FR3072816A1 - Procede de determination de point(s) limite (s) de decision relative au declenchement d'une manoeuvre d'evitement par un aeronef, dispositif et programme d'ordinateur associes - Google Patents

Abstract

Procédé, mis en oeuvre par ordinateur, de détermination de point(s) limite(s) de décision relative au déclenchement d'une manœuvre d'évitement par un aéronef (30), comprenant : - obtention d'une route prévisionnelle de l'aéronef et d'un ensemble de localisations sur ladite route présentant un risque de collision ; - détermination, pour chacune des localisations, d'un point limite de décision (52, 53, 54) relative au déclenchement d'une manœuvre d'évitement, par application d'une règle ; ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une segmentation de la route en un ensemble de N tronçons de route (TR1, TR2, TR3), avec N ≥2 et en ce que la règle de détermination d'un point limite associé à une localisation est fonction du tronçon de route dans lequel ladite localisation se situe.

Description

Procédé de détermination de point(s) limite(s) de décision relative au déclenchement d’une manœuvre d’évitement par un aéronef, dispositif et programme d’ordinateur associés

La présente invention concerne le domaine des aéronefs, avec pilote embarqué ou sans pilote embarqués tel que les drones. La plupart des aéronefs modernes sont maintenant équipés d’un pilote automatique couplé à un dispositif de gestion de mission type Flight Management System (FMS) : le FMS fournit par exemple un plan de vol et le pilote automatique asservit l’aéronef au suivi de ce plan de vol. Il peut également être utilisé seul pour par exemple réaliser des changements de cap ou d’altitude. Dans ce dernier cas de figure, la trajectoire suivie diffère donc du plan de vol prévu. Ces changements sont bien souvent réalisés dans le but d’optimiser le plan de vol suite à une autorisation de la station de suivi au sol ou bien pour effectuer une rejointe plus rapide vers un plan de vol ou une procédure d’approche.

Une route prévisionnelle calculée pour un aéronef, qui peut être un plan de vol ou une trajectoire, peut, selon les cas, avoir été élaborée initialement au sol ou dans l’aéronef, puis subir des modifications en cours de vol. Une fois la route élaborée, il est nécessaire de la sécuriser. La sécurisation d’une route prévisionnelle vise à garantir, entre autres que, d’une part, la route n’entre pas en collision avec des éléments présentant une menace potentielle pour la sûreté du vol de l’aéronef tels que des éléments du relief ou des obstacles fixes, une situation météorologique dégradée dangereuse, un autre trafic prévu (aérien ou autre) et que d’autre part que la route prévisionnelle ne rencontre pas d’autres éléments de menace potentielle concernant la bonne exécution de la mission, par exemple qu’elle n’emprunte pas de zones de survol interdites ou à risques (villes dont le survol est proscrit, zones de guerre ou militaires, événements ponctuels tels que feux d’artifice ...), certaines de ces zones pouvant être ainsi estampillées « interdites » ou « à risque » uniquement certains jours et/ou à certaines heures. Un dispositif de sécurisation identifie ainsi une liste de menaces potentielles sur la route, qui doivent être signalées à l’équipage et/ou aux systèmes de bord par des alertes et il détermine pour chaque menace un point limite de décision pour déclencher le cas échéant une procédure d’évitement de la menace.

Ainsi, l’invention concerne un procédé de détermination de point(s) limite(s) de décision relative au déclenchement d’une manœuvre d’évitement par un aéronef, comprenant les étapes suivantes mises en œuvre par ordinateur :

- obtention d’une route prévisionnelle de l’aéronef et d’un ensemble de localisation(s) sur ladite route présentant un risque de collision pour l’aéronef ;

- détermination, pour chaque localisation dudit ensemble, d’un point limite de décision relative au déclenchement d’une manœuvre d’évitement associé à ladite localisation dudit ensemble, par application d’une règle.

Par ailleurs, parmi les systèmes embarqués dans un aéronef, piloté par un pilote humain embarqué ou non, certains sont chargés de surveiller la trajectoire à court terme, comme par exemple le système TAWS (de l’anglais «Terrain Awareness and Warning System »), ou à plus long terme. En cas d’incohérence entre les alertes du dispositif de sécurisation et celles de tels systèmes embarqués, le pilote de l’aéronef, qu’il soit à bord ou au sol dans le cas d'un drone, devra déterminer s’il y a effectivement une menace. Ce type d’incohérence amène naturellement à douter de l’efficacité des deux systèmes et induit également une charge de travail non négligeable.

Il est donc important d’améliorer la cohérence entre le dispositif de sécurisation de la route de l’aéronef et les systèmes de surveillance embarqués, tout en limitant au maximum la charge de calcul relative à la sécurisation de la route.

A cet effet, suivant un premier aspect, l’invention propose un procédé de détermination de point(s) limite(s) de décision relative au déclenchement d’une manœuvre d’évitement par un aéronef, du type précité caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape de segmentation de la route en un ensemble de N tronçons de route, avec N >2 et en ce que la règle de détermination d’un point limite associé à une localisation dudit ensemble est fonction du tronçon de route dans lequel la localisation associée dudit ensemble se situe.

L’invention permet ainsi de limiter la charge de calcul des points limites de décision de déclenchement d’une manœuvre d’évitement, en adaptant la précision du traitement en fonction de l’éloignement, et donc en limitant les ressources de calcul nécessaire. La réactivité du système s’en trouve de fait, améliorée. En effet, plus la menace est éloignée de l’aéronef, plus on peut se permettre d’être grossier quant à la localisation du point d’évitement. A l’inverse, plus celle-ci est proche, plus il est nécessaire d’être pertinent dans le but d’optimiser la réalisation de la mission en restant proche de ce qui était prévu au départ.

L’invention permet en outre d’améliorer la cohérence entre le dispositif de sécurisation de la route de l’aéronef et les systèmes de surveillance embarqués, et par ce fait participe à augmenter la maîtrise de la sécurisation de la route. Les différents paramétrages envisagés permettent notamment de s'adapter à la solution de surveillance embarquée quelle qu’elle soit.

L’invention est en outre facilement adaptable à n’importe quel type de mission concernant n’importe quel type d'aéronefs.

Dans des modes de réalisation, le procédé suivant l’invention comporte en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- la règle de détermination d'un point limite associé à une localisation dudit ensemble qui se situe dans un premier tronçon dudit ensemble de tronçons comprend l’application, relativement à ladite localisation, d’un premier profil vertical prédéfini, et la règle de détermination d’un point limite associé à une localisation dudit ensemble qui se situe dans un deuxième tronçon dudit ensemble de tronçons et distinct du premier tronçon comprend l’application, relativement à ladite localisation dudit ensemble, d’un deuxième profil vertical prédéfini distinct du premier profil vertical ;

- un premier tronçon de l’ensemble des tronçons s’étend depuis la position courante de l’aéronef et jusqu’au moins le point le plus éloigné de l’aéronef sur la route prévisionnelle qui se situe dans le champ de détection d’un dispositif de surveillance embarqué en vol proposant des manœuvres anti-collision ;

- le premier profil vertical correspond à un profil vertical de type manœuvre évasive TAWS ;

- le deuxième tronçon s’étend à partir de l’extrémité du premier tronçon distante de l’aéronef, et le deuxième profil vertical comprend un premier segment de droite suivant la route et un deuxième segment de droite correspondant à une pente supérieure à celle du premier segment de droite ;

- un troisième tronçon de l’ensemble des tronçons s’étend à partir de l’extrémité du deuxième tronçon distante du premier tronçon, et la règle de détermination d’un point limite associé à une localisation dudit ensemble qui se situe dans un troisième tronçon comprend l’application, relativement audit point dudit ensemble, d’un troisième profil correspondant à un unique segment de droite de pente calculée en fonction de la pente de la route prévisionnelle sur le troisième tronçon. Suivant un deuxième aspect, la présente invention propose un programme d’ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en œuvre un procédé tel que défini ci-dessus.

Suivant un troisième aspect, la présente invention propose un dispositif de détermination de point(s) limite(s) de décision relative au déclenchement d’une manœuvre d’évitement par un aéronef, comprenant :

- un premier bloc adapté pour obtenir une route prévisionnelle de l’aéronef et un ensemble de localisations sur ladite route présentant un risque de collision pour l’aéronef ;

- un deuxième bloc adapté pour déterminer, pour chaque localisation dudit ensemble, un point limite de décision relative au déclenchement d’une manœuvre d’évitement associé à ladite localisation, par application d’une règle ;

ledit dispositif étant caractérisé en ce qu’il est adapté pour segmenter la route en un ensemble de N tronçons de route, avec N S2 et en ce que la règle de détermination d’un point limite associé à une localisation dudit ensemble est fonction du tronçon de route dans lequel la localisation associée dudit ensemble se situe.

Ces caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :

la figure 1 représente une vue d’un système comportant un dispositif de détection de conflit implémentant un mode de réalisation de l’invention ;

- la figure 2 est un organigramme d’étapes mises en œuvre dans un mode de réalisation de l’invention ;

- la figure 3 illustre, dans le plan horizontal, la détermination de point(s) limite(s) de décision relative au déclenchement d’une manœuvre d’évitement par un aéronef dans un mode de réalisation de l’invention ;

- la figure 4 illustre, dans le plan vertical, la détermination de point(s) limite(s) de décision relative au déclenchement d’une manœuvre d’évitement par un aéronef dans un mode de réalisation de l'invention.

La figure 1 représente un système 1 de traitement de route sécurisée pour un aéronef tel qu’un avion, un drone, un hélicoptère etc.

Ce système 1 a pour fonctions de produire ou recevoir une route (plan de vol ou trajectoire) sécurisée, de s’assurer que la route traitée est cohérente d’un point de vue opérationnel et qu'elle est sécurisée, et en cas de risque potentiel comme par exemple dans le cas d’un drone, en cas d’excursion en dehors d’une zone prévue, de prévenir le pilote ou l’opérateur suffisamment tôt pour qu’il puisse tenter une manœuvre de récupération automatique ou manuelle. En cas d’absence de réaction, dans le mode de réalisation considéré, le système est adapté pour éventuellement déclencher une manœuvre d’urgence automatique voire si nécessaire, provoquer la chute contrôlée de l’aéronef afin d’éviter l’évènement redouté. Par ailleurs, le système 1 contribue à garantir une cohérence avec les alertes remontées par les systèmes de surveillance embarqués.

Le système de traitement 1 comprend, dans le mode de réalisation considéré, un bloc de collecte de données 2, un bloc de détection de conflits 3, un bloc de résolveur de route 4, un bloc d’interface homme-machine IHM 5, un bloc de communication 6 et un bloc de publication de plan de vol 7.

Le bloc de collecte de données 2 est adapté pour collecter l’ensemble des données identifiant des menaces potentielles pouvant donner lieu à collision avec l’aéronef (terrain, obstacles, trafic, météo ...) ainsi que d’autres éléments pertinents pour la mission (zones de survol) ou pour le calcul (MEA).

Il comprend, dans le cas considéré, des sous-blocs de collecte associés aux différents types de menaces : un sous-bloc de collecte de données de terrain et d’obstacles 21, un sous-bloc de collecte de données de trafic 22, un sous-bloc de collecte de données météo 23 et un sous-bloc de collecte de données de restrictions 24.

Le sous-bloc de collecte de données de terrain et d’obstacles 21 collecte ainsi, par exemple en fonction de requêtes qu’il émet préalablement, des données MEA (en anglais ‘Minimum En-route Altitude », définissant les altitudes minimum à respecter par un aéronef), des données numériques d’élévation terrain sous forme de grilles 3D de résolution plus ou moins fine, des données définissant des obstacles ponctuels et linéaires ainsi que leurs caractéristiques associées (localisation, élévation, type d'obstacle...)

Ce sous-bloc 21 fait par exemple partie d’un serveur de base de données ou d’un système de surveillance intégré type TAWS ou autre.

Le sous-bloc de collecte de données de trafic 22 est adapté pour collecter et traiter, notamment à des fins d’uniformisation des formats, par exemple sous forme de polygone, des données relatives au trafic issues par exemple de trafic collaboratif de type données ADS-B (en anglais « Automatic Dépendent Surveillance-Broadcast) et/ou données AIS (en anglais « Automatic Identification System ») pour le trafic maritime, et/ou d’une station sol comme les données TIS-B disponibles aux Etats-Unis par exemple.

Le sous-bloc de collecte de données météo 23 collecte les données météos auprès de différents services météorologiques nécessaires pour avoir une couverture météo mondiale et les traite, notamment à des fins d'uniformisation de format, par exemple là encore sous forme de polygones. Ce sous-bloc 23 peut par exemple être implémenté par un dispositif de type « Weather uplink ».

Le sous-bloc de collecte de données de restrictions 24 collecte des données de restrictions de vol auprès de différents services de type E-NOTAM, une liste des zones à accès restreint mise à jour dynamiquement. Ce sous-bloc 24 peut par exemple être implémenté par un dispositif de type E-NOTAM (Electronic Notice To Air Men) ou DNOTAM (Digital NOtice To Air Men).

On notera que d’autres types de données identifiant des menaces potentielles peuvent être collectées par le bloc de collecte de données 2, par exemple des données issues de capteurs embarqués fournissant les caractéristiques d’azimut, de distance, de taille, d’incertitude d’obstructions détectées, cette fonction étant par exemple assurée par un dispositif de type « Proximity Warning System » comme décrit par le brevet US 8249762.

Le bloc de collecte de données 2 délivre au bloc de détection de conflits 3 l’ensemble des données identifiant les caractéristiques (position, dimension, horodatage temporel le cas échéant etc.) des menaces de différents types, éventuellement sous un format uniformisé.

Le bloc de détection de conflits 3, spontanément ou suite à émission de requêtes vers le bloc de collecte 2, reçoit les données relatives aux menaces potentielles délivrées par le bloc de collecte 2.

Le bloc de détection de conflits 3 est adapté pour :

calculer, en fonction de la route prévisionnelle délivrée par le bloc de publication de plan de vol 7 et des données de menaces potentielles délivrées par le bloc de collecte 2, les risques de collisions entre l’aéronef et les menaces le long de la route prévisionnelle de l’aéronef, et le statut de la piste d’arrivée (différentes méthodes avec analyse détaillée existent) ou de manière plus simpliste en superposant la route prévue et la menace à l’heure de passage prévue : s’il y a superposition, il y a risque de conflit),

- segmenter la route prévisionnelle en segments, en extraire les différents segments à risques et les risques de collision calculés en ces segments à risque (chaque risque de collision est ainsi associé à une localisation du risque de collision le long de la route, la localisation pouvant être définie par les coordonnées géographiques du segment lui-même ou d’un sous-segment sur le segment ou encore d’un point du segment), et les listes de zones « sans risque », « à surveiller » et « à risque » sous formes de polygones par exemple, déterminer pour chacun de ces points où il y a un risque de collision, le point limite d’évitement, et

- délivrer ces informations au bloc résolveur de route 4 et au bloc d’interface homme-machine 5.

Le bloc de détection de conflits 3 est par exemple implémenté par un dispositif de type « Trajectory Checker. »

En référence à la figure 2, le bloc de détection de conflits 3 est adapté pour mettre en œuvre notamment l’ensemble 100 d’étapes décrit ci-dessous.

Dans un mode de réalisation, le bloc de détection de conflits 3 comprend un calculateur et au moins une mémoire (non représentés) stockant des instructions logicielles qui, lorsqu’elles sont exécutées sur le calculateur, mettent en œuvre l’ensemble 100 d’étapes.

Ainsi, le bloc de détection de conflits 3 est adapté, dans une étape 101, pour, sur la base de la route prévisionnelle reçue et après avoir déterminé la localisation de chaque risque de collision, subdiviser la route prévisionnelle reçue en N tronçons, avec N supérieur ou égal à 2 et pour déterminer, dans une étape 102, pour chaque risque de collision associé à une localisation le long de la route, un point limite de décision relative au déclenchement d’une manœuvre d’évitement et/ou un point limite de déclenchement d’une manœuvre d’évitement.

Selon l'invention, la règle appliquée (comprenant par exemple l’application d’un profil vertical) pour calculer le point limite de décision et/ou le point limite d’évitement diffère selon les tronçons de la route. Elle est par exemple de plus en plus simplifiée (en ce sens qu’elle requiert de moins en moins de ressources de calcul) tout en restant conservatif au fur et à mesure que l’on s’éloigne de la position courante de l’aéronef.

Dans le cas particulier calculé ici, un profil vertical distinct est défini par tronçon. Le profil vertical comporte dans des modes de réalisation, au moins une première section à disposer le long de la route prévisionnelle. Dans des modes de réalisation, il comporte en outre une autre section, postérieure à la première section dans le temps, qui doit être positionnée au-dessus de (i.e. altitude supérieure à) la localisation de collision considérée ou bien au niveau de cette dernière.

Les longueurs de tronçons peuvent être variables dynamiquement et configurables, différentes entre elles ou égales. Par exemple, la longueur d’un ou de chacun de plusieurs tronçon(s) est fonction du temps le séparant de la position courante ou considérée de l’aéronef et de la vitesse estimée de l’aéronef sur le tronçon ceci dans le but de s’assurer de la cohérence avec les systèmes embarqués de surveillance et d’affichage et de concentrer la précision et la puissance de calcul sur les éléments qui intéressent l’équipage.

La taille maximale, le nombre de tronçons ainsi que le profil vertical appliqué à chaque tronçon sont configurables.

Dans un mode de réalisation illustré en figures 3 et 4, dans le cas d’un aéronef 30, de type hélicoptère, la route prévisionnelle est ainsi subdivisée en 3 tronçons.

L’hélicoptère 30 est équipé d’un système TAWS. Pour rappel, le principe de fonctionnement d’un système TAWS (cf. par exemple FR2864270) est la combinaison de paramètres de vol mesurés (position, vitesse) avec un modèle numérique de terrain pour extrapoler les paramètres de vol courant et en déduire une trajectoire théorique et calculer les intersections potentielles de la trajectoire extrapolée de l’aéronef avec le terrain ou des obstacles du sol. Des alertes sont générées pour l’équipage en cas de proximité anormale. La trajectoire théorique est potentiellement différente du plan de vol, car le TAWS n’est pas couplé à la navigation (pour éviter des modes de défaillance communs). Le champ d’extrapolation, et donc de « vision » du TAWS, est usuellement de quelques minutes de vol, entre 1 à 5 minutes par exemple, 2 minutes dans le cas considéré.

La longueur du premier tronçon de la route prévisionnelle est paramétrée en fonction de la longueur que le champ de vision maximal du système TAWS ; elle est paramétrée, dans l’exemple considéré, de manière à couvrir au maximum la même longueur que le champ de vision maximal du système TAWS, prolongé, dans des modes de réalisation, d’un délai d’anticipation permettant de bien préparer le pilote au risque de survenu d’une alerte TAWS. En effet, lorsque cette alerte survient, le pilote doit réagir immédiatement et réaliser une correction de la trajectoire normalisée (action de « pullup » ou le pilote tire le manche pour faire monter l’appareil). Il paraît donc utile d’anticiper ce risque de manière fine en lui permettant de réaliser la correction de son choix (manœuvre latérale par ex). Ce premier tronçon débute à la position couramment considérée de l’hélicoptère 30 et s’arrête au minimum à la limite du champ de vision du TAWS (égal à T1xV1, où T1 =2 minutes ( + Iminute d’anticipation par exemple )et V1 est la vitesse extrapolée sur le champ de vision TAWS) -ou bien sûr au point de destination s’il se situe avant).

Dans le premier tronçon, le plus proche de l’hélicoptère sur la route prévisionnelle considérée, le bloc de détection de conflits 3 utilise, pour déterminer le point limite de décision et/ou le point limite d’évitement relativement à la localisation d’un risque de collision, un profil vertical de type manœuvre évasive d’un système de surveillance et d’alerte embarqué dans l’hélicoptère 30, ici TAWS, est utilisé, dans le but d’assurer la continuité entre le système 1 et le système TAWS en termes d’alerte.

Le deuxième tronçon, dans le cas considéré, débute dès la fin du premier tronçon et se termine à la limite d'affichage moyen utilisé par l’opérateur de l’hélicoptère sur son système de contrôle de pilotage. Par limite d’affichage moyen, on entend l’échelle utilisée la plus fréquemment par l’opérateur de l’aéronef pour réaliser le suivi stratégique de ce type de mission (40 Nm par ex) via ΓΙΗΜ de mission ou de navigation. Cette utilisation permet de présenter les menaces potentielles à risque et les points d’évitement associés en utilisant des ressources matérielles limitées tout en assurant une cohérence acceptable entre les informations présentées à l’opérateur provenant de différentes sources.

Dans ce deuxième tronçon, le bloc de détection de conflits 3 utilise, pour déterminer le point limite de décision et/ou le point limite d’évitement relativement à la localisation d’un risque de collision, un profil vertical de type manœuvre évasive TAWS simplifié, par exemple composé de deux segments de droite. Le premier segment correspond à la pente du profil de vol sur le bout de route concerné. Le deuxième segment correspondant à la pente de montée maximale de l’hélicoptère à l’endroit concerné (pente fonction de l’altitude et de la température par ex).

Le troisième tronçon, dans le cas considéré, débute dès la fin du deuxième tronçon et se termine à la fin de la route prévisionnelle.

Dans ce troisième tronçon, le bloc de détection de conflits 3 utilise, pour déterminer le point limite de décision et/ou le point limite d’évitement relativement à la localisation d’un risque de collision, un profil correspondant à la pente de la route prévisionnelle à l’endroit de localisation du risque de collision considéré.

Ainsi sur la section 31 en partie gauche de la figure 3, le premier tronçon TR1 (représenté en tirets), le deuxième tronçon TR2 (représenté en alternance tirets longs et tirets courts) et le troisième tronçon (représenté en points) de la route prévisionnelle restant à parcourir par l’hélicoptère 30 à partir de sa position courante sont représentés en vue de dessus (i.e. en deux dimensions : longitude et latitude). Le champ de vision 34 du système de surveillance TAWS est également représenté.

La section 32 en partie droite de la figure 3 illustre le traitement effectué en cas d’une opération de défilement (en anglais « scrolling ») par un opérateur depuis un écran d’affichage et symbolisée par la flèche 33, pour amener le point d’intérêt considéré, précédemment le point de position courante de l’hélicoptère 30, jusqu’à un point de passage prévisionnel POI sur la route. Dans ce cas, dans la détermination d’un point limite de décision et/ou point limite d’évitement, le bloc de détection de conflit 3 fait débuter le premier tronçon TRT à partir du point d’intérêt POI et non plus à partir de la position courante de l’hélicoptère 30. Cela permet de déplacer l’effort de calcul et la finesse d’analyse à l’endroit où le pilote veut se focaliser.

Sur la figure 4, les tronçons TR1, TR2, TR3 sont représentés en vue de côté, dans les deux dimensions altitude en ordonnée, et par exemple longitude en abscisse. Et la détermination d’un point limite de décision et/ou point limite d’évitement par le bloc de détection de conflit 3 est illustré au vu d’un obstacle identifié comme risque de collision ob1 dans le tronçon TR1, respectivement ob2 dans le tronçon TR2, et ob3 dans le tronçon TR3.

La surface de chacun de ces obstacles dans le plan vertical considéré est hachurée, une marge verticale a été ajoutée en hachures plus serrées.

Le profil vertical 41 de type manœuvre évasive TAWS est appliqué par le bloc de détection de conflits 3 de manière à ce que la partie amont du profil 41 suive la route prévisionnelle (en tirets) et à ce que la partie aval du profil 41 passe au-dessus de l’obstacle ob1. Ainsi le point le plus tardif sur la route prévisionnelle pour mettre en œuvre un évitement suivant le profil vertical est déterminé: le point 51. Une marge supplémentaire est appliquée optionnellement, et le bloc 3 détermine le point 52 de la route prévisionnelle comme un point limite de décision et/ou point limite d’évitement pour l’obstacle ob1.

Similairement, le profil vertical 42, comprenant un premier segment 420 et un deuxième segment 421 (le deuxième segment correspondant à la pente de montée maximale de l’aéronef à l’endroit concerné à partir du premier segment) est appliqué par le bloc de détection de conflits 3 de manière à ce que le premier segment 420 suive la route prévisionnelle (en alternance de tirets longs et courts) et à ce que le deuxième segment 421 passe au-dessus de l’obstacle ob2. Ainsi le bloc 3 détermine le point 53 de la route prévisionnelle comme un point limite de décision et/ou point limite d’évitement pour l’obstacle ob2.

Le bloc de détection de conflits 3 utilise, pour déterminer le point limite de décision et/ou le point limite d’évitement relativement à la localisation d’un risque de collision sur le tronçon TR3, un profil 44 suivant la pente de la route prévisionnelle à l’endroit de localisation du risque de collision considéré et détermine le point 54 de la route prévisionnelle comme un point limite de décision et/ou point limite d’évitement pour l’obstacle ob3. Ce point est placé en remontant depuis la position du risque de collision et le long de la route prévisionnelle, d’une valeur de temps forfaitaire correspondant au temps nécessaire pour le pilote à une prise de décision. Cette valeur de temps peut par exemple fonction, par exemple être égale, au temps cumulé des deux premiers segments.

Ces informations sont ensuite envoyées au bloc d’interface homme machine pour présenter la situation à l’équipage et/ou au bloc route solveur qui se chargera du calcul d’une solution de contournement.

Dans un mode de réalisation, le système de traitement 1 comprend un bloc de prise de décision embarqué optionnel (non représenté sur les figures) adapté pour prendre des décisions sur la base des points limites d’évitement, des segments à risques et à surveiller.

Dans le cas d’un couplage de l’invention avec un dispositif de type pilote automatique (solution type « Dispositif Avionique pour trajectoire ») et en cas d’absence de réaction, et avant que le point limite d’évitement ne soit atteint, le bloc de prise de décision embarqué optionnel déclenche une requête de manœuvre d’évitement dépendant du type d’aéronef, du type de mission et du type de menace de collision. Cette manœuvre sera par exemple envoyée à un dispositif de type pilote automatique ou de type FMS/Gestionnaire de mission

Pour un aéronef (UAV ou non) à voilure fixe, la manœuvre d’évitement ainsi déclenchée pourra par exemple être de type auto pull-up (ressource verticale) avec ou sans manœuvre d’évitement latéral.

Pour un aéronef (UAV ou non) à voilure tournante, la manœuvre d’évitement déclenchée pourra être de type auto pull-up (ressource verticale) avec ou sans manœuvre d’évitement latéral ou bien elle pourra consister en une mise en stationnaire si la situation (menace fixe, performances du porteur..) le permet.

Pour un UAV, suivant le type de menace (entrée dans une zone interdite par exemple), la manœuvre pourra consister à réaliser un atterrissage automatique dans une zone dégagée ou bien un circuit d’attente (« holding pattern »).

Dans tous les cas de figure, la manœuvre pourra soit être standardisée, soit proposée par un dispositif type route solver/FMS et variable en fonction de la mission, du type de menace, de l’appareil et de son statut (performances, systèmes en panne).

Le bloc de résolveur de route 4, en anglais « Route solveur » est adapté pour recevoir la route prévisionnelle courante délivrée par le bloc de publication de route 7, la liste des segments à risque et autres informations relatives aux collisions délivrées par le bloc de détection de conflits 3 et pour proposer une nouvelle route prévisionnelle permettant d’éviter les segments à risque, qu’il délivre au bloc d’interface hommemachine 5 pour validation.

Ce bloc 4 peut par exemple être implémenté par un dispositif de type Flight Management System ou Mission Management System.

Le bloc d’interface homme-machine IHM 5 est adapté pour

- afficher à destination de l’opérateur (pilote ou opérateur de drone), la route prévisionnelle courante délivrée par le bloc de publication de route 7, ainsi que toutes les informations relatives aux risques de collision et délivrées par le bloc de détection de conflits 3 ;

- afficher les nouvelles routes prévisionnelles délivrées par le bloc résolveur de route 4 et suite à une saisie de validation effectuée via le bloc IHM 5 par le pilote d’une nouvelle route (proposée par le bloc résolveur de route ou définie par le pilote), délivrer au bloc de publication de la route 7, la nouvelle route validée ;

sur réception d’une demande d’alerte issue du bloc de détection de conflits 3, alerter l’opérateur.

Ce bloc d’interface homme-machine 5 est implémenté par exemple dans un dispositif de type IHS (en anglais « Interface with Human management System ») ou CDS (en anglais « Cockpit Display System »).

Le bloc de communication 6 est adapté pour assurer l’échange de données (notamment les routes prévisionnelles validées au niveau du bloc d’interface hommemachine 5) entre les dispositifs situés dans la partie avionique certifiée de l’aéronef et ceux situés au sol ou bien dans la partie non certifiée (« Open World ») à bord de l’aéronef.

Ce bloc est par exemple être implémenté par un dispositif de type « Secured Communication Server ».

Le bloc de publication de route 7 est adapté pour obtenir la route prévisionnelle courante qui a été calculée pour l’aéronef, i.e. le plan de vol ou trajectoire 4D (notamment les coordonnées, altitude et temps de passage associés aux différents points de la route), la route ayant été calculée en fonction de plusieurs critères notamment la minimisation de la consommation de carburant et pour la délivrer au bloc de collecte de données 2, au bloc de détection de conflits 3, au bloc résolveur de route 4 et au bloc IHM 5.

Ce bloc 7 peut être un dispositif de type pilote automatique par exemple. Dans un mode non couplé au FMS, il publiera la trajectoire basée sur l’extrapolation des consignes fournies par le pilote. Ce dispositif peut également être partie d’un dispositif de type FMS. Dans un mode couplé au Pilote Automatique, il fournira la trajectoire de rejointe entre la position courante de l’appareil et le plan de vol. La route prévisionnelle publiée est construite a priori et donc indépendante de toute contrainte dynamique (météo, trafic).

Lorsque le bloc 7 est également en charge de la construction de la route, il a en plus pour rôle de gérer l’accès à une base de données de navigation type Arinc 424, de gérer l’interface homme-machine permettant au personnel de créer/modifier une route et de gérer la commutation entre routes.

Le bloc 7 reçoit en outre les routes modifiées après validation via le bloc IHM 5.

Ce bloc 7 peut faire partie d’un bloc de préparation de mission ou bien d’un dispositif embarqué type MMS (« Mission Management System ») ou bien FMS (en anglais « Flight Management System »).

On notera par ailleurs que les fonctions ou blocs d’un système tel que le système 1 de traitement de route sécurisée peuvent être distribuées de diverses façons.

Dans un mode de réalisation, le système est intégralement disposé au sol, au sein d’un même équipement. Le dispositif produit un plan de vol validé et réactualisé vis-à-vis de l’évolution des menaces. Ce plan de vol est ensuite transmis à l’aéronef (type drone par exemple) via le bloc de communication. L’avantage de cette solution est de permettre une réactualisation périodique et sécurisée d’un plan de vol/trajectoire sans intervention humaine à bord de l’aéronef (ou en tout cas, intervention limitée aux actions de chargement et d’activation du plan de vol) tout en bénéficiant de la puissance de calcul d’un dispositif situé au sol.

Dans un mode de réalisation d’un système type EFB, une partie du système 1 comprenant le bloc de publication de la route et le bloc de communication, qui est en charge de communiquer le plan de vol et les prédictions associées est située dans l’avionique certifiée de manière préférentielle, dans un dispositif existant de type FMS par exemple. Une autre partie, comprenant les autres blocs du système, est déportée sur un second équipement et assure la vérification de la trajectoire et de la présentation des conflits détectés. Ce second équipement est situé au sol ou dans une partie non certifiée de l’avionique de l’aéronef (EFB ou Open World par exemple). Eventuellement, la partie déportée pourra permettre de modifier le plan de vol manuellement ou via un route solveur et d’envoyer les modifications via le bloc de communication.

L’avantage de cette solution est de permettre une sécurisation de plan de vol et de ses mises à jour sur des aéronefs existants sans en bouleverser l’architecture avionique et en bénéficiant de la puissance de traitement d’un équipement EFB/ Open World. Pour l’implémenter sur aéronef existant, elle nécessite une modification du dispositif avionique existant pour lui permettre d’émettre et de recevoir un plan de vol et de communiquer ces données vers un dispositif type EFB / Open World. Ce lien est préférablement direct. Il pourrait être envisagé de faire passer les données par un système sol. Elle peut également constituer un bon moyen de back-up en cas de défaillance majeure de l’avionique vis-à-vis de la gestion du plan de vol.

Dans un mode de réalisation, une partie du système comprenant le bloc de publication de la route, ΓΙΗΜ, le bloc de résolveur de route, est déportée dans la partie avionique non certifiée de l’aéronef ou bien au sol. Elle est en charge de proposer un plan de vol à valider par la partie avionique certifiée. Une fois le plan de vol validé, il est susceptible d’être transféré directement vers un dispositif certifié embarqué de type FMS ou Mission Management System par exemple. Ce plan de vol est transmis au travers du bloc de communication. L’autre partie du système est en charge de vérifier que la trajectoire est sûre vis-à-vis des différentes menaces. Si ce n’est pas le cas, elle fournit le niveau de menace et la liste des zones à éviter à la partie déportée via le bloc de communication. En cas de conflit détecté, l’opérateur a toute latitude pour modifier la trajectoire via la partie déportée ou bien en adoptant ou en adaptant la solution proposée par le résolveur de route. Une fois celle-ci validée, elle est renvoyée pour re-vérification dans la partie avionique. Elle peut également être transférée directement vers un dispositif certifié embarqué de type FMS ou Mission Management System par exemple. Ce plan de vol est transmis au travers du bloc de communication. Dans ce cas, après vérification, la partie avionique du dispositif peut fournir au dispositif embarqué de type FMS ou Mission Management System un élément de signature permettant d’identifier la trajectoire validée. Ceci permettra au dispositif de type FMS ou Mission Management System de n’activer qu’une trajectoire valide. L’avantage de cette solution est de permettre une sécurisation de bout en bout du plan de vol. Celui-ci est entièrement produit dans un environnement non certifié, ce qui permet d’avoir beaucoup plus de latitude sur les IHM proposées ainsi qu’en termes de puissance de calcul pour le bloc résolveur de route notamment. La partie avionique se charge de la vérification du plan de vol. Elle garantit ainsi que les données reçues sont sûres du point de vue du vol (ce qui permet par exemple de se protéger contre une corruption malicieuse cohérente des données). Cela permet également une réactivité importante de l’équipage puisqu’il est informé périodiquement et de manière directe de l’évolution d’une menace.

Dans un mode de réalisation du système 1 de type Avionique pour plan de vol, l’intégralité des blocs du système est implémentée dans un dispositif avionique de type FMS ou MMS ou sur un équipement dédié recevant dudit FMS/MMS les données de plan de vol. Eventuellement, le bloc de collecte 2 peut être déportée vers un ou plusieurs dispositifs de communication et/ou de surveillance située dans l’avionique. L’avantage de cette solution est de permettre une sécurisation de bout en bout du plan de vol et ce, quelle que soit son origine (préparé au sol, en vol dans un dispositif type FMS). La partie avionique se charge de la vérification du plan de vol. Elle garantit ainsi que les données reçues sont sûres du point de vue du vol (ce qui permet par exemple de se protéger contre une corruption malicieuse cohérente des données). Cela permet également une réactivité importante de l’équipage puisqu’il est informé périodiquement et de manière directe de l’évolution d’une menace.

Dans un mode de réalisation du système 1, de type Avionique pour trajectoire, l’intégralité des blocs est implémentée soit dans un dispositif avionique de type surveillance tel qu’un TAWS ou sa version intégrée ISS (Integrated Surveillance System) soit sur un équipement dédié recevant les données de trajectoire. Eventuellement, le bloc de collecte 2 peut être déportée vers un ou plusieurs dispositifs de communication et/ou de surveillance situés dans l’avionique. L’avantage de cette solution est de permettre une sécurisation tactique de la trajectoire donnant une visibilité à l’équipage à plus longue échéance que les dispositifs de type « safety net » existants qui en cas d’alerte, demande d’exécuter une manœuvre immédiate génératrice d’un niveau de stress élevé pour l’équipage. Pour les drones, en particulier, il peut donner lieu à une manœuvre déclenchée automatiquement.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS

   1Procédé de détermination de point(s) limite(s) de décision relative au déclenchement d’une manœuvre d’évitement par un aéronef (30), comprenant les étapes suivantes mises en œuvre par ordinateur :

   - obtention d’une route prévisionnelle de l’aéronef et d’un ensemble de localisations sur ladite route présentant un risque de collision pour l’aéronef ;

   - détermination, pour chaque localisation dudit ensemble, d’un point limite de décision (52, 53, 54) relative au déclenchement d’une manœuvre d’évitement associé à ladite localisation, par application d’une règle de détermination d’un point limite associé à ladite localisation ;

   ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape de segmentation de la route en un ensemble de N tronçons de route (TRT, TR2, TR3), avec N >2 et en ce que la règle de détermination d’un point limite associé à une localisation dudit ensemble est fonction du tronçon de route dans lequel la localisation associée dudit ensemble se situe.
2. 2, - Procédé selon la revendication 1, selon lequel la règle de détermination d’un point limite (52, 53, 54) associé à une localisation dudit ensemble qui se situe dans un premier tronçon (TR1) dudit ensemble de tronçons comprend l’application, relativement à ladite localisation, d’un premier profil vertical prédéfini (41), et la règle de détermination d’un point limite associé à une localisation dudit ensemble qui se situe dans un deuxième tronçon (TR2) dudit ensemble de tronçons et distinct du premier tronçon comprend l’application, relativement à ladite localisation dudit ensemble, d’un deuxième profil vertical prédéfini (42) distinct du premier profil vertical.
3. 3, - Procédé selon la revendication 1 ou 2, selon lequel un premier tronçon (TR1) de l’ensemble des tronçons s’étend depuis la position courante de l’aéronef et jusqu’au moins le point le plus éloigné de l’aéronef sur la route prévisionnelle qui se situe dans le champ de détection d’un dispositif de surveillance embarqué en vol proposant des manœuvres anticollisions.
4. 4, - Procédé selon les revendications 2 et 3, selon lequel le premier profil vertical (41) correspond à un profil vertical de type manœuvre évasive TAWS.
5. 5. - Procédé selon la revendication 4, selon lequel le deuxième tronçon (TR2) s’étend à partir de l’extrémité du premier tronçon (TR1) distante de l’aéronef, et le deuxième profil vertical (42) comprend un premier segment de droite suivant la route (420) et un deuxième segment de droite (421) correspondant à une pente supérieure à celle du premier segment de droite.
6. 6. - Procédé selon la revendication 5, selon lequel un troisième tronçon (TR3) de l’ensemble des tronçons s’étend à partir de l’extrémité du deuxième tronçon (TR2) distante du premier tronçon (TR1), et la règle de détermination d’un point limite associé à une localisation dudit ensemble qui se situe dans un troisième tronçon comprend l’application, relativement audit point dudit ensemble, d’un troisième profil (44) correspondant à un unique segment de droite de pente calculée en fonction de la pente de la route prévisionnelle sur le troisième tronçon.
7. 7. - Programme d’ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en œuvre un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
8. 8. - Dispositif de détermination de point(s) limite(s) de décision relative au déclenchement d’une manœuvre d’évitement par un aéronef, comprenant :

   - un premier bloc adapté pour obtenir une route prévisionnelle de l’aéronef et un ensemble de localisations sur ladite route présentant un risque de collision pour l’aéronef ;

   - un deuxième bloc adapté pour déterminer, pour chaque localisation dudit ensemble, un point limite de décision (52, 53, 54) relative au déclenchement d’une manœuvre d’évitement associé à ladite localisation, par application d’une règle ;

   ledit dispositif étant caractérisé en ce qu’il est adapté pour segmenter la route en un ensemble de N tronçons de route (TR1, TR2, TR3), avec N >2 et en ce que la règle de détermination d’un point limite associé à une localisation dudit ensemble est fonction du tronçon de route dans lequel la localisation associée dudit ensemble se situe.
9. 9. - Dispositif de détermination de point(s) limite(s) de décision selon la revendication 8, dans lequel la règle de détermination d’un point limite (52, 53, 54) associé à une localisation dudit ensemble qui se situe dans un premier tronçon (TR1) dudit ensemble de tronçons comprend l’application, relativement à ladite localisation, d’un premier profil vertical prédéfini (41), et la règle de détermination d’un point limite associé à une localisation dudit ensemble qui se situe dans un deuxième tronçon (TR2) dudit ensemble de tronçons et distinct du premier tronçon comprend l’application, relativement à ladite localisation dudit ensemble, d’un deuxième profil vertical prédéfini (42) distinct du premier profil vertical.

   5 10.- Dispositif de détermination de point(s) limite(s) de décision selon la revendication 8 ou 9, dans lequel un premier tronçon (TR1) de l’ensemble des tronçons s’étend depuis la position courante de l’aéronef et jusqu’au moins le point le plus éloigné de l’aéronef sur la route prévisionnelle qui se situe dans le champ de détection d’un dispositif de surveillance embarqué en vol proposant des manœuvres anticollisions.