FR3093797A1 - Systeme d'aide au positionnement d'un aeronef, ensemble volant comprenant un tel systeme et procede d'aide au positionnement associe - Google Patents

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Abstract

Système d’aide au positionnement d’un aéronef, ensemble volant comprenant un tel système et procédé d’aide au positionnement associé La présente invention concerne un système (14) d’aide au positionnement d’un aéronef (12) dans une zone de mission (16) comprenant une plateforme (25) déportée de l’aéronef (12) et un porteur (26) volant embarquant la plateforme (25). La plateforme (25) comprend des moyens de surveillance d’une zone de surveillance aptes à générer en temps réel des informations de surveillance relatives à la zone de surveillance, des moyens de calcul aptes à analyser les informations de surveillance générées pour en déduire des informations de route de l’aéronef (12), et des moyens de communication externe aptes à transmettre les informations de route à l’aéronef. Figure pour l'abrégé : Figure 1

Description

Système d’aide au positionnement d’un aéronef, ensemble volant comprenant un tel système et procédé d’aide au positionnement associé
La présente invention concerne un système d’aide au positionnement d’un aéronef.
La présente invention concerne également un ensemble volant comprenant un tel système et un procédé d’aide au positionnement associé.
En particulier, le domaine technique de l’invention est l’aide au positionnement précis d’un aéronef tel qu’un hélicoptère ou un drone, dans le but de sécuriser le vol de l’aéronef et avantageusement, le périmètre d’intervention de celui-ci.
Dans l’état de la technique, afin d’effectuer un positionnement précis d’un aéronef, celui-ci est généralement muni d’une cartographie pré-chargée d’une zone d’intervention, permettant à son pilote ou à un système de pilotage automatique d’effectuer des manœuvres de pilotage pour se positionner dans la zone d’intervention.
Il existe aussi des systèmes d’évitement de terrain qui sont basés sur l’utilisation de sondes radio-altimétriques. Mais ces derniers ne donnent des informations de hauteur par rapport au sol, et n’ont pas la précision requise pour certaines manœuvres de positionnement comme l’hélitreuillage.
Par exemple, pour les hélicoptères, on connait le système HTAWS (de l’anglais «Helicopter Terrain Awareness and Warning System»), qui est un système d’évitement d’obstacles, à base de cartographies pré-chargées et/ou de sondes radio-altimétriques.
Toutefois, une telle cartographie ne tient pas compte de la végétation éventuellement présente sur le périmètre d’intervention, de la météo en temps réel et des changements de configuration terrain en temps réel (comme des éboulements par exemple) dans ou autour du périmètre d’intervention.
De plus, cette méthode de positionnement manque donc de précision lorsqu’il est nécessaire d’effectuer une intervention de manière particulièrement précise.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de permettre donc à un aéronef d’effectuer un positionnement dont la précision peut être de l’ordre de quelques centimètres.
À cet effet, l’invention a pour objet un système d’aide au positionnement d’un aéronef dans une zone de mission comprenant une plateforme déportée de l’aéronef et un porteur volant embarquant la plateforme.
La plateforme comprend des moyens de surveillance d’une zone de surveillance comprenant la zone de mission de l’aéronef, les moyens de surveillance comprenant une pluralité de capteurs aptes à générer en temps réel des informations de surveillance relatives à la zone de surveillance et à l’aéronef lorsqu’il se retrouve dans la zone de surveillance ; des moyens de calcul aptes à analyser les informations de surveillance générées par les moyens de surveillance pour en déduire des informations de route de l’aéronef, les informations de route comprenant une route optimale de l’aéronef pour accéder à la zone de mission et des degrés de criticité de manœuvres effectuées en temps réel par l’aéronef sur cette route ; et des moyens de communication externe aptes à transmettre les informations de route à l’aéronef.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le système comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- les moyens de calcul sont aptes en outre à déterminer un point d’observation optimale de la zone de mission lorsque l’aéronef se positionne dans celle-ci, le porteur étant apte à rejoindre ce point d’observation optimale ;
- la pluralité de capteurs comprend un LIDAR ;
- les moyens de calcul sont aptes à construire un modèle tridimensionnel de la zone de surveillance et un modèle tridimensionnel de l’aéronef correspondant à la représentation vectorielle tridimensionnelle des mouvements de l’aéronef, le modèle tridimensionnel de la zone de surveillance comprenant avantageusement :
+ relief du terrain ;
+ végétation ;
+ obstacles artificiels ;
+ conditions climatiques environnantes ;
+ évènements inattendus ;
+ menaces.
- les moyens de calcul sont aptes à déterminer les degrés de criticités de manœuvres effectuées en temps réel en fonction des probabilités de collision de l’aéronef avec des obstacles dans la zone de surveillance en utilisant le modèle tridimensionnel de la zone de surveillance et le modèle tridimensionnelle de l’aéronef ;
- les probabilités de collision de l’aéronef avec des objets dans la zone de surveillance sont calculées en fonction du nombre de routes possibles pour éviter le ou chaque obstacle correspondant et en fonction des changements survenus dans la zone de surveillance ;
- au moins l’un des capteurs est apte à acquérir davantage d’informations de surveillance relatives à une zone à risque en comparaison avec d’autres parties de la zone de surveillance, la zone à risque étant une partie de la zone de surveillance dans laquelle le degré de criticité d’au moins une manœuvre de l’aéronef est supérieur à un seuil prédéterminé ;
- en cas d’une demande d’assistance de la part de l’aéronef le porteur est apte à rejoindre un point d’observation indiqué par l’aéronef ; et les moyens de communication externe sont aptes en outre à transmettre à l’aéronef des informations de surveillance acquises dans ce point d’observation ; et
- les moyens de surveillance sont aptes à générer des informations de surveillance relatives à la zone de surveillance avant l’arrivée de l’aéronef dans cette zone de surveillance et les moyens de calcul sont aptes à analyser ces informations de surveillance pour en déduire des informations de route à l’arrivée de l’aéronef, les informations de route étant notamment relatives à la trajectoire non-stationnaire de l’aéronef dans la zone de surveillance.
L’invention a également pour objet un ensemble volant comprenant un aéronef apte à approcher une zone de surveillance et comprenant des moyens de communication ; au moins un système d’aide au positionnement tel que défini précédemment permettant de positionner l’aéronef dans une zone de mission comprise dans la zone de surveillance, les moyens de communication externe du système d’aide au positionnement étant aptes à communiquer avec les moyens de communication de l’aéronef.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, l’ensemble comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- l’aéronef comprend en outre un avertisseur sonore apte à émettre un son dont la fréquence et/ou la période augmente(nt) avec la valeur du degré de criticité de la manœuvre effectuée par l’aéronef ;
- l’aéronef comprend en outre un écran d’affichage apte à afficher différemment différentes parties de la zone de surveillance en fonction des degrés de criticité des manœuvres de l’aéronef susceptibles d’être mises en œuvre dans les points constituant ces différentes parties ; et
- une zone d’approche interdite pour le porteur est définie autour de l’aéronef.
L’invention a également pour objet un procédé d’aide au positionnement d’un aéronef dans une zone de mission mis en œuvre par le système d’aide au positionnement tel que précédemment décrit comprenant les étapes suivantes :
- analyse de la zone de surveillance ;
- détermination en fonction des obstacles et/ou des menaces de la route optimale de l’aéronef pour accéder à la zone de mission et transmission de cette route à l’aéronef ;
- rejointe du point d’observation optimale ;
- surveillance en temps réel des manœuvres de l’aéronef.
Ces caractéristiques et avantages de l’invention apparaitront 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 ensemble volant selon l’invention, l’ensemble comportant un aéronef et un système d’aide au positionnement de l’aéronef ;
- la figure 2 est une vue schématique d’une plateforme du système d’aide au positionnement de la figure 1 ;
- la figure 3 est un organigramme d’un procédé d’aide au positionnement selon l’invention, le procédé étant mis en œuvre par le système de la figure 1 ; et
- la figure 4 est une vue schématique d’un affichage sur un écran d’affichage de l’aéronef de la figure 1 à la suite de la mise en œuvre du procédé d’aide au positionnement de la figure 3.
On a en effet représenté sur la figure 1 un ensemble volant 10 selon l’invention. Cet ensemble 10 comprend un aéronef 12 et un système d’aide au positionnement 14 de cet aéronef 12.
L’aéronef 12 comprend tout engin volant apte à effectuer un positionnement dans une zone de mission par exemple en effectuant un vol stationnaire. Ce positionnement est effectué par exemple de manière au moins partiellement manuel par un pilote ou de façon automatique, à partir du cockpit de cet aéronef ou à partir d’un centre de pilotage distant.
Dans le premier cas, l’aéronef présente notamment un hélicoptère (le cas illustré sur la figure 1). Dans le deuxième cas, l’aéronef présente notamment un drone.
La zone de mission est référencée sur la figure 1 par la référence « 16 » et présente toute zone géographique dans laquelle il est nécessaire de positionner l’aéronef 12.
Ainsi, la zone de mission 16 peut présenter par exemple une zone de sauvetage, une zone d’atterrissage, une zone de travail, etc.
Cette zone de mission 16 est disposée par exemple sur le terrain ou à proximité de celui-ci et se trouve par exemple à proximité d’obstacles naturels (arbres ou autre type de végétation) et/ou d’obstacles artificiels (câbles électriques, pylônes électriques, autres engins volants, etc.).
L’aéronef 12 comprend des moyens de communication 21 et lorsqu’il est piloté par un pilote, des moyens d’aide au pilotage 22.
Les moyens de communication 21 permettent à l’aéronef 12 et notamment à un système de pilotage de cet aéronef, de communiquer avec un système de communication externe via des signaux radioélectriques, selon un protocole de communication connu en soi.
Les moyens d’aide au pilotage 22 permettent au pilote de piloter l’aéronef et se présentent par exemple sous la forme d’un écran d’affichage et/ou d’un avertisseur sonore. Le fonctionnement de ces moyens sera décrit en détail par la suite.
Le système d’aide au positionnement 14 comprend une plateforme déportée 25 de l’aéronef et un porteur 26 embarquant cette plateforme 25.
Le porteur 26 présente un engin volant comme par exemple un drone pilotable de manière au moins partiellement automatique ou automatique, ou tout autre engin volant.
Selon un exemple de réalisation, le porteur 26 est analogue à l’aéronef 12.
La plateforme 25 présente une pluralité de dispositifs électroniques embarqués dans le porteur 26 afin de mettre en œuvre le fonctionnement du système d’aide au positionnement 14.
En particulier, en référence à la figure 2, la plateforme 25 comprend des moyens de surveillance 31, des moyens de calcul 32, des moyens de communication externe 33, des moyens de communication interne 34 et des moyens d’alimentation 35.
Les moyens de surveillance 31 comprennent une pluralité de capteurs permettant de surveiller une zone de surveillance 38 ainsi que la position du porteur 26 dans cette zone de surveillance 38.
La zone de surveillance 38 comprend une partie de l’espace dans laquelle se trouve le porteur 26 et dans laquelle la surveillance mise en œuvre par les moyens 31 est possible.
Ainsi, par exemple, dans l’exemple de la figure 1, la zone de surveillance 38 correspond à toute la partie visible sur cette figure 1.
Par ailleurs, la zone de mission 16 est définie dans cette zone de surveillance 38 comme cela sera expliqué par la suite.
Les capteurs constituant les moyens de surveillance 31 sont aptes à générer des informations de surveillance relatives à la zone de surveillance 38 et/ou à l’évolution du porteur 26 et de l’aéronef 12 dans cette zone de surveillance 38 et à transmettre ces informations aux moyens de calcul 32.
Ces capteurs comprennent notamment une centrale inertielle, un altimètre, un capteur de géolocalisation et un LIDAR.
La centrale inertielle comprend un accéléromètre et un gyromètre aptes à fournir des informations relatives respectivement aux accélérations linéaires et angulaires du porteur 26. Ces informations permettent de déterminer l’attitude courante du porteur 26.
L’altimètre permet de fournir des informations relatives à l’altitude courante du porteur 26.
Le capteur de géolocalisation présente par exemple un capteur des signaux GPS (de l’anglais «Global Positioning System») apte à fournir la position géographique du porteur 26 en temps réel.
Le LIDAR permet d’effectuer des relevés tridimensionnels de l’espace au moyen d’un laser et permet ainsi de construire une cartographie de la zone de surveillance 38 selon des méthodes connues en soi.
En particulier, selon l’invention, le LIDAR est positionnable en azimut et en site et est équipé d’un stabilisateur en trois axes pour compenser les mouvements du porteur 26. Il permet par exemple d’effectuer des relevés avec la précision d’ordre d’un centimètre ou de quelques centimètres.
Chacun des capteurs précités est apte par ailleurs à générer une information d’état relative à l’état de son fonctionnement et à transmettre cette information aux moyens de calcul 32.
Selon d’autres exemples de réalisation, les moyens de surveillance 31 comprennent en plus du LIDAR tout autre capteur connu en soi, tel qu’une caméra notamment une caméra infrarouge, etc.
Les moyens de calcul 32 se présentent au moins partiellement sous la forme d’un calculateur comprenant un processeur et une mémoire, et/ou d’un et de plusieurs circuits logiques programmables par exemple de type FPGA (de l’anglais «Field-Programmable Gate Array»).
Les moyens de calcul 32 sont aptes à recevoir des informations de surveillance issues des moyens de surveillance 31, à analyser ces informations et à en déduire des informations de route destinées à l’aéronef 12. Ces informations de route seront détaillées par la suite.
Les moyens de calcul 32 sont aptes en outre à piloter le fonctionnement des moyens de surveillance 31 et à recevoir notamment des informations d’état issues de ces moyens de surveillance 31 pour en déduire l’état de fonctionnement de chaque capteur.
À partir des informations de surveillance, les moyens de calcul 32 sont aptes en outre à générer des informations de trajectoire relatives à la trajectoire à suivre par le porteur 26, comme cela sera expliqué par la suite.
Les moyens de communication externe 33 présentent des moyens de communication radioélectriques tels qu’un récepteur/transmetteur des signaux radioélectriques apte à communiquer avec un système de communication externe tel que les moyens de communication 21 de l’aéronef 12, via des signaux radioélectriques, en utilisant un protocole de communication connu en soi.
En particulier, les moyens de communication externe 33 sont aptes à transmettre à l’aéronef 12 des informations de route générées par les moyens de calcul 32.
Les moyens de communication externe 33 sont aptes en outre à recevoir une demande d’assistance émise par l’aéronef 12 et à la transmettre aux moyens de calcul 32.
Les moyens de communication externe 33 sont aptes en outre à recevoir des informations de paramétrage issues d’un système externe.
Ces informations de paramétrage incluent notamment des informations de paramétrage de l’aéronef 12 et de sa mission.
Les moyens de communication interne 34 présentent une interface de communication avec le porteur 26 et notamment, avec un système de pilotage de celui-ci.
Ainsi, ces moyens de communication interne 34 sont aptes à transmettre au porteur 26 des informations de trajectoire générées par les moyens de calcul 32.
Les moyens de communication interne 34 sont aptes à transmettre vers les moyens de calcul 32 des informations relatives au fonctionnement de différentes composantes du porteur 26 ainsi que des informations relatives aux compensations du porteur effectuées pour garder sa route et sa position. Ces informations sont générées par le porteur 26, par exemple par le système de pilotage de celui-ci.
En outre, lorsqu’au moins certaines des composantes précitées de la plateforme 25 (tel qu’un capteur) font partie du porteur, les moyens de communication interne 34 permettent de transmettre des informations générées par ces composantes vers les moyens de calcul 32 ou alors, des informations générées par ces moyens de calcul 32 et destinées à ces composantes.
Finalement, les moyens d’alimentation 35 présentent par exemple une batterie apte à alimenter l’ensemble des composantes de la plateforme 25. Ces moyens d’alimentation 35 sont également aptes à transmettre aux moyens de calcul 32 des informations relatives à leur état de fonctionnement.
Le système d’aide au positionnement 14 permet de mettre en œuvre le procédé d’aide au positionnement selon l’invention. Ce procédé sera désormais expliqué en référence à la figure 3 présentant un organigramme de ses étapes.
Au début de la mission, le système d’aide au positionnement 14 met en œuvre une étape de paramétrage 100.
En particulier, lors de cette étape 100, les moyens de calcul 32 reçoivent via des moyens de communication externe/interne 33, 34, des informations de paramétrage relatives au porteur 26 et à l’aéronef 12.
Ces informations de paramétrage comprennent notamment :
- caractéristiques porteur ;
- caractéristiques aéronef ;
- informations relatives à la zone de surveillance 38 ;
- informations relatives à la zone de mission 16 ;
- informations relative à une zone d’interdiction autour de l’aéronef 12 ;
- seuil d’admissibilité ;
- zone interdite de vol du porteur autour de l’aéronef.
Les caractéristiques porteur comprennent notamment des caractéristiques de vol et des caractéristiques matérielles du porteur 26.
Les caractéristiques de vol permettent aux moyens de calcul 32 le calcul de la trajectoire du porteur 26 pour rallier un point en fonction de la vitesse, des conditions climatiques et du relief.
Les caractéristiques matérielles incluent des informations relatives à la configuration matérielle du porteur 26. Cette configuration indique par exemple si le porteur intègre au moins un capteur et/ou des moyens de radiocommunication qui peuvent être utilisés par la plateforme 25.
Les caractéristiques aéronef permettent aux moyens de calcul 32 le calcul de la trajectoire de l’aéronef 12 pour rallier un point en fonction de la vitesse et des conditions climatiques. Ces caractéristiques permettent grâce au LIDAR et à un algorithme de reconnaissance de forme d’extraire et d’identifier l’aéronef 12 du reste de la zone de surveillance 38. Ces caractéristiques forment ainsi un modèle tridimensionnel de l’aéronef 12 correspondant à la représentation vectorielle tridimensionnelle des mouvements de l’aéronef 12.
Les informations relatives à la zone de surveillance 38 comprennent une formule d’aire permettant de constituer les coordonnées géographiques définissant un volume à surveiller. Un contrôle de cohérence de ces données peut être fait par les moyens de calcul 32. Ce contrôle est par exemple basé sur l’analyse des performances du LIDAR et de l’autonomie du porteur 26.
Les informations relatives à la zone de mission 16 comprennent les coordonnées d’un point géographique ou d’une formule d’aire permettant de constituer les coordonnées géographiques pour faire une reconnaissance de forme de l’aéronef 12 à surveiller.
Les informations relatives à la zone interdite permettent de définir autour de l’aéronef 12 une zone d’approche interdite pour le porteur 26. Ces informations comprennent une formule constituant une aire autour de l’aéronef 12.
Le seuil d’admissibilité correspond à la tolérance maximale de dangerosité des manœuvres effectuées par l’aéronef 12. Ce seuil conditionne le calcul du degré de criticité de chaque manœuvre, expliqué en détail par la suite.
Il est à noter que cette étape de paramétrage peut être mise en œuvre au moins partiellement lors de la mission du porteur 26, c’est-à-dire lors de la mise en œuvre des étapes 110 à 140 expliquées en détail ci-dessous. Cette nouvelle mise en œuvre est effectuée notamment en cas de réception de nouvelles informations relatives à la zone de surveillance 38 et/ou à la zone de mission 16.
Il est à noter finalement que cette étape de paramétrage 100 peut comprendre en outre le paramétrage du système 14 en cas de réception d’une demande d’assistance issue de l’aéronef 12.
Dans ce cas, la mission du système 14 change. Cette mission consiste à ne plus surveiller l’aéronef 12 mais à lui envoyer des informations (notamment des menaces) par exemple acquises par au moins certains des capteurs de la plateforme 25 comme par le LIDAR. Ces informations peuvent par exemple être acquises à partir d’une position du porteur 26 demandée par l’aéronef 12.
Lors de l’étape 110 suivante, les moyens de calcul 32 activent le fonctionnement des moyens de surveillance 31 qui génèrent alors des informations de surveillance relatives à la zone de surveillance 38.
Ces informations de surveillance sont transmises ensuite aux moyens de calcul 32 qui font leur analyse.
En particulier, lors de cette étape 110, les moyens de calcul 32 construisent un modèle tridimensionnel de la zone de surveillance 38 comprenant avantageusement :
- relief du terrain ;
- végétation ;
- obstacles artificiels ;
- conditions climatiques environnantes ;
- évènements inattendus ;
- menaces (tireur embusqué, lance missile, etc.).
Lors de l’étape 120 suivante, les moyens de calcul 32 placent la zone de mission 16 dans la zone de surveillance 38 et déterminent une route optimale de l’aéronef 12 pour accéder à la zone de mission 16 via la zone de surveillance 38.
Cette route optimale correspond à une route permettant à l’aéronef 12 d’accéder à la zone de mission 16 avec un danger minimal.
La route optimale et le positionnement de la zone de mission 16 sont déterminés en fonction des caractéristiques de l’aéronef 12.
Puis, à la fin de cette étape 120, la route optimale est transmise à l’aéronef 12 via les moyens de communication externe 33 sous la forme des informations de route.
Lors de l’étape 130 suivante, les moyens de calcul 32 déterminent un point d’observation optimale de la zone de mission 16. Ce point correspond à un point de l’espace assurant une meilleure observabilité de la zone de mission 16, tout en se trouvant à l’écart de la route optimale calculée lors de l’étape 120.
Puis, les moyens de calcul 32 déterminent une trajectoire du porteur 26 pour rejoindre ce point et transmettent cette trajectoire via les moyens de communication interne 34 au porteur 26.
Le porteur 26 rejoint alors le point d’observation optimale.
Lors de l’étape 140 suivante, le système 14 effectue la surveillance en temps réel des manœuvres effectuées par l’aéronef 12 dans ou à proximité de la zone de mission 16, à partir du point d’observation optimale.
Cette surveillance est faite notamment en fonction des attitudes de l’aéronef 12. Pour ce faire, les moyens de calcul 32 déterminent un modèle tridimensionnel de l’aéronef 12 dans la zone de surveillance à partir notamment des relevés effectués par le LIDAR et des caractéristiques aéronefs.
Puis, les moyens de calcul 32 effectuent en temps réel une analyse de ce modèle tridimensionnel de l’aéronef 12 par rapport au modèle tridimensionnel de la zone de surveillance 38 pour en déduire le degré de criticité de chaque manœuvre effectuée par l’aéronef 12.
En particulier, le degré de criticité de chaque manœuvre est déterminé en fonction des probabilités de collision de l’aéronef 12 avec un obstacle lors de cette manœuvre. Chaque degré de criticité est comparé par exemple ensuite avec le seuil d’admissibilité défini lors de l’étape 100 de paramétrage.
Les probabilités de collision sont calculées en fonction du nombre de routes possibles évitant l’obstacle dans la zone de surveillance 38, compte tenu du déplacement de l’aéronef 12 et des changements d’environnement : proximité d’obstacles, changements climatiques, etc.
Pour ce faire, selon un exemple de réalisation, l’aéronef 12 est projeté dans la zone de surveillance 38 en utilisant les modèles tridimensionnels respectifs et est entouré d’un nuage de points. Puis, pour chaque point du nuage de points est calculée la distance par rapport à l’obstacle le plus proche en fonction de différents paramètres :
- paramètres de vol de l’aéronef : vecteur vitesse, vecteur accélération, altitude, position horizontale, verticale, azimut, cap, etc. ;
- paramètres pouvant entrainer des variations de la position de l’aéronef : vecteur vitesse du vent, vecteur accélération ;
- caractéristiques aéronef.
Il est rajouté à cette représentation les paramètres des évènements inattendus issus de la zone de surveillance 38 : vecteur vitesse et position de tout objet risquant de rentrer en collision avec l’aéronef dans la zone de mission.
Le nuage de points n’est pas constant. Il est influencé par les accélérations des différentes parties de l’aéronef et les paramètres des évènements inattendus. Plus l’accélération est grande plus il y a de projection dans l’espace de cette partie de l’aéronef, plus le risque de collision avec un évènement inattendu plus il y a de projection de cette menace. De cette représentation est extrait également le temps avant la collision d’une partie de l’aéronef avec un obstacle ou un évènement inattendu.
À partir du nuage de points, les routes de sortie possibles sont calculées. En particulier, ces routes de sortie correspondent à des routes sur lesquelles l’aéronef 12 peut faire des manœuvres d’évitement d’obstacle en fonction :
- des paramètres de vol de l’aéronef : vecteur vitesse, vecteur accélération, altitude, position horizontale, verticale, azimut, cap, etc. ;
- des paramètres pouvant entrainer des variations de la position du porteur 26 : vecteur vitesse du vent, vecteur accélération ;
- des paramètres inattendus : vecteur vitesse et position de tout objet risquant de rentrer en collision avec l’aéronef ;
- de la distance par rapport aux obstacles ;
- des caractéristiques aéronef.
Selon un exemple avantageux de réalisation de l’invention, le calcul des routes de sortie possibles est effectué par un modèle d’intelligence artificielle alimenté par le modèle tridimensionnel de l’aéronef et de ses capacités de vol en fonction des différents contextes d’utilisation. Ce modèle d’intelligence artificielle est construit sur un réseau de neurones qui est alimenté par des simulations de situations. Avantageusement, ce modèle peut apprendre en même temps le terrain en fonction des manœuvres de l’aéronef pour sortir d’une zone où le degré de criticité des manœuvres est élevé.
Par ailleurs, selon encore un exemple avantageux de réalisation de l’invention, les moyens de calcul 32 commandent au moins l’un des capteurs des moyens de surveillance 31, par exemple le LIDAR, pour acquérir davantage d’informations de surveillance relatives à une zone à risque en comparaison avec d’autres parties de la zone de surveillance.
La zone à risque est définie comme une partie de la zone de surveillance 38 dans laquelle le degré de criticité d’au moins une manœuvre de l’aéronef est supérieur à un seuil prédéterminé.
À la fin de l’étape 140, le degré de criticité de la manœuvre mise en œuvre en temps réel par l’aéronef 12, est transmis à l’aéronef 12 via les moyens de communication externe 33 sous la forme des informations de route.
Puis, l’étape 140 est à nouveau mise en œuvre pour chaque nouvelle manœuvre effectuée par l’aéronef 12. La surveillance des manœuvres de l’aéronef 12 est ainsi effectuée en temps réel.
Par ailleurs, l’étape 130 peut être également mise en œuvre à nouveau afin de déterminer une nouvelle position optimale d’observation de la zone de mission 16. Dans ce cas, le porteur 26 rejoint alors cette position et l’étape 140 est mise en œuvre à partir de cette position.
Selon un exemple avantageux de réalisation de l’invention et lorsque notamment l’aéronef 12 est piloté par un pilote, à la réception de chaque degré de criticité de la manœuvre correspondante, celui-ci est communiqué au pilote via notamment les moyens d’aide au pilotage 22.
Ainsi, par exemple, dans ce cas, l’avertisseur sonore de l’aéronef 12 est configuré pour émettre un son dont la fréquence et/ou la période augmente(nt) avec la valeur du degré de criticité de la manœuvre effectuée par l’aéronef 12.
Selon encore un exemple de réalisation, l’écran d’affichage de l’aéronef 12 est configuré pour afficher schématiquement la zone de surveillance 38 sur laquelle différentes parties sont représentées différemment en fonction des degrés de criticité des manœuvres de l’aéronef susceptibles d’être effectuées dans les points constituant ces différentes parties.
Ainsi, par exemple, trois parties différentes peuvent êtes définies dans l’affichage de la zone de surveillance 38. Ces parties peuvent être définies comme suit :
- partie de manœuvres sans danger : le pilote de l’aéronef 12 peut manœuvrer librement sans se soucier des obstacles ;
- partie de manœuvres restreintes : le pilote de l’aéronef doit être attentif à ses manœuvres et a moins de possibilités de manœuvrer si notamment les conditions environnementales changent ;
- partie de danger : l’aéronef se met structurellement en danger et n’a pas de manœuvre d’évitement si des conditions changent.
Ces différentes parties peuvent par exemple être représentées en utilisant des couleurs différentes. Par exemple, la partie de manœuvres sans danger peut être représentée par la couleur verte, la partie de manœuvres restreintes par la couleur jaune et la partie de danger par la couleur rouge.
Un exemple d’un tel affichage est représenté sur la figure 4.
En particulier, sur cette figure 4, une vue verticale est représentée à gauche et une vue horizontale est représentée à droite, la position et la direction de déplacement de l’aéronef 12 étant représentées par la flèche 50.
Sur cette figure, la partie de manœuvres sans danger est référencée par la référence « 51 », la partie de manœuvres restreintes par la référence « 52 » et la partie de danger par la référence « 53 ».
Bien entendu, d’autres modes d’affichage ou plus généralement d’avertissement du pilote, sont également possibles.
Avantageusement, le procédé selon l’invention comprend en outre une étape 150 mise en œuvre à la réception d’une demande d’assistance de la part de l’aéronef 12.
Dans ce cas, le système 14 abandonne sa mission de surveillance et le porteur 26 se déplace dans la position transmise par exemple avec la demande d’assistance ou calculée par les moyens de calcul 32.
Dans cette position, les moyens de surveillance 31, en particulier le LIDAR, génèrent des informations de surveillance qui sont transmises ensuite à l’aéronef où elles sont par exemple représentées sous une forme graphique sur l’écran d’affichage.
Le pilote de l’aéronef 12 peut ainsi avoir « une vue extérieure » sur l’aéronef 12 à partir de la position souhaitée.
D’autres modes de réalisation de l’invention sont également possibles.
En particulier, il est clair que plusieurs systèmes d’aide au positionnement peuvent être utilisés pour surveiller un aéronef. Dans ce cas, ces systèmes peuvent communiquer entre eux afin de prendre des positions différentes à proximité de l’aéronef pour assurer ainsi une meilleure surveillance de celui-ci.
Par ailleurs, un ou plusieurs systèmes d’aide au positionnement peuvent surveiller simultanément plusieurs aéronefs.
On conçoit alors que la présente invention présente un certain nombre d’avantages.
Tout d’abord, le système d’aide au positionnement selon l’invention permet de positionner de manière particulièrement précise un aéronef dans une zone de mission. Cette zone de mission peut présenter des conditions changeantes (climatiques ou autres) ainsi que des évènements inattendus.
Pour ce faire, le système permet de donner « une vue extérieure » de chaque manœuvre effectuée par l’aéronef.
De plus, le pilote ou le système de pilotage automatique de l’aéronef reste averti concernant la criticité de chaque manœuvre effectuée ce qui permet de sécuriser considérablement la mise en œuvre de l’approche de la zone de mission.
Enfin, le système selon l’invention permet de répondre à une demande d’assistance émise par l’aéronef et peut être ainsi utilisé hors sa mission principale.

Claims (14)

  1. Système (14) d’aide au positionnement d’un aéronef (12) dans une zone de mission (16) comprenant une plateforme (25) déportée de l’aéronef (12) et un porteur (26) volant embarquant la plateforme (25) ;
    la plateforme (25) comprenant :
    - des moyens de surveillance (31) d’une zone de surveillance (38) comprenant la zone de mission (16) de l’aéronef (12), les moyens de surveillance (31) comprenant une pluralité de capteurs aptes à générer en temps réel des informations de surveillance relatives à la zone de surveillance (38) et à l’aéronef (12) lorsqu’il se retrouve dans la zone de surveillance (38) ;
    - des moyens de calcul (32) aptes à analyser les informations de surveillance générées par les moyens de surveillance (31) pour en déduire des informations de route de l’aéronef (12), les informations de route comprenant une route optimale de l’aéronef (12) pour accéder à la zone de mission (16) et des degrés de criticité de manœuvres effectuées en temps réel par l’aéronef (12) sur cette route ;
    - des moyens de communication (33) externe aptes à transmettre les informations de route à l’aéronef.
  2. Système (14) selon la revendication 1, dans lequel les moyens de calcul (32) sont aptes en outre à déterminer un point d’observation optimale de la zone de mission (16) lorsque l’aéronef se positionne dans celle-ci, le porteur étant apte à rejoindre ce point d’observation optimale.
  3. Système (14) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la pluralité de capteurs comprend un LIDAR.
  4. Système (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de calcul (32) sont aptes à construire un modèle tridimensionnel de la zone de surveillance et un modèle tridimensionnel de l’aéronef (12) correspondant à la représentation vectorielle tridimensionnelle des mouvements de l’aéronef (12), le modèle tridimensionnel de la zone de surveillance comprenant avantageusement :
    - relief du terrain ;
    - végétation ;
    - obstacles artificiels ;
    - conditions climatiques environnantes ;
    - évènements inattendus ;
    - menaces.
  5. Système (14) selon la revendication 4, dans lequel les moyens de calcul (32) sont aptes à déterminer les degrés de criticités de manœuvres effectuées en temps réel en fonction des probabilités de collision de l’aéronef (12) avec des obstacles dans la zone de surveillance en utilisant le modèle tridimensionnel de la zone de surveillance et le modèle tridimensionnelle de l’aéronef (12).
  6. Système (14) selon la revendication 5, dans lequel les probabilités de collision de l’aéronef avec des objets dans la zone de surveillance (38) sont calculées en fonction du nombre de routes possibles pour éviter le ou chaque obstacle correspondant et en fonction des changements survenus dans la zone de surveillance (38).
  7. Système (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins l’un des capteurs est apte à acquérir davantage d’informations de surveillance relatives à une zone à risque en comparaison avec d’autres parties de la zone de surveillance (38), la zone à risque étant une partie de la zone de surveillance (38) dans laquelle le degré de criticité d’au moins une manœuvre de l’aéronef (12) est supérieur à un seuil prédéterminé.
  8. Système (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel en cas d’une demande d’assistance de la part de l’aéronef (12) :
    - le porteur (26) est apte à rejoindre un point d’observation indiqué par l’aéronef (12) ; et
    - les moyens de communication externe (33) sont aptes en outre à transmettre à l’aéronef (12) des informations de surveillance acquises dans ce point d’observation.
  9. Système (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de surveillance (31) sont aptes à générer des informations de surveillance relatives à la zone de surveillance (38) avant l’arrivée de l’aéronef (12) dans cette zone de surveillance (38) et les moyens de calcul (32) sont aptes à analyser ces informations de surveillance pour en déduire des informations de route à l’arrivée de l’aéronef (12), les informations de route étant notamment relatives à la trajectoire non-stationnaire de l’aéronef (12) dans la zone de surveillance (38).
  10. Ensemble (10) volant comprenant :
    - un aéronef (12) apte à approcher une zone de surveillance (38) et comprenant des moyens de communication (21) ;
    - au moins un système (14) d’aide au positionnement selon l’une quelconque des revendication précédentes permettant de positionner l’aéronef (12) dans une zone de mission (16) comprise dans la zone de surveillance (38), les moyens de communication externe (33) du système d’aide au positionnement (14) étant aptes à communiquer avec les moyens de communication (21) de l’aéronef (12).
  11. Ensemble (10) selon la revendication 10, dans lequel l’aéronef (12) comprend en outre un avertisseur sonore apte à émettre un son dont la fréquence et/ou la période augmente(nt) avec la valeur du degré de criticité de la manœuvre effectuée par l’aéronef (12).
  12. Ensemble (10) selon la revendication 10 ou 11, dans lequel l’aéronef (12) comprend en outre un écran d’affichage apte à afficher différemment différentes parties de la zone de surveillance (38) en fonction des degrés de criticité des manœuvres de l’aéronef (12) susceptibles d’être mises en œuvre dans les points constituant ces différentes parties.
  13. Ensemble (10) selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel une zone d’approche interdite pour le porteur (26) est définie autour de l’aéronef (12).
  14. Procédé d’aide au positionnement d’un aéronef (12) dans une zone de mission (16) mis en œuvre par le système d’aide au positionnement (14) selon l’une quelconque des revendications 2 à 9, comprenant les étapes suivantes :
    - analyse (110) de la zone de surveillance (38) ;
    - détermination (120) en fonction des obstacles et/ou des menaces de la route optimale de l’aéronef (12) pour accéder à la zone de mission (16) et transmission de cette route à l’aéronef (12) ;
    - rejointe (130) du point d’observation optimale ;
    - surveillance (140) en temps réel des manœuvres de l’aéronef (12).
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