FR3086404A1 - Procede de construction d'une trajectoire de rejointe d'un point mobile, procede de rejointe d'un point mobile, produit programme d'ordinateur et module associes - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé (100) de construction d'une trajectoire de rejointe d'un point mobile comportant les étapes d'acquisition (110) d'un premier vecteur d'état définissant la position de l'aéronef à l'instant t0, d'acquisition (120) d'un deuxième vecteur d'état définissant la position du point mobile à chaque instant t postérieur à l'instant t0, de détermination (130) pour chaque position du point mobile d'une trajectoire élémentaire de rejointe de cette position du point mobile à partir de la position de l'aéronef définie par le premier vecteur d'état à l'instant t0 avec un temps de capture Tt correspondant au temps du vol de l'aéronef sur cette trajectoire, et de détermination (140) d'une trajectoire telle que son temps de capture Tt soit sensiblement égal au temps écoulé entre l'instant t associé à cette trajectoire et l'instant t0.
Description
Procédé de construction d’une trajectoire de rejointe d’un point mobile, procédé de rejointe d’un point mobile, produit programme d'ordinateur et module associés
La présente invention concerne un procédé de construction d’une trajectoire de rejointe d’un point mobile.
La présente invention concerne également un procédé de rejointe d’un point mobile, un produit programme d'ordinateur et un module associés.
L’invention s’inscrit plus particulièrement dans le cadre d’un système de navigation par aéronef tel que par exemple le système de gestion du vol. Une fonction typique d’un tel système est de permettre à l’aéronef la rejointe directe d’un point fixe. Or, pour des missions particulières (surveillance maritime, rejointe de navire, appontage, ravitaillement en sol, suivi et séparation relativement à un autre aéronef, rejointe d’un point mobile terrestre, etc...), il peut être nécessaire de proposer une telle fonction élargie aux points mobiles, c’est-à-dire aux points dont la position évolue dans le temps.
Dans l’état de la technique, le problème de rejointe d’un point mobile était abordé en utilisant l’une des deux techniques expliquées ci-dessous.
Selon une première technique, la rejointe d’un point mobile s’effectue par l’emploi indirect de la fonction du système de gestion du vol de rejointe directe d’un point fixe avec mise à jour régulière sur la nouvelle position du point mobile.
Cette technique comporte le principal défaut de ne pas proposer une trajectoire optimale de rejointe ce qui peut rallonger le temps de rejointe et conduire à la surconsommation. De plus, selon cette technique, il n’est pas possible de déterminer en avance le point de rejointe et il n’est donc pas possible d’anticiper la suite des opérations.
Selon une deuxième technique, la rejointe d’un point mobile s’effectue empiriquement de manière manuelle par l’équipage ou l’opérateur selon son expérience des situations opérationnelles.
Bien que pouvant être efficace, cette solution ne garantit pas d’être optimale. Elle est en effet fortement dépendante de la formation et de l’expérience de l’équipage ou de l’opérateur et reste une charge de travail supplémentaire. De plus, sans mise en œuvre au sein du système de gestion du vol, cette technique ne permet pas à l’équipage ou à l’opérateur de s’appuyer sur des capacités de ce système comme par exemple l’affichage ou le guidage automatique.
La présente invention permet de résoudre le problème de rejointe d’un point mobile en proposant une trajectoire de rejointe optimale et prévisible, et cela sans augmenter la charge de travail de l’équipage ou de l’opérateur.
À cet effet, l’invention a pour objet un procédé de construction d’une trajectoire de rejointe d’un point mobile dans l’espace par un aéronef, comportant les étapes suivantes :
- acquisition d’un premier vecteur d’état définissant la position de l’aéronef et son vecteur vitesse à l’instant t0 ;
- acquisition d’un deuxième vecteur d’état définissant la position du point mobile et son vecteur vitesse à chaque instant t postérieur à l’instant t0, l’ensemble des positions successives du point mobile à des différents instants t formant une trajectoire du point mobile ;
- détermination pour chaque position du point mobile définie par le deuxième vecteur d’état à un instant t, d’une trajectoire élémentaire de rejointe de cette position du point mobile à partir de la position et du vecteur vitesse de l’aéronef définis par le premier vecteur d’état à l’instant t0 avec un temps de capture Tt correspondant au temps du vol de l’aéronef sur cette trajectoire, chaque trajectoire élémentaire de rejointe étant associée alors à un instant t ;
- parmi l’ensemble des trajectoires élémentaires de rejointe, détermination d’une trajectoire, dite trajectoire effective de rejointe, telle que son temps de capture Tt soit sensiblement égal au temps écoulé entre l’instant t associé à cette trajectoire et l’instant t0, ce temps de capture étant dit temps de rencontre.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le procédé de construction comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- chaque trajectoire élémentaire de rejointe respecte une pluralité de contraintes de capture de la trajectoire du point mobile, chaque contrainte de capture étant avantageusement choisie dans le groupe consistant en :
- cap de capture prédéterminé ;
- vitesse de capture prédéterminée ;
- altitude de capture prédéterminée ;
- type de capture prédéterminé ;
- vecteur de capture prédéterminé ;
- temps de capture prédéterminé ;
- zone de capture prédéterminée ;
- l’ensemble des trajectoires élémentaires de rejointe définissent une fonction de temps de capture associant à chaque instant t associé à l’une de ces trajectoires élémentaires de rejointe, un temps de capture Tt correspondant à cette trajectoire élémentaire de rejointe ;
- le temps de rencontre est déterminé de manière itérative à partir de la fonction de temps de capture ; et
- lorsque le point mobile se déplace selon une trajectoire rectiligne et une vitesse constante et lorsque chaque trajectoire élémentaire de rejointe présente un premier segment rectiligne suivi d’un deuxième segment de rejointe de la trajectoire du point mobile selon un vecteur de capture prédéterminé à vitesse constante, le temps de rencontre est déterminée selon la relation suivante :
ftSPD'.R'y- + R'2 (T AS2 - SPD'2) + SPD'.R'
- tinbnd + TAS2 _ spD,2 avec
SPD' = SPD - W,
R' = R- INBND + SPD tinbnd, tinbnd = INBD/GSinbnd
OÙ
T est le temps de rencontre ;
R est un vecteur raccordant les postions de l’aéronef et du point mobile à l’instant to ;
R' est une norme du vecteur R' ;
SPD' est une norme du vecteur SPD' ;
SPD est le vecteur vitesse du point mobile ;
SPD est une norme du vecteur vitesse du point mobile ;
W est le vecteur vent ;
INBD est le vecteur de capture prédéterminé ;
INBD est une norme du vecteur de capture ;
GSinbd est la vitesse sol sur le deuxième segment de chaque trajectoire de rejointe ;
TAS est une norme d’un vecteur air de rejointe ;
SPD'. R' est un produit scalaire des vecteurs SPD' et R'.
L’invention a également pour objet un procédé de rejointe d’un point mobile dans l’espace par un aéronef, comportant les étapes suivantes :
- définition d’un point mobile ;
- détermination d’un premier vecteur d’état définissant la position de l’aéronef et son vecteur vitesse à l’instant t0 ;
- détermination d’un deuxième vecteur d’état définissant la position du point mobile et son vecteur vitesse à chaque l’instant t postérieur à l’instant t0 ;
- détermination d’une trajectoire effective de rejointe du point mobile tel que précédemment décrit ;
- asservissement de l’aéronef sur la trajectoire de rencontre.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le procédé de rejointe comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- les étapes de détermination du premier vecteur d’état, du deuxième vecteur d’état et de la trajectoire effective de rejointe sont réitérées plusieurs fois pour différents instants t0 ;
- une étape d’affichage de la trajectoire effective de rejointe ; et
- une étape d’alerte mise en œuvre lorsqu’aucune trajectoire effective de rejointe ne peut être déterminée.
L’invention a également pour objet un produit programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsque mises en œuvre par un équipement informatique, mettent en œuvre le procédé de construction d’une trajectoire de rejointe tel que défini précédemment.
L’invention a également pour objet un module de construction d’une trajectoire de rejointe d’un point mobile dans l’espace par un aéronef, comportant des moyens techniques configurés pour mettre en œuvre le procédé de construction d’une trajectoire de rejointe tel que défini précédemment.
Ces caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d’un système de gestion du vol d’un aéronef comportant notamment un module de construction d’une trajectoire de rejointe selon l’invention ;
- la figure 2 est un organigramme d’un procédé de construction d’une trajectoire de rejointe selon l’invention, le procédé de construction étant mis en œuvre par le module de construction de la figure 1 ;
- les figures 3 et 4 sont des vues schématiques illustrant la mise en œuvre du procédé de construction de la figure 2 ; et
- la figure 5 est un organigramme d’un procédé de rejointe d’un point mobile selon l’invention, le procédé de rejointe étant mis en œuvre par le système de gestion du vol de la figure 1.
Le système de gestion du vol 10 de la figure 1 est par exemple un système de type FMS (de l’anglais « Flight Management System ») permettant de planifier le vol d’un aéronef et de le guider lors de ce vol.
Ainsi, ce système de gestion du vol 10 est embarqué par exemple dans l’aéronef et est configurable à partir du cockpit de celui-ci.
Selon un autre exemple de réalisation, ce système de gestion du vol 10 est disposé au moins partiellement de manière distante de l’aéronef, par exemple dans une station au sol, et permet de mettre en œuvre ses fonctions de planification et/ou du guidage du vol de manière distante de l’aéronef.
De manière générale, dans l’ensemble du texte, on entend par aéronef tout engin volant pilotable par un équipage ou de manière autonome à partir de celui-ci (notamment le cas d’un avion) ou par un opérateur ou de manière autonome à distance (notamment le cas d’un drone).
De plus, selon différents modes de réalisation, le terme « pilote » employé par suite se réfère soit à l’un des membres de l’équipage pilotant l’aéronef à partir de celui-ci soit à l’opérateur pilotant l’aéronef à distance.
Selon différents exemples de réalisation, l’aéronef est apte à effectuer l’une des missions suivantes définies en relation avec un point mobile :
- la rejointe d’un navire ou d’un sous-marin en surveillance maritime (survol, observation, largage de bouées de surveillance, etc.) ;
- l’alignement sur un axe d’approche pour un appontage ;
- l’alignement sur un axe de ravitaillement en vol ;
- la mise en place du suivi d’un autre véhicule avec une séparation donnée ;
- la capture d’un point mobile terrestre (personne, véhicule) ;
- les opérations de sauvetage (en mer, au sol) ;
- la capture à une heure de rejointe imposée.
Dans ces exemples, le point mobile peut correspondre à l’objet d’intérêt même (navire, personne, véhicule, etc.) ou à un point virtuel situé à une distance prédéterminée de cet objet (par exemple dans le cas de suivi d’un autre véhicule avec une séparation donnée).
En référence à la figure 1, le système de gestion du vol 10 comprend un module de planification du vol 12, un module de guidage 13, un module de définition d’un point mobile 14, un module de modélisation 15 et un module de construction d’une trajectoire de rejointe 16.
Le module de planification du vol 12 est connu en soi. En particulier, il permet au pilote de planifier un vol en introduisant par exemple la destination, le temps d’arrivée, les points de cheminement, etc. Muni de ces données, le module de planification du vol 12 permet de construire une trajectoire globale de l’aéronef.
Le module de planification du vol 12 est par exemple relié à une interface hommemachine 20 permettant au pilote d’introduire les données précitées et d’afficher par exemple la trajectoire globale de l’aéronef construite à partir de ces données.
Le module de guidage 13 permet de commander différents systèmes aéronautiques pour guider l’aéronef au moins en partie de manière autonome selon la trajectoire construite par le module de planification du vol 12 ou selon une trajectoire de rejointe construite par le module 16 comme cela sera expliqué par la suite.
Pour ce faire, le module de guidage 13 est apte à déterminer à tout instant t la position de l’aéronef et son vecteur vitesse en utilisant notamment des informations fournies par des capteurs et des instruments de mesure externes.
Dans la suite de la description, on entend par « premier vecteur d’état » à l’instant t, un vecteur formé par la position de l’aéronef et son vecteur vitesse à cet instant t. Ce premier vecteur d’état sera dénoté par la suite par la référence PA(t).
Le module de définition d’un point mobile 14 permet de définir un point mobile à rejoindre.
Un tel point mobile est défini par exemple en fonction de la mission effectuée par l’aéronef de manière manuelle par la saisie de sa position et de son vecteur vitesse à un instant donné.
Cette saisie est effectuée par exemple par le pilote via l’interface homme-machine 20 et peut comprendre en outre d’autres informations relatives au point mobile, comme par exemple un type particulier de sa trajectoire (rectiligne, circulaire, etc.).
Selon un autre exemple de réalisation, un tel point mobile est défini de manière automatique en exploitant par exemple des données fournies par un système d’observation externe.
Ce système d’observation présente par exemple un radar, un capteur, une caméra, un moyen de télémesure ou alors une combinaison de ces dispositifs.
Selon un exemple de réalisation, défini de manière manuelle ou automatique, la position du point mobile est ensuite redéfinie en utilisant des données fournies en temps réel ou selon des intervalles prédéterminés par un système d’observation externe tel que défini ci-dessus.
Le module de modélisation 15 permet de modéliser la trajectoire future du point mobile défini par le module 14.
En particulier, le module de modélisation 15 permet de construire un deuxième vecteur d’état définissant la position du point mobile et son vecteur vitesse à chaque futur instant t.
Ce deuxième vecteur d’état est construit à partir de l’ensemble des données 5 disponibles sur le point mobile et fournies par le module 14.
Ainsi, par exemple, lorsque le point mobile est défini en tant qu’un point se déplaçant suivant une trajectoire rectiligne avec une vitesse constante, le deuxième vecteur d’état est déterminé par la vitesse initiale du point mobile et par sa position évoluant proportionnellement avec cette vitesse.
Lorsque le point mobile se déplace selon une trajectoire curviligne et/ou avec une vitesse variable, le deuxième vecteur d’état est défini en extrapolant ses vitesses et/ou ses positions observées. Ce deuxième vecteur d’état est par exemple régulièrement mis à jour en exploitant les données fournies par un système d’observation externe tel que défini précédemment.
Bien entendu, d’autres méthodes de prédiction de la trajectoire du point mobile connues en soi dans l’état de la technique, peuvent être utilisées.
Par la suite, le deuxième vecteur d’état sera dénoté par la référence PM(t).
Le module de construction d’une trajectoire de rejointe 16 permet de construire une trajectoire de rejointe du point mobile en mettant en œuvre un procédé 100 de 20 construction d’une trajectoire de rejointe expliqué en détail par la suite.
En outre, ce module de construction 16 permet de construire une telle trajectoire en fonction d’une pluralité de contraintes, notamment de contraintes de capture relatives à la manière de rejointe du point mobile.
Ainsi, par exemple, chaque contrainte de capture est choisie dans le groupe 25 consistant en :
- cap de capture prédéterminé ;
- vitesse de capture prédéterminée ;
- altitude de capture prédéterminée ;
- type de capture prédéterminé ;
- vecteur de capture prédéterminé ;
- temps de capture prédéterminé ;
- zone de capture prédéterminée.
Ces contraintes sont par exemple déterminées manuellement par le pilote en fonction du point mobile choisi ou de manière automatique en fonction de ce point.
Selon un exemple de réalisation, chacun des modules 12 à 16 précités se présente sous la forme d’un logiciel stocké dans une mémoire du système 10 et mis en œuvre par un processeur de ce système.
Selon un autre exemple de réalisation, au moins l’un de ces modules 12 à 16 se présente au moins partiellement sous la forme d’un circuit logique programmable par exemple de type FPGA (de l’anglais « Field-programmable Gate Array »).
Le procédé 100 de construction d’une trajectoire de rejointe mis en œuvre par le module de construction 16 sera désormais expliqué en référence à la figure 2 présentant un organigramme de ses étapes.
Initialement, il est supposé qu’un point mobile est défini par le module 14 à un instant initial t0 et sa trajectoire future est modélisée par le module 15.
Lors de l’étape 110, le module de construction 16 acquiert le premier vecteur d’état définissant la position de l’aéronef et son vecteur vitesse à l’instant t0. Autrement dit, lors de cette étape, le module de construction 16 acquiert le vecteur PA(t0) issu par exemple, comme indiqué précédemment, du module de guidage 13.
Lors de l’étape suivante 120, le module de construction 16 acquiert le deuxième vecteur d’état définissant la position du point mobile et son vecteur vitesse à chaque instant t postérieur à l’instant t0. Autrement dit, lors de cette étape, le module de construction 16 acquiert le vecteur PM(t),t > t0. Ce vecteur définit alors la future trajectoire du point mobile prédite par le module de modélisation 15.
Lors de l’étape suivante 130, le module de construction 16 détermine une trajectoire élémentaire de rejointe pour chaque position du point mobile définie par le deuxième vecteur d’état PM(t) à un instant t, à partir de la position et du vecteur vitesse de l’aéronef définis par le premier vecteur d’état PA(to) à l’instant t0.
Chaque trajectoire élémentaire de rejointe est définie selon des méthodes connues en soi permettant de rejoindre un point fixe. En effet, chaque position du point mobile définie par le deuxième vecteur d’état PM(t) à un instant t présente un point fixe.
Chaque trajectoire élémentaire de rejointe est associée alors à un instant t définissant la position du point mobile dans le point de rejointe de sa trajectoire.
Par ailleurs, chaque trajectoire élémentaire de rejointe définit un temps de capture Tt correspondant au temps du vol de l’aéronef sur cette trajectoire.
Autrement dit, l’ensemble des trajectoires élémentaires de rejointe définissent pour chaque instant t un temps de capture Tt. Le temps de capture Tt se présente donc sous la forme d’une fonction des instants t différents. Cette fonction est appelée par la suite fonction de temps de capture.
Éventuellement, lorsqu’une ou plusieurs contraintes de capture sont définies, chaque trajectoire élémentaire de rejointe est déterminée en fonction de ces contraintes également selon des méthodes connues en soi.
Lors de l’étape 140 suivante, le module de construction 16 détermine parmi l’ensemble des trajectoires élémentaires de rejointe, une trajectoire, dite trajectoire effective de rejointe, telle que son temps de capture Tt soit égal sensiblement au temps écoulé entre l’instant t associé à cette trajectoire et l’instant t0. Le temps de capture Tt de la trajectoire effective de rejointe est dit par la suite temps de rencontre et dénoté par la référence T.
Autrement dit, lors de cette étape 140, le module de construction 16 détermine une trajectoire élémentaire de rejointe pour laquelle Tt=t-t0, c’est-à-dire le temps de capture Tt de laquelle est sensiblement égal au temps écoulé entre l’instant t associé à cette trajectoire élémentaire et l’instant t0.
La trajectoire effective de rejointe permet donc de rejoindre effectivement le point mobile et non seulement la trajectoire de ce point comme cela est le cas de chaque trajectoire élémentaire de rejointe.
Un exemple de mise en œuvre de cette étape 140 est illustré sur la figure 3.
En particulier, cette figure 3 illustre le vecteur vitesse de l’aéronef défini par le premier vecteur d’état PA(t0) à l’instant t0 ainsi que la trajectoire du point mobile définie par le deuxième vecteur d’état PAf(t) et deux vecteurs vitesse de ce point mobile aux instants t0 et t0+T.
La figure 3 illustre par ailleurs deux trajectoires élémentaires de rejointe déterminées lors de l’étape 130 précédente et dénotées par les références Τη et Tr2.
La trajectoire Τη intersecte la trajectoire du point mobile dans la position du point mobile définie par le deuxième vecteur d’état PMÇtj) à l’instant fi. Cette trajectoire Τη est donc associée à l’instant fi.
La trajectoire Tr2 intersecte la trajectoire du point mobile dans la position du point mobile définie par le deuxième vecteur d’état PM(T) à l’instant t0+t’ où t’ est égal à T. La trajectoire Tr2 est donc déterminée lors de l’étape 140 en tant qu’une trajectoire effective de rejointe.
Selon un exemple de réalisation avantageux de l’invention, l’étape 140 est mise en œuvre de manières différentes en fonction du type de la trajectoire du point mobile et des trajectoires élémentaires de rejointe.
Ainsi, par exemple, lorsque le point mobile se déplace selon une trajectoire rectiligne avec une vitesse constante et lorsque chaque trajectoire de rejointe présente un premier segment rectiligne suivi d’un deuxième segment de rejointe de la trajectoire du point mobile selon un vecteur de capture prédéterminé à vitesse constante, la trajectoire effective de rejointe peut être trouvée en utilisant la relation suivante :
(TAS + W)(T - tlnhnJ + INBND = R + SPD. T où
T est le temps de rencontre ;
TAS est un vecteur air de rejointe ;
W est le vecteur vent ;
tinbnd est Ιθ temps de vol sur le deuxième segment de rejointe ;
INBD est le vecteur de capture prédéterminé ;
R est le vecteur raccordant les postions de l’aéronef et du point mobile à l’instant t0; et
SPD est le vecteur vitesse du point mobile.
Cette relation est obtenue de l’égalité vectorielle illustrée sur la figure 4.
Le temps de rencontre T peut être ainsi obtenu en utilisant la formule suivante :
T ~ tinbnd y/(SPD'. R')2 + R'2 (T AS2 — SPD'2) + SPD'. R'
TAS2-SPD'2 avec
SPD' = SPD - W,
R' = R- INBND + SPD tinbnd, t-inbnd = I N B D / G S inbnd
OÙ
R' est une norme du vecteur R' ;
SPD' est une norme du vecteur SPD' ;
SPD est une norme du vecteur SPD ;
INBD est une norme du vecteur de capture ;
GSinbd est la vitesse sol sur le deuxième segment de chaque trajectoire de rejointe ;
TAS est une norme du vecteur TAS ;
SPD'. R' est un produit scalaire des vecteurs SPD' et R'.
Cette dernière formule signifie par ailleurs que lorsque TAS2— SPD'2 <0 la rejointe n’est pas possible.
En outre cette formule reste applicable quand chaque trajectoire de rejointe présente uniquement un premier segment rectiligne, c’est-à-dire lorsque le vecteur de capture prédéterminé INBD est sensiblement nul.
Lorsque la trajectoire du point mobile et/ou les trajectoires élémentaires de rejointe présentent des trajectoires curvilignes et/ou la vitesse de déplacement du point mobile n’est pas constante, la trajectoire effective de rejointe est déterminée en résolvant numériquement l’équation Tt=t-t0 et en utilisant donc la fonction de temps de capture définie précédemment.
Pour ce faire, le module de construction 16 applique par exemple une méthode numérique itérative connue en soi telle que la méthode de solution par dichotomie ou la méthode régula falsi. Une première itération d’une telle méthode est par exemple effectuée à partir des valeurs fi et t2 prédéterminées.
Bien entendu, cette dernière technique peut être également utilisée lorsque le point mobile se déplace selon une trajectoire rectiligne avec une vitesse constante et lorsque chaque trajectoire de rejointe présente un ou plusieurs segments rectilignes.
Un procédé 200 de rejointe d’un point mobile par l’aéronef mis en œuvre par le système de gestion du vol 10 sera désormais expliqué en référence à la figure 5 illustrant un organigramme de ses étapes.
Initialement, l’aéronef est en vol et aucun point mobile n’est encore défini.
Lors de l’étape 210, le système 10 définit un point mobile à rejoindre.
Comme expliqué précédemment, ce point mobile est défini par le module 14 suite à une saisie manuelle du pilote ou alors automatiquement par ce module.
Éventuellement, lors de cette étape, le pilote saisit par exemple via l’interface homme-machine 20 d’autres informations relatives au point mobile ainsi que des contraintes de capture.
Comme dit précédemment, ces contraintes de capture peuvent aussi être déterminées automatiquement par le module 14.
Puis, lors de l’étape 220, le module de guidage 13 détermine un premier vecteur d’état définissant la position de l’aéronef et son vecteur vitesse à l’instant t0 correspondant par exemple à l’instant courant.
Puis, lors de l’étape 230, le module de modélisation 15 définit un deuxième vecteur d’état définissant la position du point mobile et son vecteur vitesse à chaque l’instant t postérieur à l’instant t0.
Puis, lors de l’étape 240, le module de construction 16 détermine une trajectoire effective de rejointe en mettant en œuvre le procédé 100 de construction expliqué précédemment.
Lorsqu’il n’est pas possible de déterminer une telle trajectoire de rejointe en respectant toutes les contraintes, le module de construction 16 émet une alerte au pilote via par exemple l’interface homme-machine 20, lors de l’étape 250.
Selon un exemple de réalisation, lors de cette étape 250, le pilote a une possibilité de redéfinir le point mobile et/ou les contraintes de capture associées en mettant en œuvre à nouveau le procédé 200.
Lorsqu’une trajectoire effective de rejointe a pu être déterminée, cette trajectoire est par exemple affichée au pilote, lors de l’étape 260, via l’interface homme-machine 20, éventuellement avec d’autres informations relatives à cette trajectoire comme par exemple le temps de capture Tt associé.
Éventuellement après une validation faite par le pilote, lors de l’étape 270, la trajectoire effective de rejointe est transmise au module de guidage 13 qui s’asservit sur cette trajectoire pour guider l’aéronef.
Selon un exemple de réalisation, les étapes 210 à 240 sont réitérées plusieurs fois pour différents instants t0. Cela est fait notamment lorsque de nouvelles informations relatives au point mobile ont été obtenues, comme par exemple sa position et sa vitesse actualisées.
On conçoit alors que l’invention présente un certain nombre d’avantages.
L’invention permet en effet de construire une trajectoire de rejointe d’un point mobile tout en respectant des contraintes de capture liées à ce point.
En outre, cette trajectoire est optimale car elle est choisie parmi une pluralité de trajectoires élémentaires obtenues incluant des points fixes selon des méthodes conventionnelles.
L’invention permet également à l’aéronef de s’asservir sur la trajectoire déterminée en diminuant ainsi la charge de travail du pilote.
Claims (10)
1, -Procédé (100) de construction d’une trajectoire de rejointe d’un point mobile dans l’espace par un aéronef, comportant les étapes suivantes :
- acquisition (110) d’un premier vecteur d’état (PA(t)) définissant la position de l’aéronef et son vecteur vitesse à l’instant t0 ;
- acquisition (120) d’un deuxième vecteur d’état (PAf(t)) définissant la position du point mobile et son vecteur vitesse à chaque instant t postérieur à l’instant t0, l’ensemble des positions successives du point mobile à des différents instants t formant une trajectoire du point mobile ;
- détermination (130) pour chaque position du point mobile définie par le deuxième vecteur d’état (PM(t)) à un instant t, d’une trajectoire élémentaire de rejointe de cette position du point mobile à partir de la position et du vecteur vitesse de l’aéronef définis par le premier vecteur d’état (PA(t)) à l’instant toavec un temps de capture Tt correspondant au temps du vol de l’aéronef sur cette trajectoire, chaque trajectoire élémentaire de rejointe étant associée alors à un instant t ;
- parmi l’ensemble des trajectoires élémentaires de rejointe, détermination (140) d’une trajectoire, dite trajectoire effective de rejointe, telle que son temps de capture Tt soit sensiblement égal au temps écoulé entre l’instant t associé à cette trajectoire et l’instant t0, ce temps de capture étant dit temps de rencontre.
2, - Procédé (100) selon la revendication 1, dans lequel chaque trajectoire élémentaire de rejointe respecte une pluralité de contraintes de capture de la trajectoire du point mobile, chaque contrainte de capture étant avantageusement choisie dans le groupe consistant en :
- cap de capture prédéterminé ;
- vitesse de capture prédéterminée ;
- altitude de capture prédéterminée ;
- type de capture prédéterminé ;
- vecteur de capture prédéterminé ;
- temps de capture prédéterminé ;
- zone de capture prédéterminée.
3, - Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
- l’ensemble des trajectoires élémentaires de rejointe définissent une fonction de temps de capture associant à chaque instant t associé à l’une de ces trajectoires élémentaires de rejointe, un temps de capture Tt correspondant à cette trajectoire élémentaire de rejointe ;
- le temps de rencontre est déterminé de manière itérative à partir de la fonction de temps de capture.
4,- Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lorsque le point mobile se déplace selon une trajectoire rectiligne et une vitesse constante et lorsque chaque trajectoire élémentaire de rejointe présente un premier segment rectiligne suivi d’un deuxième segment de rejointe de la trajectoire du point mobile selon un vecteur de capture prédéterminé à vitesse constante, le temps de rencontre est déterminée selon la relation suivante :
y/(SPD'.R')2 + R'2(TAS2 — SPD'2) + SPD .R' T — tinbnd 1
TAS2 — SPD'2 avec
SPD' = SPD - W,
R' = R- INBND + SPD tinbnd, tinbnd = 1N R D / h Sinbnd où
T est le temps de rencontre ;
R est un vecteur raccordant les postions de l’aéronef et du point mobile à l’instant to ;
R' est une norme du vecteur R' ;
SPD' est une norme du vecteur SPD' ;
SPD est le vecteur vitesse du point mobile ;
SPD est une norme du vecteur vitesse du point mobile ;
W est le vecteur vent ;
IN BD est le vecteur de capture prédéterminé ;
INBD est une norme du vecteur de capture ;
GSinbd est la vitesse sol sur le deuxième segment de chaque trajectoire de rejointe ;
TAS est une norme d’un vecteur air de rejointe ;
S PD'. R' est un produit scalaire des vecteurs SPD' et R'.
5. - Procédé (200) de rejointe d’un point mobile dans l’espace par un aéronef, comportant les étapes suivantes :
- définition (210) d’un point mobile ;
- détermination (220) d’un premier vecteur d’état (PA(t)) définissant la position de l’aéronef et son vecteur vitesse à l’instant t0 ;
- détermination (230) d’un deuxième vecteur d’état (PM(t)) définissant la position du point mobile et son vecteur vitesse à chaque l’instant t postérieur à l’instant t0 ;
- détermination (240) d’une trajectoire effective de rejointe du point mobile selon le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 ;
- asservissement (270) de l’aéronef sur la trajectoire de rencontre.
6. - Procédé (200) selon la revendication 5, dans lequel les étapes de détermination du premier vecteur d’état (220), du deuxième vecteur d’état (230) et de la trajectoire effective de rejointe (240) sont réitérées plusieurs fois pour différents instants to·
7. - Procédé (200) selon la revendication 5 ou 6, comportant en outre une étape (260) d’affichage de la trajectoire effective de rejointe.
8. - Procédé (200) selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, comportant en outre une étape (250) d’alerte mise en œuvre lorsqu’aucune trajectoire effective de rejointe ne peut être déterminée.
9. - Produit programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsque mises en œuvre par un équipement informatique, mettent en œuvre le procédé (100) de construction d’une trajectoire de rejointe selon l’une quelconque des revendications 1 à 4.
10. - Module (16) de construction d’une trajectoire de rejointe d’un point mobile dans l’espace par un aéronef, comportant des moyens techniques configurés pour mettre en œuvre le procédé (100) de construction d’une trajectoire de rejointe selon l’une quelconque des revendications 1 à 4.
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