FR3056778A1 - Procede et dispositif de generation d'une trajectoire de vol optimale destinee a etre suivie par un aeronef. - Google Patents
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Abstract
- Procédé et dispositif de génération d'une trajectoire de vol optimale destinée à être suivie par un aéronef. - Le dispositif (1) comporte une base de données (11) comprenant des données relatives à des obstacles, un premier module de détermination (10) pour déterminer au moins un obstacle intercepté par une trajectoire directe reliant un point initial au point cible, un deuxième module de détermination (20) pour déterminer au moins un sommet extrême latéral d'au moins un obstacle intercepté, un module d'évaluation (30) pour attribuer une note à chaque tronçon correspondant à un segment entre un sommet extrême latéral et le point initial, un module de stockage (50) pour stocker dans une mémoire (51) le tronçon correspondant au sommet extrême optimal ayant la meilleure note, la trajectoire de vol optimale correspondant à l'ensemble des tronçons stockés dans la mémoire (51), les modules précédents étant mis en œuvre de manière itérative, le dispositif (1) comprenant en outre un module de transmission (60) pour transmettre la trajectoire de vol optimale à un dispositif utilisateur (70).
Description
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de génération d’une trajectoire de vol optimale destinée à être suivie par un aéronef, en particulier un avion de transport.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
La présente invention a pour objet de générer, à l’aide de moyens embarqués, des trajectoires optimisées en temps réel, qui sont volables dans des environnements dynamiques contraints, c’est-à-dire dans des environnements qui sont susceptibles de contenir des objets ou des obstacles, avec lesquels l’aéronef doit éviter d’entrer en collision. Ces objets ou ces obstacles correspondent notamment à des objets mobiles tels que des zones de perturbations météorologiques, par exemple, des zones orageuses, ou d’autres aéronefs.
On sait que la gestion de la trajectoire de vol d’un aéronef est, généralement, laissée à la charge d’un système embarqué de gestion de vol. La modification d’un plan de vol, notamment, est souvent un procédé compliqué, nécessitant des interactions multiples avec des systèmes de l’aéronef, dont le résultat final n’est pas totalement optimisé. Cela est notamment dû, d’une part, aux difficultés et limitations inhérentes à l’utilisation des routes et procédures publiées, et, d’autre part, aux limitations des fonctions déjà existantes pour générer des trajectoires non publiées (par exemple « DIR TO »).
Le document FR 2 968 441 décrit une méthode et un dispositif permettant de déterminer une trajectoire de vol optimale suivie par un aéronef. II propose un algorithme de génération de trajectoires optimisées en temps réel, embarquable à bord d’un aéronef, qui produit des trajectoires volables dans des environnements dynamiques. II s’appuie sur une discrétisation de l’espace autour de l’aéronef, basée sur les éléments utilisés par le système de gestion de vol (FMS pour « Flight Management System >> en anglais) et une heuristique calculée à base de la distance directe au point de rejointe qui est le point à atteindre par la trajectoire. Il privilégie également, via l’heuristique, les solutions qui minimisent les écarts de cap par rapport à la trajectoire directe de l’aéronef vers le point de rejointe. Toutefois, l’algorithme utilisé ne tient pas compte de la localisation, ni de la géométrie des obstacles pour anticiper les collisions avec l’environnement. Il génère de nouvelles positions candidates à chaque itération et vérifie a posteriori que ces positions sont admissibles vis-à-vis des contraintes environnementales comme w l’absence de collision entre la trajectoire permettant de rejoindre cette nouvelle position et les obstacles. L’algorithme va donc droit vers le point de rejointe jusqu’à ce qu’il rencontre un obstacle, puis il revient en arrière pour contourner cet obstacle en essayant d’autres directions. Le procédé de l’algorithme présente la particularité d’être assez robuste aux différentes configurations possibles mais il conduit parfois à un temps de calcul long et rédhibitoire d’une fonction embarquée car l’absence d’anticipation fait calculer inutilement à l’algorithme une quantité importante de positions à chaque étape qui conduisent à des positions inadmissibles aux étapes suivantes.
La solution proposée par le document FR 2 968 441 pourrait être optimisée.
EXPOSÉ DE L’INVENTION
La présente invention a pour objet de pallier l’inconvénient de calculs inutiles.
À cet effet, l’invention concerne un procédé de génération d’une trajectoire de vol optimale destinée à être suivie par un aéronef, ladite trajectoire de vol étant définie entre un point courant et un point cible.
Selon l’invention, le procédé comprend les étapes suivantes, exécutées de façon automatique et itérative :
a/ une première étape de détermination, mise en œuvre par un premier module de détermination, consistant à déterminer au moins un obstacle intercepté par une trajectoire directe reliant un point initial au point cible, le ou les obstacles correspondant à des données comprises dans une base de données contenant des données relatives aux obstacles, et ledit point initial correspondant au point courant à une première itération, le point initial correspondant à un sommet extrême optimal aux itérations suivant la première itération ;
b/ une deuxième étape de détermination, mise en œuvre par un deuxième module de détermination, consistant à déterminer au moins un sommet extrême latéral d’au moins un obstacle intercepté, de part et d’autre de la trajectoire directe ;
c/ une étape d’évaluation, mise en œuvre par un module d’évaluation, consistant à attribuer une note à chaque tronçon correspondant à un segment entre un sommet extrême latéral et le point initial, la note étant représentative de sa capacité à remplir un objectif fixé, la meilleure note étant attribuée au sommet extrême optimal ;
d/ une première étape de stockage, mise en œuvre par un premier module de stockage, consistant à stocker dans une première mémoire chaque sommet extrême latéral, avec la note qui lui est attribuée ainsi qu’un tronçon de trajectoire entre le point initial et le sommet extrême latéral ;
e/ une deuxième étape de stockage, mise en œuvre par un deuxième module de stockage, consistant à stocker dans une deuxième mémoire le tronçon correspondant au sommet extrême optimal, la suite d’étapes a/ à e/ précédentes étant répétée jusqu’à ce qu’un tronçon entre un sommet extrême optimal et le point cible ne rencontre aucun obstacle, la trajectoire de vol optimale étant ensuite reconstituée à rebours à partir du point cible et l’ensemble des tronçons stockés dans la deuxième mémoire ;
le procédé comprenant en outre, après une dernière itération :
f/ une étape de transmission, mise en œuvre par un module de transmission, consistant à transmettre la trajectoire de vol optimale à un dispositif utilisateur.
Ainsi, l’invention tient compte de la géométrie des obstacles en déterminant des sommets extrêmes latéraux. Le procédé et le dispositif permettent d’obtenir une convergence rapide en s’appuyant sur la géométrie des obstacles pour définir une heuristique variable (ou note) adaptée à la situation environnementale, de sorte à orienter l’algorithme de calcul décrit dans le document FR 2 968 441 directement vers les directions qui vont permettre de trouver une solution tout en limitant le nombre de positions explorées.
Avantageusement, la deuxième étape de détermination comprend les sous-étapes suivantes :
si un sommet extrême latéral est directement visible du point initial, une première sous-étape de détermination, mise en œuvre par un premier sous-module de détermination, consistant à déterminer au moins une coordonnée d’au moins un sommet extrême latéral directement visible du point initial, si un sommet extrême latéral est caché du point initial, une deuxième sous-étape de détermination, mise en œuvre par un deuxième sous-module de détermination, consistant à exécuter les sous-étapes suivantes :
- une sous-étape de détermination d’au moins un obstacle intercepté par une trajectoire auxiliaire reliant le point initial au point extrême latéral caché,
- une sous-étape de détermination d’au moins une coordonnée d’au moins un sommet extrême latéral d’au moins un obstacle intercepté, de part et d’autre de la trajectoire auxiliaire.
Selon une particularité, l’étape d’évaluation consiste à déterminer, pour chaque sommet extrême latéral, la somme d’une première distance entre le point courant et le sommet extrême latéral et d’une deuxième distance entre le sommet extrême latéral et le point cible, la note étant inversement proportionnelle à la somme de la première distance et de la deuxième distance.
Par ailleurs, la première étape de détermination est précédée d’une étape de transformation des obstacles, mise en œuvre par un module de transformation, consistant à appliquer une fonction de dilatation d’obstacle aux données relatives aux obstacles.
L’invention concerne également un dispositif de génération d’une trajectoire de vol optimale destinée à être suivie par un aéronef, ladite trajectoire de vol étant définie entre un point courant et un point cible.
Selon l’invention, le dispositif comprend :
- une base de données comprenant des données relatives à des obstacles,
- un premier module de détermination configuré pour déterminer au moins un obstacle intercepté par une trajectoire directe reliant un point initial au point cible, le ou les obstacles correspondant à des données comprises dans la base de données, le point initial correspondant au point courant à une première itération, le point initial correspondant à un sommet extrême optimal aux itérations suivant la première itération ;
- un deuxième module de détermination configuré pour déterminer au moins un sommet extrême latéral d’au moins un obstacle intercepté, de part et d’autre de la trajectoire directe ;
- un module d’évaluation configuré pour attribuer une note à chaque tronçon correspondant à un segment entre un sommet extrême latéral et le point initial, la note étant représentative de sa capacité à remplir l’objectif fixé, la meilleure note étant attribuée au sommet extrême optimal ;
- un premier module de stockage configuré pour stocker dans une première mémoire chaque sommet extrême latéral, avec la note qui lui est attribuée ainsi que le tronçon entre le point initial et le sommet extrême latéral ;
- un deuxième module de stockage configuré pour stocker dans une deuxième mémoire le tronçon correspondant au sommet extrême optimal ;
les modules précédents étant configurés pour être mis en œuvre de manière itérative jusqu’à ce qu’un tronçon entre un sommet extrême optimal et le point cible ne rencontre aucun obstacle, la trajectoire de vol optimale étant ensuite reconstituée à rebours à partir du point cible et l’ensemble des tronçons stockés dans la deuxième mémoire ;
le dispositif comprenant en outre un module de transmission configuré pour transmettre la trajectoire de vol optimale à un dispositif utilisateur.
Avantageusement, le deuxième module de détermination comprend :
- un premier sous-module de détermination configuré pour déterminer au moins une coordonnée d’au moins un sommet extrême latéral directement visible du point initial, si un sommet extrême latéral est directement visible du point initial ;
- un deuxième sous-module de détermination configuré pour exécuter les sous-étapes suivantes, si un sommet extrême latéral est caché du point initial :
- une sous-étape de détermination d’au moins un obstacle intercepté par une trajectoire auxiliaire reliant le point initial au point extrême latéral caché,
- une sous-étape de détermination d’au moins une coordonnée d’au moins un sommet extrême latéral d’au moins un obstacle intercepté, de part et d’autre de la trajectoire auxiliaire.
Par ailleurs, le dispositif comprend un module de transformation, consistant à appliquer une fonction de dilatation d’obstacle aux données relatives aux obstacles.
L’invention concerne aussi un aéronef, en particulier un avion de transport, qui comporte un dispositif de génération d’une trajectoire de vol optimale, tel que celui décrit ci-dessus.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation du w dispositif de génération d’une trajectoire de vol optimale destinée à être suivie par un aéronef ;
- la figure 2 représente schématiquement la détermination des sommets extrêmes latéraux à partir du point courant ;
- la figure 3 représente schématiquement un exemple de détermination de note attribuée à un tronçon de trajectoire ;
- la figure 4 représente schématiquement la détermination des obstacles interceptés par la trajectoire directe à partir du point initial ;
- la figure 5 représente schématiquement la détermination des obstacles interceptés par la trajectoire directe à partir d’un sommet extrême latéral directement visible ;
- la figure 6 représente schématiquement la détermination d’un extrême latéral caché à partir du point initial ;
- la figure 7 représente schématiquement la détermination de la trajectoire directe entre un extrême latéral caché et le point cible ;
- la figure 8 représente schématiquement une trajectoire de vol optimale déterminée à partir du procédé ;
- la figure 9 illustre un schéma synoptique du procédé de génération d’une trajectoire de vol optimale destinée à être suivie par un aéronef.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
La suite de la description fera référence aux figures citées ci-dessus.
La figure 1 illustre un mode de réalisation d’un dispositif 1 de génération d’au moins une trajectoire de vol optimale 15 (figure 8) destinée à être suivie par un aéronef AC.
La trajectoire de vol optimale 15 est définie entre un point courant Pc et un point cible Pf (figure 2).
Elle comprend une trajectoire latérale et une trajectoire verticale.
Le point courant Pc correspond à la position courante de l’aéronef AC 10 à partir duquel la trajectoire de vol optimale 15 est déterminée. Le point cible
Pf correspond à la position finale de la trajectoire de vol optimale 15.
Ledit dispositif 1 (figure 1) comprend une base de données 11 comprenant des données relatives à des obstacles 14.
Les données relatives à des obstacles 14 correspondent à un 15 ensemble de données comprenant des ensembles de points représentatifs d’obstacles. Chaque obstacle 14 est défini par un ensemble de points dans l’espace. De manière générale, l’ensemble des points pour un obstacle 14 forme un polyèdre. Un polyèdre formant un obstacle 14 possède des côtés séparés par des segments. Les points où se rejoignent au moins deux segments correspondent à des sommets du polyèdre en trois dimensions.
Les données relatives à des obstacles 14 peuvent être de plusieurs types :
- des données de terrain, représentant des contraintes fixes ;
- des données météorologiques qui peuvent être issue de la 25 surveillance météorologique à bord de l’aéronef ou être reçues par l’intermédiaire d’une liaison usuelle de transmission de données ; et
- des données relatives à des aéronefs environnants, qui contient les plans de vol et les prédictions des aéronefs identifiés dans un périmètre donné.
Ledit dispositif 1 comprend également un module de détermination 5 COMP1 10 (« COMP1 >> pour « computational module» en anglais), un module de détermination COMP2 20, un module d’évaluation EVAL 30 (« EVAL » pour « évaluation module » en anglais), un module de stockage MEM1 40 (« MEM » pour « memorization module » en anglais) et un module de stockage MEM2 50.
Les modules 10, 20 et 30 en lien avec les modules 40 et 50 mettent en œuvre un traitement itératif comme précisé ci-dessous.
Le module de détermination 10 est configuré pour déterminer au moins un obstacle 14 intercepté par une trajectoire directe 13 reliant un point initial au point cible Pf (figure 4). Une trajectoire directe 13 correspond à une trajectoire en ligne droite.
Le point initial correspond au point courant Pc à une première itération. Le point initial correspond à un sommet extrême optimal aux itérations suivant la première itération. Un sommet extrême optimal est défini ci-après.
Le module de détermination 20 est configuré pour déterminer parmi les sommets de l’obstacle 14 (polyèdre) au moins un sommet dit extrême latéral 16 et 17 d'au moins un obstacle 14 intercepté, de part et d'autre de la trajectoire directe 13 (figures 2).
Un sommet extrême latéral 16 et 17 correspond au sommet d’un obstacle 14 qui peut être relié par une droite au point initial, la droite coupant ledit obstacle 14 seulement au sommet 14.
Le module d'évaluation 30 est configuré pour attribuer une note à chaque tronçon 18 correspondant à un segment entre un sommet extrême latéral 16 et le point initial. La note est représentative de la capacité du tronçon 18 à remplir un objectif fixé. La meilleure note est attribuée au sommet extrême optimal.
Selon un mode de réalisation, la note est déterminée de la manière suivante (figure 3). Le module d’évaluation 30 détermine, pour chaque sommet extrême 16, la somme d’une première distance d11 ou d21 entre le point courant Pc et le sommet extrême 16 et d’une deuxième distance d12 ou d22 entre le sommet extrême 16 et le point cible Pf. La note attribuée est inversement proportionnelle à la somme de la première distance d11 (respectivement d21) et de la deuxième distance d12 (respectivement d22). w L’objectif fixé est ainsi défini pour que plus la somme est faible, meilleure est la note.
Le premier module de stockage 40 est configuré pour stocker dans une première mémoire 41 chaque sommet extrême latéral visible 16, avec la note qui lui est attribuée ainsi que le tronçon 18 défini entre le point initial et ce sommet extrême 16.
Le deuxième module de stockage 50 est configuré pour stocker dans une deuxième mémoire 51 le tronçon 18 défini entre le point initial et le sommet extrême optimal.
Les modules précédents sont configurés pour être mis en œuvre de 20 manière itérative jusqu'à ce qu’un tronçon 18 entre un sommet extrême optimal et le point cible Pf ne rencontre aucun obstacle 14.
La trajectoire de vol optimale 15 est reconstituée par un module de calcul à rebours à partir du point cible Pf et l’ensemble des tronçons 18 stockés dans la deuxième mémoire 51 jusqu’au point courant Pc.
Le dispositif 1 comprend, en outre, un module de transmission 60 configuré pour transmettre la trajectoire de vol optimale 15 à un dispositif utilisateur 70. Par exemple, le dispositif utilisateur comprend un système FMS.
Selon un mode de réalisation, le module de détermination 20 comprend un sous-module de détermination COMP3 21 et un sous-module de détermination COMP4 22.
Le sous-module de détermination 21 est configuré pour déterminer au 5 moins une coordonnée d'au moins un sommet extrême latéral 16 directement visible du point initial, si un sommet extrême latéral 16 est directement visible du point initial.
Un sommet extrême latéral 16 est directement visible si le segment qui rejoint le point initial au sommet extrême latéral 16 ne coupe aucun obstacle 14 entre le point initial et ledit sommet extrême latéral 16.
Sur l’exemple de la figure 2, le point initial correspond au point courant Pc. Mais, le point initial peut correspondre à un sommet extrême optimal 16. Dans la figure 2, le seul sommet extrême latéral directement visibles correspond à la références a. Sur l’exemple de la figure 4, le point initial correspond à un sommet extrême optimal 16. Les sommets extrêmes latéraux directement visibles dudit sommet extrême latéral 16 correspondent aux références c et d.
Le sous-module de détermination 22 est configuré pour exécuter les sous-étapes suivantes, si un sommet extrême latéral 17 est caché du point courant :
- une sous-étape de détermination d'au moins un obstacle 14 intercepté par une trajectoire auxiliaire 19 reliant le point initial au point extrême latéral 17 caché,
- une sous-étape de détermination d'au moins une coordonnée d'au 25 moins un sommet extrême latéral 16 d'au moins un obstacle 14 intercepté, de part et d'autre de la trajectoire auxiliaire 19.
Un sommet extrême latéral 17 est caché si le segment 19 qui rejoint le point initial au sommet extrême latéral 17 coupe au moins un obstacle 14 autre que l’obstacle 14 comprenant le sommet extrême latéral 17.
Sur l’exemple de la figure 2, les sommets extrêmes latéraux cachés à partir de la position courante Pc correspondent aux références b, c et d. Les sommets extrêmes latéraux identifiés par le sous-module de détermination 22 de part et d’autre de la trajectoire auxiliaire 19 reliant le point initial au point extrême latéral caché correspondant à la référence b, directement visible du point courant Pc, correspondent aux références e et f.
La trajectoire optimale 15 obtenue par le dispositif 1 peut ne pas être volable car, par exemple, elle ne respecte pas les rayons de courbure d’une trajectoire de vol d’un aéronef AC. Elle peut ne pas servir de plan de vol pour alimenter un système FMS non plus, car, par exemple, s’appuyant sur les sommets de polyèdre représentant les obstacles 14 à éviter, la trajectoire que le système FMS pourrait construire sur la base de ce plan de vol pourrait interférer avec les obstacles 14.
Pour cela, au moins deux variantes de réalisation permettant d’obtenir une trajectoire volable sont décrites ci-après.
Selon une particularité, ledit dispositif comprend un module de transformation 12, consistant à appliquer une fonction de dilatation d'obstacle 14 aux données relatives aux obstacles 14. Le module de transformation 12 permet, par exemple, de dilater les polyèdres de manière homothétique. Par cette dilatation, les polyèdres présentent des dimensions qui augmentent sans que la forme du polyèdre ne soit modifiée.
Cette particularité permet de dégager de la marge nécessaire au calcul de la trajectoire du système FMS qui prendrait la trajectoire calculée comme plan de vol de référence.
Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif 1 de génération d’une trajectoire de vol optimale destinée à être suivie par un aéronef AC, tel que décrit ci-dessus, est utilisé en mettant en œuvre le procédé suivant.
Ledit procédé comprend les étapes suivantes, exécutées de façon automatique et itérative (figure 9) :
a/ une première étape E1 de détermination, mise en œuvre par le module de détermination 10, consistant à déterminer au moins un obstacle 14 intercepté par une trajectoire directe 13 reliant un point initial au point cible Pf. Le point initial correspondant au point courant Pc à une première itération (figure 2). Le point initial correspondant à un sommet extrême optimal 16 aux itérations suivant la première itération (figures 4, 5, 6, 7) ;
b/ une deuxième étape E2 de détermination, mise en œuvre par le module de détermination 20, consistant à déterminer au moins un sommet extrême latéral 16 et 17 d’au moins un obstacle 14 intercepté, de part et o d’autre de la trajectoire directe 13 (figures 2 et 4) ;
c/ une étape d’évaluation E3, mise en œuvre par le module d’évaluation 30, consistant à attribuer une note à chaque tronçon 18 correspondant à un segment entre un sommet extrême latéral 16 et le point initial. La note est représentative de sa capacité à remplir un objectif fixé. La meilleure note est attribuée au sommet extrême optimal ;
d/ une première étape E3 de stockage, mise en œuvre par le module de stockage 40, consistant à stocker dans une mémoire 41 chaque sommet extrême 16, avec la note qui lui est attribuée ainsi qu’un tronçon 18 de trajectoire entre le point initial et le sommet extrême latéral ;
e/ une deuxième étape E4 de stockage, mise en œuvre par le module de stockage 50, consistant à stocker dans une mémoire 51 le tronçon 18 correspondant au sommet extrême optimal.
La suite d’étapes a/ à e/ précédentes est répétée jusqu’à ce qu’un tronçon 18 entre un sommet extrême optimal et le point cible Pf ne rencontre aucun obstacle 14. La trajectoire de vol optimale 15 est ensuite reconstituée à rebours à partir du point cible Pf et l’ensemble des tronçons 18 stockés dans la mémoire 51 (figure 8).
Le procédé comprend en outre, après une dernière itération f/ une étape de transmission E5, mise en œuvre par le module de transmission 60, consistant à transmettre la trajectoire de vol optimale 15 à un dispositif utilisateur 70.
Selon un mode de réalisation, la deuxième étape E2 de détermination comprend les sous-étapes suivantes :
si un sommet extrême latéral 16 est directement visible du point initial, le procédé comprend une première sous-étape de détermination E21, mise en œuvre par le premier sous-module de détermination 21, consistant à déterminer au moins une coordonnée d’au moins un sommet extrême latéral 16 directement visible du point initial, si un sommet extrême latéral 17 est caché du point initial, le procédé comprend une deuxième sous-étape de détermination E22, mise en œuvre par un sous-module de détermination 22, consistant à exécuter les sousétapes suivantes :
- une sous-étape de détermination E221 d’au moins un obstacle 14 intercepté par une trajectoire auxiliaire 19 reliant le point initial au point extrême latéral 17 caché,
- une sous-étape de détermination E222 d’au moins une coordonnée d’au moins un sommet extrême latéral d’au moins un obstacle 14 intercepté, de part et d’autre de la trajectoire auxiliaire 19.
Avantageusement, l’étape d’évaluation E3 consiste à déterminer, pour chaque sommet extrême 16, la somme d’une première distance d11 entre le point courant Pc et le sommet extrême 16 et d’une deuxième distance d12 entre le sommet extrême 16 et le point cible Pf. La note déterminée est inversement proportionnelle à la somme de la première distance d11 et de la deuxième distance d12. L’objectif fixé correspond au fait que plus la somme est faible, meilleure est la note.
Par ailleurs, la première étape de détermination E1 est précédée d’une étape de transformation E10 des obstacles, mise en œuvre par le module de transformation 12, consistant à appliquer une fonction de dilatation d’obstacle 14 aux données relatives aux obstacles 14.
Le procédé et le dispositif 1 permettent d’obtenir une convergence rapide en s’appuyant sur le géométrie des obstacles pour définir à chaque étape une heuristique (ou note) adaptée à la situation environnementale de sorte à orienter l’algorithme de calcul directement vers les directions qui vont permettre de trouver une solution tout en limitant le nombre de positions explorées.
Pour cela, les sommets 16 des polyèdres définissant les obstacles 14 à éviter sont identifiés pour donner la succession des directions à suivre pour contourner les obstacles 14 au plus court par rapport à la trajectoire directe 13. On obtient alors une pseudo-trajectoire 15 sous forme de lignes brisées 18. Cette pseudo-trajectoire 15 prend en compte l’intégralité des besoins opérationnels associés à l’exploitation des aéronefs AC sans avoir recours à une discrétisation complète des références spatiales entre le point courant Pc et le point final Pf de la trajectoire à générer, ce qui permet de calculer la trajectoire beaucoup plus rapidement. Toutefois, cette trajectoire n’est pas toujours volable telle quelle. C’est pourquoi, on peut appliquer dans un second temps le procédé du document FR 2 968 441 pour obtenir une trajectoire volable en adaptant les notes attribuées à chaque itération en privilégiant les écarts de cap voisin de celui de chaque tronçon 18 déterminé dans la présente invention pour converger rapidement.
Claims (8)
- REVENDICATIONS1. Procédé de génération d’une trajectoire de vol optimale (15) destinée à être suivie par un aéronef (AC), ladite trajectoire de vol étant définie entre un5 point courant (Pc) et un point cible (Pf), caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes, exécutées de façon automatique et itérative, :a/ une première étape (E1) de détermination, mise en œuvre par un premier module de détermination (10), consistant à déterminer au moins un10 obstacle (14) intercepté par une trajectoire directe (13) reliant un point initial au point cible (Pf), le ou les obstacles (14) correspondant à des données comprises dans une base de données (11) contenant des données relatives aux obstacles (14), et ledit point initial correspondant au point courant (Pc) à une première itération, le point initial correspondant à un sommet extrême15 optimal aux itérations suivant la première itération ;b/ une deuxième étape (E2) de détermination, mise en œuvre par un deuxième module de détermination (20), consistant à déterminer au moins un sommet extrême latéral (16, 17) d’au moins un obstacle (14) intercepté, de part et d’autre de la trajectoire directe (13) ;20 c/ une étape d’évaluation (E3), mise en œuvre par un module d’évaluation (30), consistant à attribuer une note à chaque tronçon (18) correspondant à un segment entre un sommet extrême latéral (16) et le point initial, la note étant représentative de sa capacité à remplir un objectif fixé, la meilleure note étant attribuée au sommet extrême optimal ;25 d/ une première étape de stockage (E4), mise en œuvre par un premier module de stockage (40), consistant à stocker dans une première mémoire (41) chaque sommet extrême latéral (16), avec la note qui lui est attribuée ainsi qu’un tronçon (18) de trajectoire entre le point initial et le sommet extrême latéral (16) ;e/ une deuxième étape de stockage (E5), mise en œuvre par un deuxième module de stockage (50), consistant à stocker dans une deuxième mémoire (51) le tronçon (18) correspondant au sommet extrême optimal, la suite d’étapes a/ à e/ précédentes étant répétée jusqu’à ce qu’un tronçon (18) entre un sommet extrême optimal (16, 17) et le point cible (Pf) ne rencontre aucun obstacle (14), la trajectoire de vol optimale (15) étant ensuite reconstituée à rebours à partir du point cible (Pf) et l’ensemble des tronçons (18) stockés dans la deuxième mémoire (51) ;le procédé comprenant en outre, après une dernière itération :f/ une étape de transmission (E6), mise en œuvre par un module de transmission (60), consistant à transmettre la trajectoire de vol optimale (15) à un dispositif utilisateur (70).
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième étape de détermination (E2) comprend les sous-étapes suivantes :si un sommet extrême latéral (16) est directement visible du point initial, une première sous-étape de détermination (E21), mise en œuvre par un premier sous-module de détermination (21), consistant à déterminer au moins une coordonnée d’au moins un sommet extrême latéral (16) directement visible du point initial, si un sommet extrême latéral (17) est caché du point initial, une deuxième sous-étape de détermination (E22), mise en œuvre par un deuxième sous-module de détermination (22), consistant à exécuter les sousétapes suivantes :- une sous-étape de détermination (E221) d’au moins un obstacle (14) intercepté par une trajectoire auxiliaire (19) reliant le point initial au point extrême latéral (17) caché,- une sous-étape de détermination (E222) d’au moins une coordonnée d’au moins un sommet extrême latéral (17) d’au moins un obstacle (14) intercepté, de part et d’autre de la trajectoire auxiliaire (19).
- 3. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l’étape d’évaluation (E3) consiste à déterminer, pour chaque sommet extrême latéral (16), la somme d’une première distance (d11, d21) entre le point courant (Pc) et le sommet extrême latéral (16) et d’une deuxième distance (d21, d22) entre le sommet extrême latéral (16) et le point cible (Pf), la note étant inversement proportionnelle à la somme de la première distance (d11 ,d21 ) et de la deuxième distance (d21, d22).
- 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première étape de détermination (E1) est précédée d’une étape de transformation (E10) des obstacles (14), mise en œuvre par un module de transformation (12), consistant à appliquer une fonction de dilatation d’obstacle aux données relatives aux obstacles (14).
- 5. Dispositif de génération d’une trajectoire de vol optimale (15) destinée à être suivie par un aéronef (AC), ladite trajectoire de vol (15) étant définie entre un point courant (Pc) et un point cible (Pf), caractérisé en ce qu’il comprend :- une base de données (11) comprenant des données relatives à des obstacles (14),- un premier module de détermination (10) configuré pour déterminer au moins un obstacle (14) intercepté par une trajectoire directe (13) reliant un point initial au point cible (Pf), le ou les obstacles (14) correspondant à des données comprises dans la base de données (11), le point initial correspondant au point courant (Pc) à une première itération, le point initial correspondant à un sommet extrême optimal aux itérations suivant la première itération ;- un deuxième module de détermination (20) configuré pour déterminer au moins un sommet extrême latéral (16, 17) d’au moins un obstacle (14) intercepté, de part et d’autre de la trajectoire directe (13) ;- un module d’évaluation (30) configuré pour attribuer une note à chaque tronçon (18) correspondant à un segment entre un sommet extrême latéral (16) et le point initial, la note étant représentative de sa capacité à remplir l’objectif fixé, la meilleure note étant attribuée au sommet extrême optimal ;- un premier module de stockage (40) configuré pour stocker dans une 5 première mémoire (41) chaque sommet extrême latéral (16), avec la note qui lui est attribuée ainsi que le tronçon (18) entre le point initial et le sommet extrême latéral (16) ;- un deuxième module de stockage (50) configuré pour stocker dans une deuxième mémoire (51) le tronçon (18) correspondant au sommet w extrême optimal ;les modules précédents étant configurés pour être mis en œuvre de manière itérative jusqu’à ce qu’un tronçon (18) entre un sommet extrême optimal (16, 17) et le point cible (Pf) ne rencontre aucun obstacle (14), la trajectoire de vol optimale (15) étant ensuite reconstituée à rebours à partir du15 point cible (Pf) et l’ensemble des tronçons (18) stockés dans la deuxième mémoire (51) ;le dispositif (1) comprenant en outre un module de transmission (60) configuré pour transmettre la trajectoire de vol optimale (15) à un dispositif utilisateur (70).20
- 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le deuxième module de détermination (20) comprend :- un premier sous-module de détermination (21) configuré pour déterminer au moins une coordonnée d’au moins un sommet extrême latéral (16) directement visible du point initial, si un sommet extrême latéral (16) est25 directement visible du point initial ;- un deuxième sous-module de détermination (22) configuré pour exécuter les sous-étapes suivantes, si un sommet extrême latéral (17) est caché du point initial :- une sous-étape de détermination (E221) d’au moins un obstacle (14) intercepté par une trajectoire auxiliaire (19) reliant le point initial au point extrême latéral (17) caché,- une sous-étape de détermination (E222) d’au moins une coordonnée 5 d’au moins un sommet extrême latéral (17) d’au moins un obstacle (14) intercepté, de part et d’autre de la trajectoire auxiliaire (19).
- 7. Dispositif selon l’une quelconque des revendication 5 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend un module de transformation (12), consistant à appliquer une fonction de dilatation d’obstacle aux données relatives aux10 obstacles (14).
- 8. Aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte un dispositif (1) tel que celui spécifié sous l’une quelconque des revendications 5 à 7.1/5
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