de vol ou contexte de vol courant de l'aéronef. Le contexte de vol à un moment donné intègre l'ensemble des actions prises par les pilotes (et notamment les consignes de pilotage effectives) et l'influence de l'environnement extérieur sur l'aéronef. Un contexte de vol comprend par exemple une situation parmi des situations prédéfinies ou pré-catégorisées associées à des données telle que la position, la phase de vol, les points de passage, la procédure en cours (et autres). Par ailleurs, le contexte de vol courant peut être associé à une multitude d'attributs ou de paramètres descriptifs (état météorologique courant, état du trafic, statut du pilote comprenant par exemple un niveau de stress tel que mesuré par des capteurs, etc). Un contexte de vol peut donc également comprendre des données, par exemple filtrées par priorité et/ou fondées sur des données de phase de vol, des problèmes météorologiques, des paramètres avioniques, des négociations ATC, des anomalies liées au statut du vol, des problèmes liés au trafic et/ou au relief. Des exemples de contexte de vol comprennent par exemple des contextes tels que régime croisière / pas de turbulences / stress pilote nominal ou bien encore phase atterrissage / turbulences / stress pilote intense. II peut exister des règles spécifiques dans certains contextes, notamment d'urgences ou de situations critiques. Les catégories de contextes peuvent être statiques ou dynamique (e.g. configurables). Le procédé peut être implémenté dans un système comprenant des moyens pour déterminer un contexte de vol de l'aéronef, lesdits moyens de détermination comprenant en particulier des règles logiques, lesquelles manipulent des valeurs telles que mesurées par des moyens de mesure physique. En d'autres termes, les moyens de détermination du contexte de vol” comprennent des moyens de système ou hardware ou physiques/tangibles et/ou des moyens logiques (e.g. des règles logiques, par exemple prédéfinies). Par exemple, les moyens physiques comprennent l'instrumentation avionique au sens propre (radars, sondes, etc) qui permettent d'établir des mesures factuelles caractérisant le vol. Les règles logiques représentent l'ensemble des traitements de l'information permettant d'interpréter (e.g. de contextualiser) les mesures factuelles. Certaines valeurs peuvent correspondre à plusieurs contextes et par corrélation et/ou calcul et/ou simulation, il est possible de départager des contextes candidats, au moyen de ces règles logiques. Une variété de technologies permet d'implémenter ces règles logiques (logique formelle, logique floue, logique intuitionniste, etc)

Les délimitations de périmètres dans le présent document (e.g. « premier calculateur », «second calculateur ») ne doivent pas être interprétées de manière limitative, au moins dans l’espace. Un système informatique peut être distribué dans l’espace physique. La terminologie employée se réfère à des distinctions d’ordre logique. Ainsi, un calculateur F.M.S. pourra correspondre à un serveur en rack tandis que le calculateur d’application pourra correspondre à une multitude de circuits électroniques répartis dans l’espace (e.g. rack, également tablette de type E.F.B., ressources informatiques accédées à distance, etc).

L’invention peut s’implémenter à partir d’éléments matériel et/ou logiciel. Elle peut être disponible en tant que produit programme d’ordinateur sur un support lisible par ordinateur. Le support peut être électronique, magnétique, optique ou électromagnétique. Le dispositif implémentant une ou plusieurs des étapes du procédé peut utiliser un ou plusieurs circuits électroniques dédiés ou un circuit à usage général. La technique de l'invention peut se réaliser sur une machine de calcul reprogrammable (un processeur ou un micro contrôleur par exemple) exécutant un programme comprenant une séquence d'instructions, ou sur une machine de calcul dédiée (par exemple un ensemble de portes logiques comme un FPGA ou un ASIC, ou tout autre module matériel). Un circuit dédié peut notamment accélérer les performances en matière d’accès et d’exécution des services avioniques. A titre d'exemple d'architecture matérielle adaptée à mettre en œuvre l'invention, un dispositif peut comporter un bus de communication auquel sont reliés une unité centrale de traitement ou microprocesseur (CPU, acronyme de «Central Processing Unit» en anglais), lequel processeur peut être multi-core ou many-core·, une mémoire morte (ROM, acronyme de «Read Only Memory» en anglais) pouvant comporter les programmes nécessaires à la mise en œuvre de l'invention; une mémoire vive ou mémoire cache (RAM, acronyme de «Random Access Memory» en anglais) comportant des registres adaptés à enregistrer des variables et paramètres créés et modifiés au cours de l'exécution des programmes précités; et une interface de communication ou E/S (I/O acronyme de «Input/output» en anglais) adaptée à transmettre et à recevoir des données. Dans le cas où l'invention est implantée sur une machine de calcul reprogrammable, le programme correspondant (c'est-à-dire ia séquence d'instructions) peut être stocké dans ou sur un médium de stockage amovible (par exemple une mémoire flash, une carte SD), un moyen de stockage de masse tel que un disque dur e.g. un SSD) ou non-amovible, volatile ou nonvolatile, ce médium de stockage étant lisible partiellement ou totalement par un ordinateur ou un processeur. Le réseau de télécommunication peut être 2G, 3G, 4G, Wifi, BLE, fibre optique, de type propriétaire ou selon une combinaison de ces réseaux. La référence à un programme d'ordinateur qui, lorsqu'il est exécuté, effectue l'une quelconque des fonctions décrites précédemment, ne se limite pas à un programme d'application s'exécutant sur un ordinateur hôte unique. Au contraire, les termes programme d'ordinateur et logiciel sont utilisés ici dans un sens général pour faire référence à tout type de code informatique (par exemple un logiciel d'application, un micro logiciel, un microcode, ou toute autre forme d'instruction d'ordinateur) qui peut être utilisé pour programmer un ou plusieurs processeurs pour mettre en œuvre des aspects des techniques décrites ici. Les moyens ou ressources informatiques peuvent être centralisés et/ou être distribués (Cloud computing), éventuellement avec ou selon des technologies de pair-à-pair et/ou de virtualisation et/ou de redondance. Le code logiciel peut être exécuté sur n'importe quel processeur approprié (par exemple, un microprocesseur) ou cœur de processeur ou un ensemble de processeurs, qu'ils soient prévus dans un dispositif de calcul unique ou répartis entre plusieurs dispositifs de calcul.

Claims (15)

1. Revendications

   1. Procédé pour la gestion de la révision d’un plan de vol d’un aéronef mis en œuvre par au moins deux systèmes, le premier système étant un système avionique de gestion de vol de type F.M.S. et le second système en interaction avec le premier système avionique étant de type non-avionique, le procédé comprenant les étapes consistant à :

   - recevoir un plan de vol;

   - dans le second système non-avionique, déterminer une pluralité de révisions du plan de vol reçu;

   - dans le premier système avionique, déterminer les paramètres avioniques correspondant aux plans de vol révisés associés à des combinaisons des révisions ayant été déterminées ;

   - dans le second système non-avionique, comparer les paramètres avioniques ainsi déterminés et évaluer l’impact d’au moins une révision du plan de vol.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, la combinaison de révisions étant déterminée en fonction de critères prédéfinis.
3. 3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, la combinaison de révisions minimisant la durée de négociation avec l’autorité de contrôle aérien ATC, ladite durée étant estimée à partir de durées mesurées dans le passé ou étant estimées pour l’avenir.
4. 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre l’étape consistant à quantifier et à afficher l’impact d’une révision du plan de vol.
5. 5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre l’étape consistant à recevoir la sélection d’un plan de vol révisé parmi plusieurs, le plan de vol révisé comprenant une combinaison particulière de révisions.
6. 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre l’étape consistant à communiquer au contrôle aérien ATC une demande d’autorisation de voler un plan de vol associé à une combinaison particulière de révisions.
7. 7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre l’étape consistant à insérer le plan de vol sélectionné et/ou autorisé dans le système avionique de gestion de vol.
8. 8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, un plan de vol étant associé à N contraintes, le procédé comprenant en outre Γ étape consistant à déterminer dans le premier système avionique les paramètres avioniques associés à différentes combinaisons des plans de vol à N-k contraintes, k variant de 1 à N-1.
9. 9. Procédé selon la revendication 8, le nombre de contraintes des plans de vol étant progressivement décrémenté, la nature d’une contrainte soustraite étant indifférente.
10. 10 Procédé selon la revendication 8, le nombre de contraintes des plans de vol étant progressivement décrémenté, selon un ordre prédéfini quant à la nature des contraintes.
11. 11. Procédé selon l’une quelconque des revendications 8 à 9, comprenant en outre l’étape consistant à évaluer l’impact d’une contrainte préalablement sélectionnée.
12. 12. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, les révisions ou la combinaison des révisions du plan de vol étant fonction du contexte de vol et/ou étant déterminées par apprentissage.
13. 13. Un produit programme d’ordinateur, ledit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code permettant d’effectuer les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
14. 14. Système pour mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, comprenant un système de gestion de vol de type avionique F.M.S.
15. 15. Système selon la revendication 14, comprenant un système non-avionique de type sac de vol électronique ou E.F.B. ou une tablette numérique ou un équipement AOC/ATC.

    1/5