FR3090174A1 - Procede d’optimisation d’un plan de vol - Google Patents

Abstract

Procédé d’optimisation d’un plan de vol constitué d’une route aérienne pour un aéronef d’une flotte d’aéronefs, chaque aéronef étant adapté pour enregistrer des données de vol, le procédé comprenant une étape préliminaire d’apprentissage d’un réseau de routes aériennes propres à la flotte d’aéronefs, le procédé comprenant une étape de déterminer, en fonction des données de vol, un modèle de consommation de carburant propre à l’aéronef, le procédé comprenant les étapes ultérieures de : - collecter des données météorologiques associées à l’environnement de l’aéronef, et, - déterminer, en fonction d’une position actuelle de l’aéronef, des conditions de vol de l’aéronef, de la route aérienne prédéfinie, du modèle de consommation de l’aéronef, des conditions météorologiques et des routes aériennes optimales précédemment définies, un plan de vol optimisé permettant de rejoindre le point de cheminement de destination. Fig. 3

Description

Description

Titre de l’invention : PROCEDE D’OPTIMISATION D’UN PLAN DE VOL

Domaine technique

[0001] La présente invention concerne le domaine de l’aéronautique, et plus particulièrement un procédé d’optimisation d’un plan de vol.

Technique antérieure

[0002] Avant chaque vol d’un aéronef, c’est à dire avant le décollage de l’aéronef de son aéroport d’origine pour rejoindre un aéroport de destination, les pilotes de l’aéronef doivent préparer ce vol afin d’adapter l’aéronef et les paramètres du vol aux conditions du jour (conditions météorologiques, chargement de l’aéronef, etc.).

[0003] Un point important de cette préparation est la détermination de la quantité de carburant que l’aéronef doit embarquer pour réaliser le vol. La quantité de carburant à embarquer correspond à la prévision de quantité de carburant qui sera consommée durant le vol additionnée de différentes réserves de carburant destinées à assurer la sécurité du vol en cas d’imprévus (attente à l’aéroport d’arrivée, déroutement, mauvaises conditions météorologiques, etc.). Afin de déterminer la quantité de carburant à embarquer pour un vol, les pilotes utilisent généralement un logiciel fourni par le constructeur de l’aéronef.

[0004] Ce logiciel utilise entre autres comme paramètre d’entrée pour déterminer la quantité de carburant à embarquer une route aérienne permettant à l’aéronef de rejoindre son aéroport de destination à partir de son aéroport d’origine. Cette route aérienne est comprise dans un plan de vol («flight plan » ou « operational flight plan » en anglais). Cette route aérienne est définie (ou planifiée) en fonction de différents paramètres dont l’origine, la destination et les conditions météorologiques disponibles lors de son élaboration. Le logiciel utilise aussi des paramètres dépendant du type de l’aéronef et de sa configuration, ainsi que des paramètres dépendant des conditions météorologiques disponibles. Ainsi, à partir du type de l’aéronef, le logiciel utilise un modèle de consommation du carburant généralement fourni par le constructeur de l’aéronef (« SCAP module » pour « standard computerized airplane performance module » en anglais). Ledit modèle donne une consommation de l’aéronef pour chaque phase d’un vol (roulage au départ, décollage, montée, croisière, descente, approche, atterrissage et roulage à l’arrivée).

[0005] Cependant, les pilotes d’un aéronef peuvent décider lors du vol de modifier le plan de vol suivi. Ce choix est fréquemment dicté par l’évolution des conditions météorologiques entre le moment d’émission du plan de vol, comprenant une route aérienne prévisionnelle, et le vol en lui-même. En effet, il s’écoule parfois jusqu’à plusieurs heures entre l’élaboration du plan de vol et le décollage de l’aéronef. Les pilotes peuvent donc, en fonction des conditions réelles du vol, particulièrement en fonction des conditions météorologiques rencontrées, choisir de :

[0006] - dévier de la route aérienne prévisionnelle, par exemple afin d’éviter un phénomène météorologique ;

[0007] - augmenter la vitesse de l’aéronef pour essayer de rattraper un éventuel retard ;

[0008] - réduire la vitesse de l’aéronef pour éviter un temps d’attente à l’arrivée en cas de congestion de l’aéroport de destination.

[0009] Aujourd’hui, les pilotes ne peuvent compter que sur leur expérience pour prendre ces décisions. Ils ne disposent pas d’outils permettant de proposer une route aérienne optimisée en fonction de la route aérienne prévisionnelle. La présente invention propose un système permettant d’optimiser un plan de vol selon un critère donné : réduire la consommation en proposant des routes directes ou réduire le temps passé en vol en adaptant la vitesse de l’aéronef. Possiblement, un plan de vol peut être optimisé selon un autre critère (par exemple éviter des phénomènes météorologiques, éviter certaines zones géographiques, etc.) Il est possible d’optimiser un plan de vol en prenant en compte plusieurs critères d’optimisation, les différents critères sont alors priorisés ou pondérés. En particulier, les pilotes n’ont pas d’outils permettant de générer des recommandations de route alternatives permettant de s’adapter aux conditions du vol, particulièrement aux conditions météorologiques. L’objectif de l’optimisation du plan de vol peut être de réduire le temps de vol à consommation égale, ou bien de réduire plus globalement la consommation lors du vol de l’aéronef.

[0010] Plus globalement, en raisons de paramètres imprévisibles lors d’un vol, particulièrement les conditions météorologiques, l’heure d’arrivée d’un aéronef à sa destination peut varier. Un orage peut ainsi contraindre un pilote à dérouter son aéronef, ce qui induit un retard et possiblement une sur-consommation. Inversement, un vent particulièrement favorable peut faire gagner du temps sur le plan de vol initialement prévu. S’il n’est pas souhaitable d’arriver à destination en retard, pour des raisons évidentes, il n’est pas non plus souhaitable d’arriver en avance à destination puisque cela peut générer un temps d’attente tant qu’un créneau n’est pas disponible pour un atterrissage.

[0011] Il est donc nécessaire de proposer une solution permettant l’optimisation, possiblement en temps réel et dans un système embarqué utilisable directement par les pilotes d’un aéronef, d’une route aérienne prévisionnelle, en prenant en compte une première contrainte de réduction de la consommation, mais aussi possiblement une deuxième contrainte de temps de vol ou, dit autrement, une deuxième contrainte d’un horaire d’arrivée à destination.

Exposé de l’invention

[0012] L’invention concerne un procédé d’optimisation d’un plan de vol prédéfini constitué d’une route aérienne pour un aéronef d’une flotte d’aéronef, une route aérienne étant constituée d’une suite ordonnée de points de cheminement entre un point de cheminement d’origine et un point de cheminement de destination, chaque aéronef étant adapté pour enregistrer des données, dites données de vol, associées à l’utilisation dudit aéronef, le procédé comprenant une étape préliminaire d’apprentissage d’un réseau de routes aériennes propres à la flotte d’aéronefs, cette étape préliminaire comprenant les étapes de :

[0013] - collecter, pour chaque aéronef de la flotte, les données de vol enregistrées par ledit aéronef,

[0014] - enregistrer lesdites données de vol dans une base de données, chaque donnée de vol étant enregistrée en association avec un segment d’une route aérienne, un segment étant une portion de la route aérienne délimitée par deux points de cheminement consécutifs,

[0015] - déterminer, pour chaque segment de route aérienne de la base de données, une probabilité d’acceptation dudit segment et des indicateurs de performance en fonction des données de vol collectées,

[0016] - déterminer, pour chaque trajet d’une pluralité de trajets prédéterminés, chaque trajet prédéterminé étant défini par un point de cheminement d’origine et un point de cheminement de destination, une route aérienne optimale pour effectuer ledit trajet au moyen d’une méthode d’apprentissage automatique,

[0017] le procédé comprenant une étape de :

[0018] - déterminer, en fonction des données de vol, un modèle de consommation de carburant propre à l’aéronef,

[0019] le procédé comprenant les étapes ultérieures de :

[0020] - collecter des données météorologiques associées à l’environnement de l’aéronef, et,

[0021] - déterminer, en fonction d’une position actuelle de l’aéronef, des conditions de vol de l’aéronef, de la route aérienne prédéfinie, du modèle de consommation de l’aéronef, des conditions météorologiques et des routes aériennes optimales précédemment définies, un plan de vol optimisé permettant de rejoindre le point de cheminement de destination.

[0022] Selon un mode de réalisation complémentaire de l’invention, l’étape préliminaire d’apprentissage d’un réseau de routes aériennes propres à la flotte d’aéronefs comprend les étapes supplémentaires de :

[0023] - collecter des données dites données externes, lesdites données externes correspondant à une base de données de points de cheminement ou de routes poten4 tiellement utilisables, puis,

[0024] - déterminer un graphe, un sommet du graphe correspondant à un point de cheminement enregistré dans la base de données, une arête du graphe étant fonction de la probabilité d’acceptation et des indicateurs de performance du segment représenté par l’arête.

[0025] Selon un mode de réalisation complémentaire de l’invention, les étapes de collecter des données météorologiques associées à l’environnement de l’aéronef et ultérieures sont exécutées par un dispositif électronique embarqué dans l’aéronef et en temps réel.

[0026] L’invention concerne également un dispositif électronique adapté pour la mise en œuvre de tout ou partie des étapes du procédé objet de l’invention.

[0027] L’invention concerne également un système permettant une optimisation d’un plan de vol prédéfini d’un aéronef d’une flotte d’aéronef selon le procédé objet de l’invention, le système comprenant :

- un ou plusieurs dispositifs électroniques adaptés pour exécuter tout ou partie des étapes du procédé objet de l’invention.

[0028] L’invention concerne également un programme d’ordinateur, qui peut être stocké sur un support et/ou téléchargé d’un réseau de communication, afin d’être lu par un processeur d’un dispositif électronique. Ce programme d’ordinateur comprend des instructions pour implémenter tout ou partie des étapes du procédé d’optimisation d’un plan de vol pour un aéronef objet de l’invention, lorsque ledit programme est exécuté par le processeur.

[0029] L’invention concerne également un medium de stockage d’informations ou support d’enregistrement comprenant un tel programme d’ordinateur.

Brève description des dessins

[0030] Les caractéristiques de l’invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d’autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d’un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : [0031] [fig.l] illustre schématiquement une route aérienne prédéfinie entre un point de cheminement dit origine et un point de cheminement dit destination, la route aérienne prédéfinie comprenant une sélection ordonnée de points de cheminement parmi une pluralité de points de cheminement,

[0032] [fig.2] illustre schématiquement une route aérienne optimisée à partir de la route aérienne prédéfinie illustrée en Eig. 1 selon un mode de réalisation de l’invention, [0033] [fig.3] illustre schématiquement une architecture fonctionnelle d’un système permettant une optimisation d’un plan de vol prédéfini selon un mode de réalisation de l’invention, [0034] [fig.4] illustre schématiquement un procédé permettant une optimisation d’un plan de vol prédéfini selon un mode de réalisation de l’invention,

[0035] [fig.5] illustre schématiquement une architecture matérielle d’un système permettant une optimisation d’un plan de vol selon un mode de réalisation de l’invention.

[0036] EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION

[0037] Le procédé d’optimisation décrit dans le présent document peut être mis en œuvre pour une flotte d’aéronef, chaque aéronef étant adapté pour enregistrer des données dites données de vol lors de son utilisation. Lesdites données de vol peuvent être enregistrées dans des systèmes tels que des enregistreurs dits « QAR » (pour « quick access recorder » en anglais) ou bien des enregistreurs dits « DFDR » (pour « digital flight data recorder » en anglais), appelés plus familièrement « boîtes noires ». Les données de vol comprennent typiquement des données possiblement horodatées comme par exemple la position de l’aéronef (latitude, longitude, altitude), sa vitesse de vol relative (donnée par une sonde type « Pitot » par exemple) ou absolue (par rapport au sol, donnée par un capteur GPS par exemple), sa consommation instantanée et/ou moyenne, son cap, les conditions météorologiques rencontrées (ou réelles), etc.

[0038] La Fig. 1 illustre schématiquement une route aérienne prédéfinie 101 entre un point de cheminement dit origine WP1 et un point de cheminement dit destination WP 14, la route prédéfinie 101 comprenant une sélection ordonnée (ou liste ordonnée) de points de cheminement (WP1, WP5, WP9, WP10, WP14) parmi une pluralité de points de cheminement (WP1, ..., WP14) existants.

[0039] Dans cet exemple, le point de cheminement WP1 est typiquement un aéroport de départ d’un aéronef. De même, le point de cheminement WP 14 correspond typiquement à un aéroport de destination ou d’arrivée de l’aéronef.

[0040] Chaque point de cheminement WP1, ..., WP 14 (ou « waypoint » en anglais) est défini par exemple par ses coordonnées GPS (pour « Global Positioning System » en anglais), ou par toute autre cordonnée dans tout autre système de référence. Les cordonnées incluent typiquement deux ou trois paramètres, par exemple une latitude et une longitude ou bien une latitude, une longitude et une altitude. Si un point de cheminement est défini par une latitude et une longitude, alors un segment entre deux points de cheminement peut aussi être défini en plus par une altitude de vol lors du parcours du segment.

[0041] La route aérienne prédéfinie 101 est typiquement déterminée par la compagnie aérienne gérant l’aéronef lors d’une phase de préparation d’un vol de l’aéronef entre un aéroport de départ correspondant au point de cheminement WP1 et un aéroport de des tination correspondant au point de cheminement WP 14. La route aérienne prédéfinie 101 est typiquement déterminée à l’aide d’un logiciel comme décrit précédemment.

[0042] Le problème que se propose de résoudre la présente invention est l’optimisation d’un plan de vol et en particulier de la route aérienne 101 en fonction en particulier des conditions de vol de l’aéronef, comme par exemple les conditions météorologiques réellement rencontrées. Selon un mode de réalisation, l’invention permet aussi d’optimiser une route aérienne afin de maintenir une heure d’arrivée, c’est-à-dire compenser un retard ou une avance sur le temps de parcours initialement prévu.

[0043] Ainsi, la Fig. 2 illustre schématiquement une route optimisée 201 à partir de la route prédéfinie 101 illustrée en Lig. 1 selon un mode de réalisation de l’invention.

[0044] Dans cet exemple, la route aérienne prédéfinie 101 est modifiée - ou optimisée -, le point de cheminement WP 10 étant supprimé de la route aérienne et remplacé par les points de cheminement WP11 et WP 13. La route aérienne 201 ainsi déterminée peut être mieux adaptée par exemple aux conditions météorologiques rencontrées par l’aéronef au cours de son vol. La route aérienne 201 peut aussi être plus courte que la route aérienne 101, la planification initiale de la route aérienne 101 ayant négligé un passage par les points de cheminement WP11 et WP 13 pour diverses raisons (par exemple, survol soumis à autorisation ou parfois refusé au passage du point de cheminement WP11). Le procédé d’optimisation du plan de vol peut être exécuté à tout moment lors du vol de l’aéronef. Le procédé est avantageusement exécuté en temps réel afin de permettre une meilleure adaptation aux conditions extérieures rencontrées par l’aéronef, par exemple les conditions météorologiques.

[0045] La Fig. 3 illustre schématiquement une architecture fonctionnelle d’un système 300 permettant une optimisation d’un plan de vol prédéfini, par exemple la route aérienne prédéfinie 101, selon un mode de réalisation de l’invention.

[0046] Le module fonctionnel A 303 permet de collecter, pour chaque aéronef de la flotte, les données de vol enregistrées par ledit aéronef. Ainsi, le module fonctionnel A 303 peut interroger et/ou recevoir les données de vol en provenance de un ou plusieurs aéronefs d’une flotte d’aéronefs. Alternativement, le module fonctionnel A 303 peut collecter lesdites données d’une base de données dite intermédiaire collectant ellemême ces données de vol directement auprès des aéronefs de la flotte. La base de données 302 illustrée dans la Lig. 3 peut donc correspondre à l’une de la pluralité des bases de données embarquées dans chaque aéronef de la flotte, par exemple une base de données liée à un enregistreur dit « QAR » ou bien à un enregistreur dit « DFDR ». La base de données 302 peut aussi représenter une base de données intermédiaire permettant de collecter des données de vol des différents aéronefs de la flotte.

[0047] Ces données de vol de chaque aéronef de la flotte sont enregistrées dans une base de données. Chaque donnée de vol est enregistrée en association avec un segment d’une route aérienne. Un segment d’une route aérienne est une portion de la route aérienne délimitée par deux points de cheminement consécutifs. Dit autrement, les données de vol collectées sont enregistrées dans une base de données de manière à caractériser chaque segment des routes aériennes suivies par les aéronefs de la flotte. Ainsi, pour chaque segment de route aérienne, des données (ou indicateurs de performance) telles que la distance parcourue entre les deux points de cheminement (soit la longueur du segment), la durée du parcours du segment par chaque aéronef, la vitesse de trajet sur le segment, la consommation, l’altitude, les conditions météorologiques rencontrées, la dérive subie, etc. peuvent être enregistrées dans une base de données, en association avec le segment de route parcouru. Est aussi enregistrée, en association avec les données de vol, une probabilité que le segment de route aérienne soit accepté par le contrôle aérien. Cette probabilité peut être déduite des données de vol collectées en faisant un ratio entre les différentes routes aériennes suivies pour un trajet entre deux points de cheminement donnés. Ainsi, le module fonctionnel A 303 permet de construire, en collectant les données de vol des aéronefs de la flotte, une base de données des différentes routes aériennes utilisées par les aéronefs de la flotte. Dans cette base de données, chaque route aérienne est scindée en une pluralité de segments, chaque segment étant associé à des indicateurs de performance tels que la distance entre le point de cheminement d’origine du segment et le point de cheminement de destination du segment, une durée moyenne ou médiane de parcours du segment, une consommation moyenne ou médiane, une probabilité d’autorisation par un contrôle aérien de l’usage du segment.

[0048] Le module fonctionnel B 304 permet de collecter des données dites données externes, lesdites données externes correspondant à une base de données de points de cheminement ou de routes potentiellement utilisables par un aéronef, par exemple une base de données externe 301. Dit autrement, le module fonctionnel B 304 permet d’enrichir une base de données constituée par le module fonctionnel A 303 en y ajoutant des données externes. Ces données externes peuvent correspondre à des données issues par exemple d’une base de données 301 dite « officielle » de points de cheminement. Ces données peuvent être issues d’une base de données 301 de routes aériennes, telle par exemple celle d’un site de suivi de vols comme « flightradar24.com ». Ces données peuvent ainsi comprendre des routes utilisées par des aéronefs d’autres compagnies aériennes que la compagnie aérienne gérant la flotte d’aéronefs.

[0049] Le module fonctionnel A 303, seul, ou bien en combinaison avec le module fonctionnel B 304, permet ainsi de construire une base de données à partir de données de vol et de déterminer un graphe représentant les différentes routes aériennes possibles. Un sommet de ce graphe correspond à un point de cheminement enregistré dans la base de données et une arête de ce graphe correspond à un segment entre deux points de cheminements. A chaque segment est associée la probabilité d’acceptation et des indicateurs de performance du segment représenté par l’arête. Ainsi, les modules fonctionnels A 303 et B 304 permettent de construire un graphe, possiblement pondéré, pour lequel plusieurs choix de routes aériennes sont possibles pour un trajet depuis un point de cheminement d’origine vers un point de cheminement de destination.

[0050] Le module fonctionnel C 305 prend comme entrée le résultat du module fonctionnel A 303 ou, préférentiellement le résultat du module fonctionnel A 303 et du module fonctionnel B 304. Le module fonctionnel C 305 permet de réaliser un apprentissage d’un réseau de routes aériennes à partir des données de vol enregistrées dans la base de données par les modules fonctionnels A 303 et B 304. En particulier, une probabilité qu’une route aérienne donnée soit autorisée par le contrôle aérien est associée à chaque route aérienne à l’issue du procédé d’apprentissage. Dit autrement, le module fonctionnel C305 permet de réaliser un calcul par apprentissage automatique (« machine learning » en anglais) de la probabilité qu’une route aérienne soit autorisée. Le module fonctionnel C 305 utilise comme entrée le graphe, possiblement pondéré, construit par les modules A 303 et/ou B 304 et permet l’application de procédés permettant d’entraîner un modèle sur le graphe de données de vol précédemment construit, par exemple un procédé d’apprentissage automatique (« machine learning » en anglais) ou bien un procédé de type « exploration de données » (« data mining » en anglais).

[0051] Le module fonctionnel D 306 permet de déterminer des indicateurs de performance propres à un aéronef particulier de la flotte, celui pour lequel le procédé d’optimisation de plan de vol objet du présent document est mis en œuvre. Le module fonctionnel D 306 permet de déterminer des performances de l’aéronef en termes de consommation de carburant propre à l’aéronef, performances tenant compte du passé et de l’usure de l’aéronef. Dit autrement, le module fonctionnel D 306 permet de déterminer, en fonction des données de vol (issues de la base de données 302, mais en utilisant les seules données de vol concernant l’aéronef concerné), un modèle de consommation de carburant propre à l’aéronef.

[0052] Le module fonctionnel D 306 peut collecter directement les données de vol de l’aéronef concerné en interrogeant par exemple les enregistreurs de données de vol dits « QAR » ou « DFDR » de l’aéronef, ou bien extraire d’une base de données construite par le module fonctionnel A 303, le module fonctionnel B 304 ou bien le module fonctionnel C 305 les données de vol concernant le seul aéronef concerné.

[0053] A partir des données de vol collectées, le module fonctionnel D 306 peut construire un modèle de performances (ou de consommation de carburant) de l’aéronef concerné en utilisant des procédés d’apprentissage automatique. Le modèle de performances peut ne prendre en compte que des paramètres utilisés pour décrire une route aérienne prédéfinie décrite dans un plan de vol. Par exemple, le modèle de performances de l’aéronef peut être défini à partir des paramètres tels que :

[0054] - poids de l’aéronef au décollage et/ou en vol (ou « TOW » pour « takeoff weight » et/ ou « GW » pour « gross weight » en anglais),

[0055] - une altitude de vol de l’aéronef (ou « FL » pour «flight level » en anglais),

[0056] - une vitesse de vol de l’aéronef (ou « Mach » en anglais),

[0057] - vitesse et direction du vent,

[0058] - une température extérieure (ou « S AT » pour « static air temperature » en

[0059] anglais).

[0060] Le procédé d’apprentissage automatique mis en œuvre peut définir pour chaque route aérienne suivie par l’aéronef dont on veut élaborer un modèle de performances, un découpage de ladite route aérienne en section d’altitude constante. En effet, on considère que l’aéronef, à altitude constante, est dans un état stationnaire, à vitesse constante, la consommation instantanée restant alors égale.

[0061] Le module fonctionnel D 306 permet d’obtenir, pour chaque aéronef distinct de la flotte d’aéronef, un modèle de performances (ou de consommation de carburant) qui dépend à la fois des données de vol (altitude de vol, masse de l’aéronef, vitesse du vol, etc.), de données météorologiques rencontrées lors des vols (température extérieure, vitesse du vent, etc.) et de données des routes aériennes suivies (segment de la route aérienne emprunté, type d’aéronef, identifiant ou immatriculation, etc.). Un modèle de performance, potentiellement différent car individualisé, est donc associé à chaque aéronef de la flotte.

[0062] Les différents modules fonctionnels A 303, B 304, C 305 et D 306 utilisent comme entrées des données issues de bases de données (telles les bases de données 301 ou 302, et/ou les enregistreurs de vol des aéronefs). Ces données peuvent être collectées « hors ligne », et c’est-à-dire précédemment à la mise en œuvre du procédé d’optimisation de plan de vol. Dit autrement, les modules fonctionnels A 303, B 304, C 305 et D 306 peuvent être mis en œuvre à la demande ou périodiquement en mode « hors ligne » (« offline mode » en anglais), contrairement aux modules fonctionnels E 310 et F 312 décrits ci-après qui peuvent avantageusement être mis en œuvre en temps réel. Les modules fonctionnels définis dans la zone 307 sont ainsi avantageusement, mais pas obligatoirement, utilisés en mode hors ligne. Les modules fonctionnels définis dans la zone 313 sont ainsi avantageusement, mais pas obligatoirement, utilisés en mode temps réel. Il est toutefois avantageux que les données météorologiques collectées (par le module fonctionnel E 310) et utilisées par le procédé d’optimisation (particulièrement par le module fonctionnel F 312 d’optimisation proprement dite) soient le plus proche possible des conditions météorologiques effectives rencontrées par l’aéronef.

[0063] Le module fonctionnel E 310 permet de collecter des données météorologiques, idéalement en temps réel, ou du moins le plus corrélé aux conditions météorologiques rencontrées par l’aéronef lors de son vol, c’est-à-dire lors de l’exécution du procédé d’optimisation de plan de vol. Dit autrement, le module fonctionnel E 310 permet de collecter des données météorologiques associées à l’environnement de l’aéronef. Le module fonctionnel E 310 peut idéalement collecter les données météorologiques à partir des instruments de bord de l’aéronef. Le module fonctionnel E 310 peut aussi collecter des données météorologiques reçues à partir d’un système au sol, particulièrement des prévisions d’évolutions des conditions météorologiques adaptées à la route aérienne prédéfinie suivie. Le procédé d’optimisation de plan de vol prend donc en compte les conditions météorologiques actuellement rencontrées par l’aéronef. Les données météorologiques ainsi collectées par le module fonctionnel E 310 sont utilisées en entrée du module fonctionnel F 312 d’optimisation proprement dite d’une route aérienne prédéfinie 311.

[0064] La route aérienne 311 est typiquement la route aérienne prédéfinie lors de la préparation d’un plan de vol pour un aéronef. La route aérienne 311 peut aussi être une route précédemment optimisée au moyen du présent procédé, une nouvelle optimisation pouvant être effectuée pour répondre à l’évolution des conditions météorologiques ou bien à un choix de route aérienne fait par les pilotes de l’avion, ces derniers restant seuls décisionnaires de la route aérienne effectivement suivie.

[0065] Le module fonctionnel F 312 utilise en entrées le graphe de réseau de routes aériennes et de segments élaboré par le module fonctionnel C 305, le modèle de performances propre à l’aéronef élaboré par le module fonctionnel D 306, les données météorologiques collectées par le module fonctionnel E 310 et, bien sûr, une route aérienne 311 à optimiser. Ladite route aérienne à optimiser est une route définie entre la position actuelle de l’aéronef, possiblement le point de cheminement d’origine, et son point de cheminement de destination. Le module fonctionnel F 312 permet ainsi de déterminer, en fonction d’une position actuelle de l’aéronef, des conditions de vol de l’aéronef, de la route aérienne prédéfinie, du modèle de consommation de l’aéronef (ou modèle de performances de l’aéronef), des conditions météorologiques et des routes aériennes optimales précédemment définies, une route aérienne optimisée permettant de rejoindre le point de cheminement de destination.

[0066] Selon un mode de réalisation de l’invention, le module fonctionnel F 312 permet de déterminer, en fonction des paramètres précédemment cités mais aussi d’un éventuel retard ou d’une éventuelle avance sur la route aérienne prédéfinie, une route optimisée permettant de combler, possiblement seulement partiellement, ledit retard ou ladite avance. Ainsi, une heure d’arrivée prévue peut être respectée, ou du moins l’éventuel retard ou l’éventuelle avance réduite au minimum.

[0067] Le module fonctionnel L 312 peut mettre en œuvre un procédé d’apprentissage automatique pour déterminer une route aérienne optimale à partir d’une route aérienne actuelle. La route aérienne actuelle peut correspondre à la route aérienne prédéfinie, ou plus précisément à la route aérienne entre la position actuelle de l’aéronef sur la route aérienne prédéfinie et le point de cheminement de destination. Le module fonctionnel L 312 permet de générer, possiblement en temps réel, une recommandation de segments, c’est-à-dire de prochains points de cheminement à suivre, permettant de réduire in fine la consommation totale de l’aéronef pour rejoindre sa destination en temps et en heure.

[0068] Le module fonctionnel L 312 détermine donc une route aérienne 320 optimisée à partir de la route aérienne 311.

[0069] Les différents modules fonctionnels décrits dans la présente Lig. 3 peuvent être implémentés dans un même dispositif électronique ou bien dans différents dispositifs électroniques pouvant communiquer entre eux. Possiblement, un dispositif électronique comprenant les modules fonctionnels dits « temps réel » E 310 et L 312 est un dispositif électronique pouvant être embarqué dans l’aéronef. Possiblement, ce même dispositif électronique comprend aussi le module D 306.

[0070] La Fig. 4 illustre schématiquement un procédé 400 permettant une optimisation d’une route prédéfinie 410 selon un mode de réalisation de l’invention. Le procédé 400 est possiblement mis en œuvre par un dispositif électronique embarqué dans un aéronef, le procédé 400 permettant alors l’optimisation de la route aérienne suivie par ledit aéronef.

[0071] Une première étape 401 correspond à l’initialisation du procédé d’optimisation. Le procédé peut être initialisé, possiblement partiellement, par exemple lors de l’intégration dans une flotte d’aéronefs d’un nouvel aéronef.

[0072] Suite à l’initialisation, une étape 402 est mise en œuvre. Cette étape 402 est avantageusement exécutée par le module fonctionnel A 303 décrit dans la Lig. 3. Lors de cette étape 402, le dispositif électronique collecte, pour chaque aéronef de la flotte, les données de vol enregistrées par ledit aéronef, et enregistre lesdites données de vol dans une base de données, chaque donnée de vol étant enregistrée en association avec un segment d’une route aérienne, un segment étant une portion de la route aérienne délimitée par deux points de cheminement consécutifs. Le dispositif électronique exécute lors de cette étape 402 les fonctions du module fonctionnel A 303.

[0073] Lesdites données de vol, enregistrées en association avec chaque segment, peuvent comprendre par exemple une vitesse de l’aéronef, un temps de parcours du segment ou une consommation.

[0074] Dans une étape optionnelle suivante 403, le dispositif électronique collecte des données dites données externes, lesdites données externes correspondant à une base de données de points de cheminement ou de routes potentiellement utilisables. Ces données externes sont enregistrées et enrichissent la base de données constituée lors de l’étape précédente. Cette étape 403 est avantageusement exécutée par le module fonctionnel B 304. Le dispositif électronique exécute lors de cette étape 403 les fonctions du module fonctionnel B 304.

[0075] Dans une étape suivante 404, le dispositif électronique détermine, pour chaque segment de route aérienne de la base de données, une probabilité d’acceptation dudit segment et des indicateurs de performance en fonction des données de vol collectées. A partir des données de vol collectées et des données externes, le dispositif électronique détermine un graphe, un sommet du graphe correspondant à un point de cheminement enregistré dans la base de données, une arête du graphe étant fonction de la probabilité d’acceptation et des indicateurs de performance du segment représenté par l’arête. Puis, le dispositif électronique détermine, pour chaque trajet d’une pluralité de trajets prédéterminés, chaque trajet prédéterminé étant défini par un point de cheminement d’origine et un point de cheminement de destination, une route aérienne optimale pour effectuer ledit trajet au moyen d’une méthode d’apprentissage par renforcement. Cette étape 404 est avantageusement exécutée par le module fonctionnel C 305. Dit autrement, le dispositif électronique exécute lors de l’étape 404 les fonctions du module fonctionnel C 305.

[0076] Dans une étape 405, possiblement exécutée en parallèle des étapes 402, 403 et 404, le dispositif électronique détermine, en fonction des données de vol, un modèle de consommation de carburant propre à l’aéronef. Cette étape 405 est avantageusement exécutée par le module fonctionnel D 306. Dit autrement, le dispositif électronique exécute lors de l’étape 405 les fonctions du module fonctionnel D 306.

[0077] Les étapes 402, 403, 404 et 405 permettent la constitution, par le dispositif électronique, d’une base de données à partir de données de vol et de déterminer un graphe représentant les différentes routes aériennes possibles, ainsi qu’un modèle de performances pour l’aéronef concerné par l’optimisation de son plan de vol suivi. Ces étapes peuvent être exécutées à la demande, périodiquement ou de façon continue en tâche de fond. Ces étapes peuvent être réalisées en mode « hors ligne » par un dispositif électronique. Ce dispositif électronique peut être adapté pour communiquer avec un autre dispositif électronique embarqué, lequel autre dispositif électronique embarqué exécute les étapes 406 et 407 du procédé. Toutes les étapes peuvent être réalisées par un même dispositif électronique, le dispositif électronique étant par exemple adapté pour collecter des données météorologiques collectées par un aéronef et envoyer un résultat d’optimisation du plan de vol à l’aéronef. Dit autrement, les étapes du procédé 400 peuvent être réalisées par un ou plusieurs dispositifs élec13

Ironiques coordonnés, l’un ou plusieurs pouvant possiblement être embarqués dans l’aéronef. Il est à noter que la constitution de la base de données des données de vol et d’un modèle de performance d’un aéronef permet de modéliser ensuite une variation d’un paramètre, par exemple la vitesse de l’aéronef lors du parcours d’un segment.

[0078] L’étape 406 du procédé 400 peut avantageusement être réalisée en continu en parallèle des étapes 402, 403, 404 et 405. Le dispositif électronique exécute l’étape 406 avantageusement en temps réel, le dispositif électronique collectant des données météorologiques associées à l’environnement de l’aéronef. Cette étape 406 est avantageusement exécutée par le module fonctionnel E 310. Dit autrement, le dispositif électronique exécute lors de l’étape 406 les fonctions du module fonctionnel E 310.

[0079] Une fois les étapes 404, 405 et 406 réalisées, potentiellement en continu, le dispositif électronique peut exécuter l’étape 407 d’optimisation d’une route aérienne 410. Cette étape 407 d’optimisation est avantageusement exécutée à la demande par le module fonctionnel E 312. Dit autrement, le dispositif électronique exécute lors de l’étape 407 les fonctions du module fonctionnel E 312.

[0080] En sortie de l’étape 407, le dispositif électronique détermine, en fonction d’une position actuelle de l’aéronef, des conditions de vol de l’aéronef, de la route aérienne prédéfinie, du modèle de consommation de l’aéronef, des conditions météorologiques et des routes aériennes optimales précédemment définies, une route aérienne optimisée 420 permettant de rejoindre le point de cheminement de destination de l’aéronef. Cette optimisation peut prendre en compte un éventuel retard ou une éventuelle avance par rapport à une route aérienne prédéfinie afin de respecter au mieux un horaire d’arrivée prévu, tout en optimisant dans un même temps la consommation.

[0081] La Fig. 5 illustre schématiquement une architecture matérielle d’un système ou d’un dispositif électronique 500 permettant une optimisation d’un plan de vol prédéfini selon un mode de réalisation de l’invention.

[0082] Le dispositif électronique 500 correspond par exemple à l’un des dispositifs électroniques précédemment décrits comprenant tout ou partie des modules fonctionnels A 303, B 304, C 305, D 306, E 310 et E 312.

[0083] Le système ou dispositif électronique 500 est adapté pour exécuter le procédé décrit dans la Eig. 4.

[0084] Le dispositif électronique 500 comprend, reliés par un bus de communication : un processeur ou CPU (« Central Processing Unit » en anglais) 501 ; une mémoire MEM 502 de type RAM (« Random Access Memory » en anglais) et/ou ROM (« Read Only Memory » en anglais), un module réseau NET 503, un module de stockage STCK 504 de type stockage interne et possiblement une base de données 505 et d’autres modules 506 à 50N de différentes natures. Un module 506 à 50N peut correspondre à l’un des modules fonctionnels A 303, B 304, C 305, D 306, E 310 et E 312. Le module de stockage STCK 504 peut être de type disque dur HDD (« Hard Disk Drive » en anglais) ou SSD (« Solid-State Drive » en anglais), ou de type lecteur de support de stockage externe, tel un lecteur de cartes SD (« Secure Digital » en anglais). Le processeur CPU 501 peut enregistrer des données, ou informations, dans la mémoire MEM 502 ou dans le module de stockage STCK 504. Le processeur CPU 501 peut lire des données enregistrées dans la mémoire MEM 502, dans le module de stockage STCK 504 ou encore dans la base de données 505. Ces données peuvent correspondre à des paramètres de configuration, des données de vol collectées, des données météorologiques collectées ou à des données de toute nature reçues par exemple dans un message reçu via le module réseau NET 503, ou via un autre module de communication 50N. Le module réseau NET 503 permet la connexion du dispositif électronique 500 à un réseau de communication. Le module réseau NET 503 permet au dispositif électronique 500 d’envoyer, respectivement de recevoir, des messages à destination de, respectivement en provenance de une ou plusieurs sources d’information connectées, bases de données connectées ou tout autre dispositif électronique comprenant l’un ou l’autre des modules fonctionnels A 303, B 304, C 305, D 306, E 310 et E 312.

[0085] Le processeur CPU 501 est capable d’exécuter des instructions chargées dans la mémoire MEM 502, par exemple à partir du module de stockage STCK 504 ou d’un réseau de communication via le module réseau NET 503, ou d’un autre module de communication 50N par exemple. Lorsque le dispositif électronique 500 est mis sous tension, le processeur CPU 501 est capable de lire de la mémoire MEM 502 des instructions et de les exécuter. Ces instructions forment un programme d’ordinateur causant la mise en œuvre, par le processeur CPU 501, de tout ou partie des procédés et étapes décrits ci-avant, particulièrement dans la description de la Lig. 4. Ainsi, tout ou partie des procédés et étapes décrits ci-avant peut être implémenté sous forme logicielle par exécution d’un ensemble d’instructions par une machine programmable, telle qu’un DSP (« Digital Signal Processor » en anglais) ou un microcontrôleur. Tout ou partie des procédés et étapes décrits ici peuvent aussi être implémentés sous forme matérielle par une machine ou un composant dédié, tel qu’un LPGA (« FieldProgrammable Gate Array » en anglais) ou un ASIC (« Application-Specific Integrated Circuit » en anglais). Les fonctions du dispositif électronique 500 peuvent être intégrées dans un serveur informatique connu de l’homme du métier. Ce serveur peut être un serveur destiné à être embarqué dans un système avionique d’un aéronef.

Claims (1)

1. Revendications [Revendication 1] Procédé d’optimisation d’un plan de vol prédéfini constitué d’une route aérienne pour un aéronef d’une flotte d’aéronefs, une route aérienne étant constituée d’une suite ordonnée de points de cheminement entre un point de cheminement d’origine et un point de cheminement de destination, chaque aéronef étant adapté pour enregistrer des données, dites données de vol, associées à l’utilisation dudit aéronef, le procédé comprenant une étape préliminaire d’apprentissage d’un réseau de routes aériennes propres à la flotte d’aéronefs, cette étape préliminaire comprenant les étapes de : - collecter, pour chaque aéronef de la flotte, les données de vol enregistrées par ledit aéronef, - enregistrer lesdites données de vol dans une base de données, chaque donnée de vol étant enregistrée en association avec un segment d’une route aérienne, un segment étant une portion de la route aérienne délimitée par deux points de cheminement consécutifs, - déterminer, pour chaque segment de route aérienne de la base de données, une probabilité d’acceptation dudit segment et des indicateurs de performance en fonction des données de vol collectées, - déterminer, pour chaque trajet d’une pluralité de trajets prédéterminés, chaque trajet prédéterminé étant défini par un point de cheminement d’origine et un point de cheminement de destination, une route aérienne optimale pour effectuer ledit trajet au moyen d’une méthode d’apprentissage automatique, le procédé comprenant une étape de : - déterminer, en fonction des données de vol, un modèle de consommation de carburant propre à l’aéronef, le procédé comprenant les étapes ultérieures de : - collecter des données météorologiques associées à l’environnement de l’aéronef, et, - déterminer, en fonction d’une position actuelle de l’aéronef, des conditions de vol de l’aéronef, de la route aérienne prédéfinie, du modèle de consommation de l’aéronef, des conditions météorologiques et des routes aériennes optimales précédemment définies, un plan de vol optimisé permettant de rejoindre le point de cheminement de destination. [Revendication 2] Procédé selon la revendication précédente, l’étape préliminaire

   d’apprentissage d’un réseau de routes aériennes propres à la flotte d’aéronefs comprenant les étapes supplémentaires de : - collecter des données dites données externes, lesdites données externes correspondant à une base de données de points de cheminement ou de routes potentiellement utilisables, puis, - déterminer un graphe, un sommet du graphe correspondant à un point de cheminement enregistré dans la base de données, une arête du graphe étant fonction de la probabilité d’acceptation et des indicateurs de performance du segment représenté par l’arête. [Revendication 3] Procédé selon la revendication précédente, les étapes de collecter des données météorologiques associées à l’environnement de l’aéronef et ultérieures étant exécutées par un dispositif électronique embarqué dans l’aéronef et en temps réel. [Revendication 4] Dispositif électronique adapté pour la mise en œuvre des étapes du procédé selon l’une des revendications 1 ou 2. [Revendication 5] Dispositif électronique adapté afin d’être embarqué dans un aéronef, le dispositif électronique étant adapté pour mettre en œuvre les étapes suivantes du procédé selon la revendication 1 : - collecter des données météorologiques associées à l’environnement de l’aéronef, - déterminer, en fonction de la position actuelle de l’aéronef, des conditions de vol de l’aéronef, de la route aérienne prédéfinie, du modèle de consommation de l’aéronef, des conditions météorologiques et des routes aériennes optimales précédemment définies, un plan de vol optimisé permettant de rejoindre le point de cheminement de destination. [Revendication 6] Système permettant une optimisation d’un plan de vol prédéfini pour un aéronef d’une flotte d’aéronefs selon le procédé de la revendication 1, le système comprenant : - un premier dispositif électronique selon la revendication 5, et, - un deuxième dispositif électronique adapté pour exécuter les étapes du procédé selon la revendication 1 non exécutées par le premier dispositif électronique. [Revendication 7] Programme d’ordinateur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions pour mettre en œuvre, par un processeur d’un dispositif électronique, les étapes du procédé d’optimisation d’un plan de vol prédéfini pour un aéronef d’une flotte d’aéronefs, selon l’une des revendications 1 à 3, lorsque le programme d’ordinateur est exécuté par le processeur.

   [Revendication 8] Support d'enregistrement, lisible par un dispositif électronique, sur lequel est stocké le programme d’ordinateur selon la revendication précédente.