FR3133598A1 - Device and method for improving a pilot's awareness of the situation and state of an aircraft - Google Patents
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Abstract
La présente invention propose un dispositif (200) d’aide visuelle pour améliorer la conscience d’un pilote sur la situation et l’état d’un aéronef, qui comprend des moyens pour : (202) déterminer, à partir d’informations relatives à la navigation courante de l’aéronef, si des données courantes d’attitude et de dérive de l’aéronef doivent être signalées au pilote par un canal optique ; (204) convertir lesdites données courantes d’attitude et de dérive à signaler en données d’attitude et de dérive pour affichage lumineux ; (206) sélectionner un nombre de bandeaux lumineux positionnés dans le champ de vision périphérique et dans le champ de vision central du pilote, pour afficher lesdites données d’attitude et de dérive ; (208) calculer pour chaque bandeau lumineux sélectionné, un ensemble de paramètres de configuration ; et (210) déclencher simultanément sur chaque bandeau lumineux sélectionné, l’allumage tel que calculé desdites unités lumineuses. Figure pour l’abrégé : Fig.2bThe present invention provides a visual aid device (200) for improving a pilot's awareness of the situation and state of an aircraft, which comprises means for: (202) determining, from relative information for the current navigation of the aircraft, if current attitude and drift data of the aircraft must be reported to the pilot by an optical channel; (204) converting said current attitude and drift data to be reported into attitude and drift data for light display; (206) select a number of light strips positioned in the peripheral field of vision and in the central field of vision of the pilot, to display said attitude and drift data; (208) calculate for each selected light strip, a set of configuration parameters; and (210) simultaneously trigger on each selected light strip the ignition of said light units as calculated. Figure for abstract: Fig.2b
Description
La présente invention concerne le domaine des interfaces homme-machine (IHM) et plus spécifiquement des interfaces homme-machine configurées pour apporter à un pilote une aide visuelle quant à la situation et l’état de l’aéronef piloté, améliorant ainsi sa conscience de la situation, notamment sa conscience quant à l’attitude et le dérapage de l’aéronef.The present invention relates to the field of human-machine interfaces (HMI) and more specifically to human-machine interfaces configured to provide a pilot with visual aid as to the situation and state of the piloted aircraft, thus improving his awareness of the situation, in particular his awareness of the attitude and skidding of the aircraft.
Un pilote d’avion pour sa navigation a besoin de regarder une grande partie de son temps à l’extérieur de la cabine de pilotage pour recueillir des informations sur l’environnement externe à l’aéronef. Ces informations sont nécessaires pour réaliser une navigation sûre et efficace, pour éviter des obstacles, ou pour chercher des points d’intérêt pour poser un hélicoptère par exemple.An aircraft pilot for navigation needs to watch a large part of his time outside the cockpit to gather information about the environment external to the aircraft. This information is necessary to carry out safe and efficient navigation, to avoid obstacles, or to search for points of interest to land a helicopter for example.
De plus, le pilote doit réaliser des vérifications répétitives des indicateurs du tableau de bord de navigation, nécessitant alors un détournement de sa vue. Il faut savoir que la lecture des indicateurs de tableau de bord ou la fixation par le pilote de la trajectoire de navigation stimule la vision fovéale du pilote. On entend par vision fovéale la vision due à la partie centrale de la rétine, appelée fovéa. Lors d’une stimulation de la vision fovéale, l’œil s’arrête pendant 200 à 400 ms sur point de fixation pour obtenir des détails à haute résolution. Elle se caractérise alors par une activité cognitive supérieure pour analyser le stimulus visuel d’une manière précise et détaillée. On entend par « charge cognitive », l’intensité de l’activité mentale, physique, sensorielle et psychologique de l’utilisateur (un pilote par exemple) pour réaliser les processus cognitifs en interaction avec les informations de l’environnement induisant des actions en réponse à une situation particulière.In addition, the pilot must carry out repetitive checks of the navigation dashboard indicators, requiring a diversion of his view. You should know that reading the dashboard indicators or the pilot's fixation on the navigation trajectory stimulates the pilot's foveal vision. By foveal vision we mean vision due to the central part of the retina, called the fovea. During stimulation of foveal vision, the eye stops for 200 to 400 ms on the fixation point to obtain high-resolution details. It is then characterized by superior cognitive activity to analyze the visual stimulus in a precise and detailed manner. By “cognitive load” we mean the intensity of the mental, physical, sensory and psychological activity of the user (a pilot for example) to carry out cognitive processes in interaction with information from the environment inducing actions in response to a particular situation.
Or, dans des situations particulières, lorsque le pilote ne peut pas détourner sa vue de l’environnement externe, la procédure impose au copilote de remonter les informations du tableau de bord de navigation par voie sonore. Cependant, dans des situations de stress extrême, il a été démontré que la sensibilité auditive des pilotes est largement réduite, rendant alors l’échange d’informations avec le copilote impossible, ou engendrant une latence trop importante dans la transmission de l’information. De nombreux rapports d’analyses d’accidents d’avion ont montré que les pilotes n’entendaient plus les alarmes sonores en cas de stress extrême précédant la catastrophe.However, in particular situations, when the pilot cannot divert his view from the external environment, the procedure requires the co-pilot to report information from the navigation dashboard by sound. However, in situations of extreme stress, it has been shown that pilots' hearing sensitivity is greatly reduced, making the exchange of information with the co-pilot impossible, or causing excessive latency in the transmission of information. Numerous reports analyzing plane accidents have shown that pilots no longer hear audible alarms in cases of extreme stress preceding the disaster.
Aussi, il existe un besoin d’une solution qui fournisse à un pilote des informations quant à la situation de l’aéronef piloté dans des conditions où sa vision fovéale est déjà sollicitée avec une quasi impossibilité de détourner son regard du point de fixation ou lorsque le pilote ne peut pas détourner son attention de sa tâche de recherche de points d’intérêt, et où l’utilisation des autres canaux sensoriels est impossible ou difficile ou prohibée (par exemple : handicap physique, situation de stress extrême, environnement bruyant, absence du copilote).Also, there is a need for a solution which provides a pilot with information regarding the situation of the aircraft flown in conditions where his foveal vision is already required with a virtual impossibility of looking away from the point of fixation or when the pilot cannot divert his attention from his task of searching for points of interest, and where the use of other sensory channels is impossible or difficult or prohibited (for example: physical disability, situation of extreme stress, noisy environment, absence of the co-pilot).
Une telle solution doit fournir au pilote une information intuitive pour mieux appréhender la situation et l’état de son aéronef, notamment dans des conditions de visibilité dégradée, doit améliorer sa conscience de la situation mais sans augmenter sa charge mentale, que ce soit en contexte diurne ou nocturne.Such a solution must provide the pilot with intuitive information to better understand the situation and the state of his aircraft, particularly in conditions of degraded visibility, must improve his awareness of the situation but without increasing his mental load, whether in context diurnal or nocturnal.
Il existe divers systèmes d’aide au pilotage d’aéronef pour aider un humain à conserver au mieux sa concentration visuelle tout en lui fournissant une information optique.There are various aircraft piloting assistance systems to help a human maintain visual concentration as best as possible while providing optical information.
Un système connu est basé sur un viseur tête haute (HUD pour « Head Up Display » en Anglais). Le principe consiste, dans un cockpit d’avion ou de voiture, à afficher de l’information sur un écran transparent qui se situe dans une partie du champ visuel déjà scruté par le pilote. Les informations sont affichées sous forme de symboles numériques (caractères alpha numériques) ou analogiques (forme géométrique dans un espace à deux dimensions). Le pilote change son regard de temps à autre vers le HUD pour acquérir de l’information. L’inconvénient principal de ce système est que le pilote doit lâcher sa vision fovéale, déjà occupée à l’acquisition d’informations importantes, pour l’utiliser à une lecture d’informations supplémentaires sur un écran, informations précises nécessitant parfois un effort de lecture et/ou d’analyse. Ceci génère pour lui une charge cognitive supplémentaire, qui rend cette solution non adaptée à des conditions de navigation difficiles, particulièrement celles engendrant un stress.A known system is based on a head-up display (HUD for “Head Up Display” in English). The principle consists, in an airplane or car cockpit, of displaying information on a transparent screen which is located in part of the visual field already scanned by the pilot. Information is displayed as digital symbols (alphanumeric characters) or analog symbols (geometric shape in two-dimensional space). The pilot changes his gaze from time to time towards the HUD to acquire information. The main disadvantage of this system is that the pilot must release his foveal vision, already busy acquiring important information, to use it to read additional information on a screen, precise information sometimes requiring an effort to read. reading and/or analysis. This generates an additional cognitive load for him, which makes this solution not suitable for difficult navigation conditions, particularly those causing stress.
Les solutions de casques de réalité augmentée (HMD pour « Helmet-Mounted Display » en anglais) se basent sur l’intégration d’un écran qui permet d’avoir un affichage qui suit en permanence le regard du pilote. Le casque permet l’affichage continu des informations en cohérence avec la vision extérieure. Les informations sont affichées sous forme de symboles numériques (caractères alpha numérique) ou analogiques (forme géométrique dans un espace à deux dimensions). L’inconvénient de cette solution est que les informations supplémentaires sont affichées dans le champ de vision fovéale et que leur interprétation par le pilote génère une charge cognitive supplémentaire. Par ailleurs, cette solution engendre un coût non négligeable. Cela rend cette solution non adaptée à des conditions de navigation difficiles, particulièrement celles engendrant un stress.Augmented reality helmet solutions (HMD for “Helmet-Mounted Display” in English) are based on the integration of a screen which provides a display which permanently follows the pilot's gaze. The helmet allows the continuous display of information consistent with the external vision. Information is displayed as digital symbols (alphanumeric characters) or analog symbols (geometric shape in two-dimensional space). The disadvantage of this solution is that the additional information is displayed in the foveal field of vision and its interpretation by the pilot generates an additional cognitive load. Furthermore, this solution generates a significant cost. This makes this solution unsuitable for difficult navigation conditions, particularly those causing stress.
La demande de brevet EP 3 084 751 B1 intitulée « Peripheral Vision Hover Drift Cueing » décrit un système de repérage de dérive en vision périphérique qui permet de présenter au pilote de manière optique la dérive en vol stationnaire (« Hover Drift ») d’avant en arrière et latéralement. Des diodes électroluminescentes sont utilisées pour représenter ces informations et sont placées exclusivement dans le champ de vision périphérique du pilote. Pour représenter la dérive avant / arrière, des bandeaux de diodes sont placés sur le cadre de la porte du poste de pilotage, et pour représenter la dérive latérale, des bandeaux de diodes sont placés devant dans le champ de vision périphérique du pilote. Les limites de cette solution sont qu’elle renseigne uniquement sur une information de dérive, et qu’elle ne renseigne pas le pilote sur d’autres informations fondamentales comme l’attitude et la vitesse. De plus, les diodes électroluminescentes positionnées dans le champ de vision périphérique avant du pilote risquent de ne pas être perçues lorsque le pilote doit porter des jumelles à vision nocturne (JVN). On entend par « vision périphérique » la stimulation des zones de réception de l’œil hors fovéa. Elle livre des impressions globales, comprimées et déformées du champ de vision total. Elle couvre un champ visuel très large allant à 110° pour chaque œil. Elle se caractérise alors par une activité cognitive inférieure pour livrer une impression générale d’une situation visuelle sans détail.Patent application EP 3 084 751 B1 entitled “Peripheral Vision Hover Drift Cueing” describes a drift detection system in peripheral vision which makes it possible to optically present to the pilot the drift in hovering flight (“Hover Drift”) of before backwards and laterally. Light-emitting diodes are used to represent this information and are placed exclusively in the pilot's peripheral field of vision. To represent fore/aft drift, LED strips are placed on the cockpit door frame, and to represent lateral drift, LED strips are placed in front in the pilot's peripheral field of vision. The limits of this solution are that it only provides drift information, and that it does not provide the pilot with other fundamental information such as attitude and speed. In addition, light emitting diodes positioned in the pilot's forward peripheral field of vision may not be seen when the pilot must wear night vision binoculars (NVB). By “peripheral vision” we mean the stimulation of the reception areas of the eye outside the fovea. It delivers global, compressed and distorted impressions of the total field of vision. It covers a very wide visual field of 110° for each eye. It is then characterized by lower cognitive activity to deliver a general impression of a visual situation without detail.
Or, les informations d’attitude et de vitesse sont particulièrement importantes lorsqu’un équipage se retrouve dans un environnement visuel dégradé (DVE pour « Degraded Visual Environment » en anglais). Un cas fréquent est celui du pilote d’hélicoptère lors des manœuvres de posé « poussière » (« brownout ») ou de posé « neige » (« whiteout »).However, attitude and speed information is particularly important when a crew finds itself in a degraded visual environment (DVE). A common case is that of the helicopter pilot during brownout or whiteout maneuvers.
Le phénomène de brownout correspond à la perte de visibilité causée par le soulèvement d’un nuage de poussière et de sable par le souffle du rotor lorsqu’un hélicoptère atterrit ou décolle en zone désertique aride. Le pilote se retrouve en situation soudaine de visibilité dégradée, il perd ses repères et ses références extérieures de guidage visuel. Il commence à se désorienter, a une mauvaise perception des distances et des hauteurs quand son appareil est proche du sol. Le pilote peut être soumis à de telles illusions sensorielles et désorientations spatiales qu’elles peuvent provoquer de graves accidents.The brownout phenomenon corresponds to the loss of visibility caused by the raising of a cloud of dust and sand by the rotor wash when a helicopter lands or takes off in an arid desert area. The pilot finds himself in a sudden situation of degraded visibility, he loses his bearings and his external visual guidance references. He begins to become disoriented and has poor perception of distances and heights when his device is close to the ground. The pilot can be subjected to such sensory illusions and spatial disorientation that they can cause serious accidents.
Les atterrissages sur neige amènent un phénomène similaire dit « whiteout », où les mouvements d’air générés par le rotor soulèvent la neige, et entrainent de la même manière les pertes de repères et la désorientation spatiale.Landings on snow cause a similar phenomenon called “whiteout”, where the air movements generated by the rotor lift the snow, and in the same way lead to loss of bearings and spatial disorientation.
Ainsi, il existe un besoin non couvert par les solutions existantes, de pouvoir fournir à un pilote se retrouvant soudainement dans une situation de visibilité dégradée, une information, par le biais du canal optique (même si sa vision fovéale est déjà sollicitée), lui permettant de mieux appréhender la situation et l’état de son aéronef, notamment une information non binaire sur l’attitude et la vitesse de dérapage, et ce sans augmenter sa charge mentale.Thus, there is a need not covered by existing solutions, to be able to provide a pilot suddenly finding himself in a situation of degraded visibility, with information, through the optical channel (even if his foveal vision is already required), allowing you to better understand the situation and the state of your aircraft, in particular non-binary information on attitude and slip speed, without increasing your mental load.
Une solution à ce besoin doit de plus couvrir les situations où un pilote se retrouve en condition de visibilité dégradée de jour comme de nuit.A solution to this need must also cover situations where a pilot finds himself in conditions of degraded visibility day and night.
La présente invention répond à ce besoin en exploitant le canal sensoriel optique d’un pilote afin de lui fournir des informations de navigation sans augmenter sa charge cognitive.The present invention addresses this need by exploiting a pilot's optical sensory channel to provide navigation information without increasing their cognitive load.
L’invention a pour objet un dispositif de guidage dans un environnement de navigation (réel ou virtuel), destiné à être embarqué dans une cabine de pilotage, et permettant à un pilote d’éviter les problèmes de perte de repères et de désorientation spatiale liés à un manque de visibilité.The subject of the invention is a guidance device in a navigation environment (real or virtual), intended to be embarked in a cockpit, and allowing a pilot to avoid the problems of loss of reference points and related spatial disorientation. to a lack of visibility.
Le dispositif de l’invention permet à un pilote d’appréhender la situation dans laquelle il se trouve, notamment l’état dans lequel est son aéronef en termes d’attitude (le tangage, le roulis, le lacet) et de dérives (pour les trois axes dX, dY, dZ).The device of the invention allows a pilot to understand the situation in which he finds himself, in particular the state in which his aircraft is in terms of attitude (pitch, roll, yaw) and drifts (for the three axes dX, dY, dZ).
Le contrôle d'attitude consiste à contrôler l'orientation dans l'espace et les mouvements de tangage, de roulis et de lacet.Attitude control involves controlling orientation in space and pitch, roll and yaw movements.
Avantageusement, le dispositif de l’invention permet ne pas augmenter la charge mentale d’un pilote qui est dans un état de stress élevé, en fournissant une information optique intuitive lui facilitant la compréhension de l'orientation de son véhicule dans l'espace, et lui permettant un contrôle ajusté des mouvements de tangage, de roulis et de lacet.Advantageously, the device of the invention makes it possible not to increase the mental load of a driver who is in a state of high stress, by providing intuitive optical information making it easier for him to understand the orientation of his vehicle in space, and allowing it fine-tuned control of pitch, roll and yaw movements.
L’invention peut être appliquée dans un environnement de navigation réel (aéronautique, spatiale, terrestre ou maritime) ou virtuel (simulateur de navigation pour apprentissage, réalité virtuelle).The invention can be applied in a real navigation environment (aeronautical, space, terrestrial or maritime) or virtual (navigation simulator for learning, virtual reality).
Pour obtenir les résultats recherchés, il est proposé un dispositif d’aide visuelle pour améliorer la conscience d’un pilote sur la situation et l’état d’un aéronef piloté, adapté pour un aéronef ayant une cabine de pilotage présentant des parois équipées de montants sur lesquels sont disposés des bandeaux lumineux composés d’une pluralité d’unités lumineuses.To obtain the desired results, a visual aid device is proposed to improve a pilot's awareness of the situation and the state of a piloted aircraft, adapted for an aircraft having a cockpit having walls equipped with uprights on which light strips composed of a plurality of light units are arranged.
Le dispositif de l’invention comprend : des moyens pour déterminer, à partir d’informations relatives à la navigation courante de l’aéronef, si des données courantes d’attitude et de dérive de l’aéronef doivent être signalées au pilote par un canal optique ;des moyens pour convertir lesdites données courantes d’attitude et de dérive à signaler en données d’attitude et de dérive pour affichage lumineux ; des moyens pour sélectionner un nombre de bandeaux lumineux positionnés dans le champ de vision périphérique et dans le champ de vision central du pilote, pour afficher lesdites données d’attitude et de dérive ; des moyens pour calculer pour chaque bandeau lumineux sélectionné, un ensemble de paramètres de configuration, notamment des paramètres de nombre, d’emplacement, de couleur et d’intensité pour des unités lumineuses à allumer ; et des moyens pour déclencher simultanément sur chaque bandeau lumineux sélectionné, l’allumage tel que calculé desdites unités lumineuses.The device of the invention comprises: means for determining, from information relating to the current navigation of the aircraft, whether current attitude and drift data of the aircraft must be reported to the pilot via a channel optical; means for converting said current attitude and drift data to be reported into attitude and drift data for light display; means for selecting a number of light strips positioned in the peripheral field of vision and in the central field of vision of the pilot, to display said attitude and drift data; means for calculating for each selected light strip, a set of configuration parameters, in particular number, location, color and intensity parameters for light units to be turned on; and means for simultaneously triggering, on each selected light strip, the ignition of said light units as calculated.
L’invention propose plusieurs modes de réalisation alternatifs ou combinés.The invention proposes several alternative or combined embodiments.
Selon un aspect particulier de l’invention, les moyens pour sélectionner un nombre de bandeaux lumineux positionnés dans le champ de vision périphérique et dans le champ de vision central du pilote, sont configurés pour sélectionner un nombre de bandeaux lumineux en fonction de la nature des données d’attitude et de dérive à signaler, notamment selon que les données d’attitude sont relatives au tangage et/ou au roulis et/ou au lacet de l’aéronef, et selon le ou les axes (x, y, z) concernés pour les données de dérive.According to a particular aspect of the invention, the means for selecting a number of light strips positioned in the peripheral field of vision and in the central field of vision of the pilot, are configured to select a number of light strips depending on the nature of the attitude and drift data to be reported, in particular depending on whether the attitude data relates to the pitch and/or roll and/or yaw of the aircraft, and according to the axis(es) (x, y, z) concerned for the drift data.
Selon un aspect particulier de l’invention, les moyens de calcul sont configurés pour déterminer pour au moins un bandeau lumineux, un nombre et un ou plusieurs emplacements d’unités lumineuses à allumer de manière à produire pour le pilote une impression optique de liquide coulant dans un tube.According to a particular aspect of the invention, the calculation means are configured to determine for at least one light strip, a number and one or more locations of light units to be lit so as to produce for the pilot an optical impression of flowing liquid in a tube.
Selon un aspect particulier de l’invention, les moyens de calcul sont configurés pour déterminer pour au moins un bandeau lumineux, un nombre et un ou plusieurs emplacements d’unités lumineuses à allumer de manière à produire pour le pilote une impression optique de mouvement droite-gauche ou gauche-droite.According to a particular aspect of the invention, the calculation means are configured to determine for at least one light strip, a number and one or more locations of light units to be lit so as to produce for the pilot an optical impression of straight movement -left or left-right.
Selon un aspect particulier de l’invention, les moyens de calcul sont configurés pour déterminer pour au moins un bandeau lumineux, un nombre et un ou plusieurs emplacements d’unités lumineuses à allumer de manière à produire pour le pilote une impression optique de mouvement haut-bas ou bas-haut.According to a particular aspect of the invention, the calculation means are configured to determine for at least one light strip, a number and one or more locations of light units to be lit so as to produce for the pilot an optical impression of high movement -low or low-high.
Selon un aspect particulier de l’invention, les moyens de calcul sont configurés pour déterminer pour au moins un bandeau lumineux, un nombre et un ou plusieurs emplacements d’unités lumineuses à allumer de manière à produire pour le pilote une impression optique de défilement dans un sens opposé au mouvement de l’aéronef.According to a particular aspect of the invention, the calculation means are configured to determine for at least one light strip, a number and one or more locations of light units to be lit so as to produce for the pilot an optical impression of scrolling in a direction opposite to the movement of the aircraft.
Selon un aspect particulier de l’invention, les moyens de calculs sont configurés pour déterminer un mode jour ou un mode nuit, et sélectionner des paramètres de configuration des unités lumineuses, notamment le nombre, l’emplacement, la couleur et l’intensité des unités lumineuses à allumer selon le mode jour ou nuit.According to a particular aspect of the invention, the calculation means are configured to determine a day mode or a night mode, and select configuration parameters of the light units, in particular the number, location, color and intensity of the light units. light units to turn on in day or night mode.
Selon un aspect particulier de l’invention, les moyens pour déterminer si des données courantes d’attitude et de dérive de l’aéronef doivent être signalées au pilote par un canal optique, sont configurés pour détecter une variation des valeurs desdites données d’attitude et de dérive, et pour déterminer si les nouvelles données d’attitude et de dérive sont à signaler au pilote par un canal optique.According to a particular aspect of the invention, the means for determining whether current attitude and drift data of the aircraft must be signaled to the pilot by an optical channel, are configured to detect a variation in the values of said attitude data and drift, and to determine whether the new attitude and drift data should be reported to the pilot via an optical channel.
Selon un aspect particulier de l’invention, des données de roulis sont signalées dans le champ de vision périphérique du pilote sur un bandeau lumineux situé sur un montant en arc au-dessus de la tête du pilote, par des unités lumineuses allumées à gauche et à droite en fonction de l’angle de roulis courant de l’aéronef.According to a particular aspect of the invention, roll data is indicated in the pilot's peripheral field of vision on a light strip located on an arcuate upright above the pilot's head, by light units lit on the left and to the right depending on the current roll angle of the aircraft.
Selon un aspect particulier de l’invention, l’angle de roulis est mesuré par rapport à un point de référence situé au centre de la cabine de pilotage ou situé au niveau de la tête du pilote.According to a particular aspect of the invention, the roll angle is measured relative to a reference point located in the center of the cockpit or located at the level of the pilot's head.
Selon un aspect particulier de l’invention, des données de lacet sont signalées dans le champ de vision centrale du pilote sur un bandeau lumineux situé sur un montant horizontal en face du pilote par des unités lumineuses allumées à gauche ou à droite d’un point central du bandeau lumineux en fonction du dérapage latéral courant de l’aéronef.According to a particular aspect of the invention, yaw data is indicated in the pilot's central field of vision on a light strip located on a horizontal upright in front of the pilot by light units lit to the left or right of a point central of the light strip according to the current lateral slip of the aircraft.
Selon un aspect particulier de l’invention, des données de tangage sont signalées dans le champ de vision centrale du pilote sur un bandeau lumineux situé sur un montant vertical en face du pilote, par des unités lumineuses allumées en haut ou en bas d’un point central du bandeau lumineux en fonction de la variation courante de l’assiette de l’aéronef.According to a particular aspect of the invention, pitch data are signaled in the pilot's central field of vision on a light strip located on a vertical upright in front of the pilot, by light units lit at the top or bottom of a central point of the light strip according to the current variation of the aircraft attitude.
Selon un aspect particulier de l’invention, des données de dérive sont signalées dans le champ de vision périphérique du pilote sur des bandeaux lumineux situés sur des montants horizontaux à droite et à gauche du pilote, par des unités lumineuses allumées en sens inverse du mouvement de l’aéronef.According to a particular aspect of the invention, drift data is indicated in the pilot's peripheral field of vision on light strips located on horizontal uprights to the right and left of the pilot, by light units lit in the opposite direction of movement. of the aircraft.
L’invention a aussi pour objet un véhicule de transport aérien ou terrestre ou maritime avec une cabine de pilotage présentant des parois équipées de montants sur lesquels sont disposés des bandeaux lumineux composés d’une pluralité d’unités lumineuses, et où la cabine de pilotage comprend une implémentation du dispositif de l’invention.The invention also relates to an air or land or maritime transport vehicle with a pilot cabin having walls equipped with uprights on which light strips composed of a plurality of light units are arranged, and where the pilot cabin comprises an implementation of the device of the invention.
Dans un mode de réalisation, le véhicule est un hélicoptère ayant une cabine de pilotage présentant des parois équipées de montants sur lesquels sont disposés des bandeaux lumineux composés d’une pluralité d’unités lumineuses, ladite cabine de pilotage comprenant un dispositif selon l’invention.In one embodiment, the vehicle is a helicopter having a cockpit having walls equipped with uprights on which light strips composed of a plurality of light units are arranged, said pilot cabin comprising a device according to the invention .
L’invention a de plus pour objet un simulateur de pilotage dans un environnement de navigation virtuel qui comprend une cabine de pilotage présentant des parois équipées de montants sur lesquels sont disposés des bandeaux lumineux composés d’une pluralité d’unités lumineuses, et où la cabine de pilotage comprend une implémentation pour simulateur du dispositif de l’invention.The invention further relates to a piloting simulator in a virtual navigation environment which comprises a pilot cabin having walls equipped with uprights on which light strips composed of a plurality of light units are arranged, and where the cockpit includes a simulator implementation of the device of the invention.
L’invention adresse aussi un programme d'ordinateur comprenant des instructions de code qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre le procédé d’aide au guidage d’un aéronef de l’invention.The invention also addresses a computer program comprising code instructions which, when the program is executed by a computer, lead it to implement the method of assisting in guiding an aircraft of the invention.
Selon des variantes d’implémentation adaptées, le dispositif de l’invention trouve des applications dans le domaine spatial, terrestre ou maritime. Il est aussi possible d’appliquer l’invention dans le domaine du divertissement, du jeu vidéo, de la réalité virtuelle et augmentée.According to suitable implementation variants, the device of the invention finds applications in the space, terrestrial or maritime domain. It is also possible to apply the invention in the field of entertainment, video games, virtual and augmented reality.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit en relation aux dessins annexés suivants.Other characteristics and advantages of the present invention will appear better on reading the description which follows in relation to the following appended drawings.
La
On se place dans le repère orthonormé dans l’espace (x, y, z). Pour simplifier l’illustration, on considère que l’axe y correspond à la direction de navigation de l’aéronef dans cet exemple. L’axe z correspond à l’altitude de navigation de l’aéronef dans cet exemple d’illustration. On représente les yeux droit OD et gauche OG du pilote qui regarde dans la direction de navigation selon l’axe y.We place ourselves in the orthonormal reference frame in space (x, y, z). To simplify the illustration, we consider that the y axis corresponds to the navigation direction of the aircraft in this example. The z axis corresponds to the navigation altitude of the aircraft in this example illustration. We represent the right OD and left OG eyes of the pilot who looks in the direction of navigation along the y axis.
On distingue le champ de vision fovéal VF selon le plan (x, y) couvrant une fenêtre étroite de l’espace estimé à une ouverture de 3° à 5° pour chaque œil à partir de l’axe central Δ. La fixation par le pilote sur la trajectoire de navigation stimule la vision fovéale du pilote. Les yeux OD et OG du pilote pointent sur un point de fixation pour obtenir des détails à haute résolution. La couverture du champ de vision fovéale se caractérise alors par une activité cognitive supérieure pour analyser le stimulus visuel d’une manière précise et détaillée (lecture d’indicateurs, suivi d’une trajectoire précise).We distinguish the foveal field of vision VF according to the plane (x, y) covering a narrow window of space estimated at an opening of 3° to 5° for each eye from the central axis Δ. The pilot's fixation on the navigation path stimulates the pilot's foveal vision. The pilot's OD and OG eyes point to a fixation point for high-resolution details. Coverage of the foveal field of vision is then characterized by superior cognitive activity to analyze the visual stimulus in a precise and detailed manner (reading indicators, following a precise trajectory).
On distingue le champ de vision central VC selon le plan (x, y) couvrant une fenêtre étroite de l’espace estimé à une ouverture de 20° à 30° pour chaque œil à partir de l’axe central Δ. Dans ce champ de vision, l’œil humain est capable de distinguer les couleurs et reconnaitre les symboles avec une charge cognitive moyenne.We distinguish the central field of vision VC according to the plane (x, y) covering a narrow window of space estimated at an opening of 20° to 30° for each eye from the central axis Δ. In this field of vision, the human eye is able to distinguish colors and recognize symbols with an average cognitive load.
On distingue les champs de vision périphérique VPG et VPD selon le plan (x, y) associés respectivement à l’œil gauche OG et l’œil droit OD. Le champ de vision périphérique droit VPD couvre une fenêtre large de l’espace estimée à une ouverture de 94° à 110° à partir de l’axe central Δ vers la droite. Ainsi la vision périphérique de l’œil droit OD permet de livrer des impressions globales de la portion droite de l’espace intérieur de la cabine couverte par le champ de vision périphérique VPD. Le champ de vision périphérique gauche VPG couvre une fenêtre large de l’espace estimée à une ouverture de 94° à 110° à partir de l’axe central Δ vers la gauche. Ainsi la vision périphérique de l’œil gauche OG permet de livrer des impressions globales de la portion gauche de l’espace intérieur de la cabine couverte par le champ de vision périphérique VPG. Comme indiqué précédemment, la stimulation de la vision périphérique permet de fournir des informations supplémentaires sans générer une surcharge cognitive.We distinguish the fields of peripheral vision VPG and VPD according to the plane (x, y) associated respectively with the left eye OG and the right eye OD. The right peripheral field of vision VPD covers a wide window of space estimated at an opening of 94° to 110° from the central axis Δ to the right. Thus the peripheral vision of the right eye OD makes it possible to deliver overall impressions of the right portion of the interior space of the cabin covered by the peripheral field of vision VPD. The left peripheral field of vision VPG covers a wide window of space estimated at an opening of 94° to 110° from the central axis Δ to the left. Thus the peripheral vision of the left eye OG makes it possible to deliver overall impressions of the left portion of the interior space of the cabin covered by the peripheral field of vision VPG. As previously indicated, stimulating peripheral vision provides additional information without generating cognitive overload.
La
Les observations détaillées dans la
On distingue les champs de vision périphérique VPH et VPB selon le plan (y, z) couvert simultanément par l’œil gauche OG et par l’œil droit OD. Le champ de vision périphérique haut VPH couvre une fenêtre large de l’espace estimée à une ouverture de 94° à 110° à partir de l’axe central Δ vers le haut. Ainsi la vision périphérique des deux yeux OD et OG permet de livrer des impressions globales de la portion supérieure) de l’espace intérieur de la cabine (en dessus de la tête du pilote. Le champ de vision périphérique bas VPB couvre une fenêtre large de l’espace estimée à une ouverture de 94° à 110° à partir de l’axe central Δ vers le bas. Ainsi la vision périphérique des deux yeux OD et OG permet de livrer des impressions globales de la portion inférieure de l’espace intérieur de la cabine (au niveau des pieds du pilote). Comme indiqué précédemment, la stimulation de la vision périphérique permet de fournir des informations supplémentaires sans générer une surcharge cognitive.We distinguish the fields of peripheral vision VPH and VPB according to the plane (y, z) covered simultaneously by the left eye OG and by the right eye OD. The high VPH peripheral field of vision covers a wide window of space estimated at an opening of 94° to 110° from the central axis Δ upwards. Thus the peripheral vision of the two eyes OD and OG makes it possible to deliver overall impressions of the upper portion) of the interior space of the cabin (above the pilot's head. The low peripheral vision field VPB covers a wide window of the space estimated at an opening of 94° to 110° from the central axis Δ downwards. Thus the peripheral vision of the two eyes OD and OG makes it possible to deliver overall impressions of the lower portion of the interior space of the cabin (at the level of the pilot's feet). As indicated previously, the stimulation of peripheral vision makes it possible to provide additional information without generating cognitive overload.
La
L’exemple est choisi à des fins de description et n’est pas limitatif. L’homme du métier pourra appliquer les principes décrits à d’autres formes de cabine de pilotage, d’autres types d’aéronefs (réels ou simulés), afin d’implémenter un dispositif d’aide au guidage d’aéronef conforme à l’invention, permettant d’amener à la fois dans le champ de vision central et le champ de vision périphérique d’un pilote des informations quant à la situation de l’aéronef, notamment des informations sur l’attitude et la dérive, et ce sans augmenter sa charge mentale.The example is chosen for purposes of description and is not restrictive. Those skilled in the art will be able to apply the principles described to other forms of cockpit, other types of aircraft (real or simulated), in order to implement an aircraft guidance aid device conforming to the invention, making it possible to bring into both the central field of vision and the peripheral field of vision of a pilot information regarding the situation of the aircraft, in particular information on the attitude and drift, and this without increasing your mental load.
Dans l’exemple choisi, la cabine de pilotage qui comprend une pluralité de parois, présente certaines parois équipées de montants ou armatures (M1, M2, M3, M4, M5) sur lesquels sont disposés des bandeaux lumineux, ces derniers étant composés d’une pluralité d’unités lumineuses (représentées par des points sur la
Dans un mode de réalisation, les modules fonctionnels consistent en des moyens 202 pour déterminer, à partir d’informations relatives à la navigation courante de l’aéronef, si des données courantes d’attitude et de dérive de l’aéronef doivent être signalées au pilote par un canal optique ; des moyens 204 pour convertir les données courantes d’attitude et de dérive à signaler en données d’attitude et de dérive pour un affichage optique ; des moyens 206 pour sélectionner des bandeaux lumineux positionnés dans le champ de vision périphérique et dans le champ de vision central du pilote, afin d’afficher les données d’attitude et de dérive ; des moyens 208 pour calculer pour chaque bandeau lumineux sélectionné, au moins des paramètres de nombre, d’emplacement, de couleur et d’intensité pour des unités lumineuses à allumer ; et des moyens 210 pour déclencher simultanément sur chaque bandeau lumineux sélectionné, l’allumage tel que calculé des unités lumineuses sélectionnées.In one embodiment, the functional modules consist of means 202 for determining, from information relating to the current navigation of the aircraft, whether current attitude and drift data of the aircraft must be reported to the driven by an optical channel; means 204 for converting the current attitude and drift data to be reported into attitude and drift data for optical display; means 206 for selecting light strips positioned in the peripheral field of vision and in the central field of vision of the pilot, in order to display the attitude and drift data; means 208 for calculating for each selected light strip, at least number, location, color and intensity parameters for light units to be turned on; and means 210 for simultaneously triggering, on each selected light strip, the ignition of the selected light units as calculated.
Le module de détermination 202 peut être couplé à différents composants équipant l’aéronef permettant d’acquérir en temps réel des informations courantes de navigation de l’aéronef, notamment sur l’état de l’aéronef en termes d’attitude et de dérive.The determination module 202 can be coupled to different components fitted to the aircraft making it possible to acquire current navigation information of the aircraft in real time, in particular on the state of the aircraft in terms of attitude and drift.
Les composants permettant d’acquérir des informations de navigation peuvent être des capteurs pour mesurer des grandeurs physiques de l’environnement de navigation. Les capteurs peuvent comprendre un accéléromètre, une centrale inertielle, un gyromètre, un capteur de pression statique, un thermomètre, un magnétomètre et tout autre type de capteurs utiles pour fournir des informations de navigation d’un véhicule.The components making it possible to acquire navigation information can be sensors for measuring physical quantities of the navigation environment. The sensors may include an accelerometer, an inertial unit, a gyrometer, a static pressure sensor, a thermometer, a magnetometer and any other type of sensors useful for providing navigation information of a vehicle.
Les informations mesurées peuvent correspondre à des grandeurs physiques de nature différentes comme la position d’un obstacle à éviter, la vitesse de l’aéronef, l’attitude de l’aéronef, les indicateurs d’atterrissage et toutes autres informations utiles au pilote.The information measured can correspond to physical quantities of different nature such as the position of an obstacle to be avoided, the speed of the aircraft, the attitude of the aircraft, landing indicators and any other information useful to the pilot.
Le module de détermination 202 peut aussi être couplé à des récepteurs pour recevoir des informations de navigation provenant d’un émetteur tiers. A titre d’exemple, et sans perte de généralité, l’émetteur peut être un tour opérateur ou un autre aéronef.The determination module 202 can also be coupled to receivers to receive navigation information from a third-party transmitter. As an example, and without loss of generality, the transmitter can be a tour operator or another aircraft.
L’ensemble de ces informations qui sont surveillées en permanence, consistent pour l’attitude (tangage, roulis, lacet) à contrôler l'orientation de l’hélicoptère dans l'espace et les mouvements de l’hélicoptère. La dérive est surveillée (sur les trois axes dX, dY, dZ) pour éviter un dérapage de l’appareil.All of this information, which is constantly monitored, consists of the attitude (pitch, roll, yaw) of controlling the orientation of the helicopter in space and the movements of the helicopter. The drift is monitored (on the three axes dX, dY, dZ) to prevent the device from slipping.
Ces données en condition de navigation normale sont remontées au pilote par des indicateurs du tableau de bord de navigation. De plus le pilote exerce lui-même sa perception sur ces paramètres en regardant à l’extérieur pour rechercher des points d’intérêts. Or, en situation de visibilité dégradée (par exemple lors d’un atterrissage en condition de brownout ou de whiteout), le pilote de l’hélicoptère qui commence à perdre ses repères et se désorienter, ne peut plus être aidé par les canaux de diffusion habituels.These data in normal navigation conditions are reported to the pilot by indicators on the navigation dashboard. In addition, the pilot himself exercises his perception on these parameters by looking outside to search for points of interest. However, in a situation of degraded visibility (for example during a landing in brownout or whiteout conditions), the helicopter pilot who begins to lose his bearings and become disoriented can no longer be helped by the broadcast channels. usual.
Aussi, le dispositif de l’invention par le module de détermination 202 permet de décider à partir d’un ensemble de conditions si des informations d’attitude et de dérive doivent être signalées au pilote par le canal optique selon l’invention, afin de lui apporter une aide au guidage.Also, the device of the invention by the determination module 202 makes it possible to decide from a set of conditions whether attitude and drift information must be signaled to the pilot by the optical channel according to the invention, in order to provide guidance assistance.
Les conditions peuvent regrouper des conditions quant à des mesures de valeurs seuils des différents paramètres de tangage, roulis, lacet, dérive, mais aussi des mesures sur le niveau de visibilité (comme par exemple des mesures relatives au nuage de poussière). Les conditions peuvent aussi recouvrir des mesures du stress du pilote et déclencher l’activation de l’information sur le canal optique si un seuil de stress est trop élevé. L’homme du métier pourra définir d’autres conditions selon le contexte d’utilisation du dispositif de l’invention.The conditions can group together conditions relating to measurements of threshold values of the various parameters of pitch, roll, yaw, drift, but also measurements of the level of visibility (such as, for example, measurements relating to the dust cloud). Conditions can also overlay measures of pilot stress and trigger the activation of information on the optical channel if a stress threshold is too high. Those skilled in the art may define other conditions depending on the context of use of the device of the invention.
Dans un mode de réalisation, les moyens 202 pour déterminer si des données courantes d’attitude et de dérive de l’aéronef doivent être signalées au pilote par un canal optique, sont configurés pour détecter une variation des valeurs desdites données d’attitude et de dérive, et pour déterminer si les nouvelles données d’attitude et de dérive sont à signaler au pilote par un canal optique.In one embodiment, the means 202 for determining whether current attitude and drift data of the aircraft must be signaled to the pilot by an optical channel, are configured to detect a variation in the values of said attitude and drift data. drift, and to determine whether the new attitude and drift data should be reported to the pilot via an optical channel.
Le dispositif de l’invention comprend aussi des moyens 204 pour convertir les données courantes d’attitude et de dérive qui sont à signaler par le canal optique selon l’invention, en un format de données (d’attitude et de dérive) compatibles pour permettre de déclencher un affichage lumineux représentatif de ces informations. Une telle conversion peut consister à traduire les différentes informations d’attitude et de dérive en des signaux de contrôle spécifiques pour adresser les bandeaux lumineux.The device of the invention also comprises means 204 for converting the current attitude and drift data which are to be reported by the optical channel according to the invention, into a data format (attitude and drift) compatible for make it possible to trigger a light display representative of this information. Such a conversion may consist of translating the various attitude and drift information into specific control signals to address the light strips.
Le dispositif de l’invention comprend de plus des moyens 206 pour sélectionner à partir des signaux de contrôle des bandeaux lumineux qui sont positionnés dans le champ de vision périphérique et dans le champ de vision central du pilote, et comprend des moyens 208 pour calculer un ensemble de paramètres de configuration pour chaque bandeau lumineux sélectionné. Les paramètres de configuration recouvrent au moins des paramètres de nombre d’unités lumineuses à allumer, leur emplacement, leur intensité. D’autres paramètres peuvent être définis comme la couleur ou encore la durée d’affichage afin de simuler des mouvements.The device of the invention further comprises means 206 for selecting from the control signals light strips which are positioned in the peripheral field of vision and in the central field of vision of the pilot, and comprises means 208 for calculating a set of configuration parameters for each selected light strip. The configuration parameters cover at least parameters of the number of light units to be turned on, their location, their intensity. Other parameters can be defined such as color or display duration in order to simulate movements.
Les moyens 206 pour sélectionner un nombre de bandeaux lumineux positionnés dans le champ de vision périphérique et dans le champ de vision central du pilote, sont configurés pour sélectionner un nombre de bandeaux lumineux en fonction de la nature des données d’attitude et de dérive à signaler, notamment selon que les données d’attitude sont relatives au tangage et/ou au roulis et/ou au lacet de l’aéronef, et selon le ou les axes (x, y, z) concernés pour les données de dérive.The means 206 for selecting a number of light strips positioned in the peripheral field of vision and in the central field of vision of the pilot, are configured to select a number of light strips depending on the nature of the attitude and drift data to be report, in particular depending on whether the attitude data relates to the pitch and/or roll and/or yaw of the aircraft, and according to the axis(es) (x, y, z) concerned for the drift data.
Les unités lumineuses peuvent être des composants électroluminescents tels que des diodes de type LED, OLED ou LCD, aptes à émettre une lumière avec une intensité d’éclairage modulable.The light units can be electroluminescent components such as LED, OLED or LCD type diodes, capable of emitting light with adjustable lighting intensity.
Les paramètres de configuration de chaque bandeau lumineux sont calculés pour des données courantes à signaler, sur la base de paramètres qui ont été prédéfinis pour chaque bandeau lumineux, et où chaque bandeau est assigné à l’affichage d’une information spécifique d’attitude ou de dérive.The configuration parameters of each light strip are calculated for current data to be reported, on the basis of parameters which have been predefined for each light strip, and where each strip is assigned to the display of specific attitude information or of drift.
Dans un mode de réalisation, les moyens de calcul sont configurés pour déterminer pour au moins un bandeau lumineux, un nombre et un ou plusieurs emplacements d’unités lumineuses à allumer de manière à produire pour le pilote une impression optique de liquide coulant dans un tube.In one embodiment, the calculation means are configured to determine for at least one light strip, a number and one or more locations of light units to be lit so as to produce for the pilot an optical impression of liquid flowing in a tube .
Dans un mode de réalisation, les moyens de calcul sont configurés pour déterminer pour au moins un bandeau lumineux, un nombre et un ou plusieurs emplacements d’unités lumineuses à allumer de manière à produire pour le pilote une impression optique de mouvement droite-gauche ou gauche-droite.In one embodiment, the calculation means are configured to determine for at least one light strip, a number and one or more locations of light units to be lit so as to produce for the pilot an optical impression of right-left movement or left right.
Dans un mode de réalisation, les moyens de calcul sont configurés pour déterminer pour au moins un bandeau lumineux, un nombre et un ou plusieurs emplacements d’unités lumineuses à allumer de manière à produire pour le pilote une impression optique de mouvement haut-bas ou bas-haut.In one embodiment, the calculation means are configured to determine for at least one light strip, a number and one or more locations of light units to be lit so as to produce for the pilot an optical impression of up-down movement or down up.
Dans un mode de réalisation, les moyens de calcul sont configurés pour déterminer pour au moins un bandeau lumineux, un nombre et un ou plusieurs emplacements d’unités lumineuses à allumer de manière à produire pour le pilote une impression optique de défilement dans un sens opposé au mouvement de l’aéronef.In one embodiment, the calculation means are configured to determine for at least one light strip, a number and one or more locations of light units to be lit so as to produce for the pilot an optical impression of scrolling in an opposite direction to the movement of the aircraft.
Dans un mode de réalisation, les moyens de calculs sont configurés pour déterminer un mode jour ou un mode nuit, et sélectionner les paramètres de configuration (nombre, emplacement, couleur, intensité, fréquence d’émission, etc) des unités lumineuses à allumer selon le mode jour ou nuit. La fréquence d’émission peut être ajustée en sollicitant par exemple le dispositif d’émission compatible de JVN.In one embodiment, the calculation means are configured to determine a day mode or a night mode, and select the configuration parameters (number, location, color, intensity, emission frequency, etc.) of the light units to be lit according to day or night mode. The transmission frequency can be adjusted by requesting, for example, the compatible JVN transmission device.
Ainsi, sur l’exemple des figures 2a et 2b, les bandeaux lumineux placés sur les montants M1 et M2 (correspondant aux armatures des portes à gauche et à droite) sont dédiés à l’affichage optique d’une information de dérapage longitudinal. Le bandeau lumineux placé sur le montant M3 (correspondant à l’armature en arc de cercle au-dessus de la tête du pilote) est dédié à l’affichage optique d’une information de roulis. Le bandeau lumineux placé sur le montant M4 (correspondant à l’armature frontale à la verticale) est dédié à l’affichage optique d’une information de tangage. Le bandeau lumineux placé sur le montant M5 (correspondant à l’armature frontale à l’horizontale) est dédié à l’affichage optique d’une information de lacet.Thus, on the example of Figures 2a and 2b, the light strips placed on the uprights M1 and M2 (corresponding to the door frames on the left and right) are dedicated to the optical display of longitudinal slip information. The light strip placed on the M3 upright (corresponding to the arcuate frame above the pilot's head) is dedicated to the optical display of roll information. The light strip placed on the M4 upright (corresponding to the vertical front frame) is dedicated to the optical display of pitch information. The light strip placed on the M5 upright (corresponding to the horizontal front frame) is dedicated to the optical display of yaw information.
Le dispositif de l’invention comprend de plus des moyens 210 pour déclencher simultanément sur chaque bandeau lumineux sélectionné, l’allumage des unités lumineuses sélectionnées, selon la configuration d’éclairage calculée.The device of the invention further comprises means 210 for simultaneously triggering, on each selected light strip, the lighting of the selected light units, according to the calculated lighting configuration.
L’affichage lumineux selon le dispositif de l’invention permet de remonter des informations visuelles au pilote dans son champ de vision central et son champ de vision périphérique sans stimuler sa vision fovéale tout en lui évitant une surcharge cognitive.The light display according to the device of the invention makes it possible to provide visual information to the pilot in his central field of vision and his peripheral field of vision without stimulating his foveal vision while avoiding cognitive overload.
Les figures 3a à 3d illustrent différents modes de réalisation du dispositif d’aide au guidage selon l’invention pour assister un pilote dans le contrôle du roulis de son aéronef.Figures 3a to 3d illustrate different embodiments of the guidance assistance device according to the invention to assist a pilot in controlling the roll of his aircraft.
Toujours selon l’exemple de la
La
La
Les figures 3c et 3d illustrent deux variantes des modes de réalisation des figures 3a et 3b, dans lesquelles seules les unités lumineuses proches des deux points d’intersection peuvent être allumées.Figures 3c and 3d illustrate two variants of the embodiments of Figures 3a and 3b, in which only the light units close to the two intersection points can be lit.
L’homme du métier peut dériver d’autres alternatives pour la représentation visuelle du roulis de l’aéronef, comme mettre en œuvre un changement de couleur lorsque l’angle de roulis se rapproche des bornes de sécurité, en effectuant par exemple un passage progressif du blanc à l’ambre puis au rouge.Those skilled in the art can derive other alternatives for the visual representation of the roll of the aircraft, such as implementing a color change when the roll angle approaches the safety limits, for example by carrying out a progressive passage from white to amber then to red.
Les choix d’implémentation de la représentation visuelle du roulis peuvent être prédéfinis selon le type d’aéronef, son usage, des préférences pilote ou encore d’autres critères.The choices for implementing the visual representation of roll can be predefined according to the type of aircraft, its use, pilot preferences or even other criteria.
Le pilote lorsque l’aide visuelle sur le roulis est active, comprend de manière intuitive que pour mettre à plat son hélicoptère, il doit aligner le haut de chacune des deux lignes d’unités lumineuses (droite et gauche) à peu près au niveau de sa tête.The pilot, when the visual aid on the roll is active, understands intuitively that to level his helicopter, he must align the top of each of the two lines of light units (right and left) approximately at the level of her head.
Ainsi, par une représentation visuelle intuitive qui intervient dans son champ de vision périphérique, le pilote est aidé dans son pilotage sans être impacté dans sa charge mentale.Thus, by an intuitive visual representation which intervenes in his peripheral field of vision, the pilot is helped in his piloting without being impacted in his mental load.
Les figures 4a et 4b illustrent différents modes de réalisation du dispositif d’aide au guidage de l’invention pour assister un pilote dans le contrôle du dérapage latéral de son aéronef aussi appelé lacet (mouvement de rotation horizontal de l’aéronef autour de son axe vertical tel que schématisé sur la droite de la
L’information visuelle pour représenter le lacet est remontée au pilote via le bandeau lumineux placé sur le montant M5 qui est dans son champ de vision central. L’information visuelle correspond à l’angle de dérapage latéral de l’hélicoptère, et son activation va consister à déclencher en temps réel sur le bandeau lumineux placé sur le montant M5, un allumage horizontal à gauche ou à droite (selon que le dérapage latéral est sur la droite ou sur la gauche) d’un nombre d’unités lumineuses, en fonction de l’angle de dérapage courant de l’hélicoptère.The visual information to represent the yaw is sent to the pilot via the light strip placed on the M5 upright which is in his central field of vision. The visual information corresponds to the lateral skid angle of the helicopter, and its activation will consist of triggering in real time on the light strip placed on the M5 upright, a horizontal ignition to the left or to the right (depending on whether the skid side is on the right or on the left) of a number of light units, depending on the current sideslip angle of the helicopter.
Dans un mode de réalisation montré sur la
Les choix d’implémentation de la représentation visuelle du lacet peuvent être prédéfinis selon le type d’aéronef, son usage, des préférences pilote ou encore d’autres critères. En particulier, il peut être assigné une couleur spécifique à l’information visuelle du lacet (et des couleurs différentes pour l’information visuelle du tangage et celle du roulis).The choices for implementing the visual representation of yaw can be predefined according to the type of aircraft, its use, pilot preferences or even other criteria. In particular, a specific color can be assigned to the visual yaw information (and different colors for the visual information of pitch and roll).
Lors d’un atterrissage, un pilote doit éviter de déraper latéralement. La tâche lumineuse représentant le dérapage latéral de son aéronef, lui indique lorsqu’il a été déterminé qu’une information visuelle devait lui être signalée, qu’il doit agir pour ramener cette tâche lumineuse au centre du bandeau lumineux, en ramenant son vecteur vitesse dans son axe longitudinal.When landing, a pilot must avoid skidding sideways. The light spot representing the lateral skid of his aircraft indicates to him when it has been determined that visual information should be signaled to him, that he must act to bring this light spot back to the center of the light strip, by bringing its speed vector in its longitudinal axis.
Dans une variante de réalisation montrée en
La
L’information visuelle pour représenter le tangage est remontée au pilote via le bandeau lumineux placé sur le montant M4 qui est dans son champ de vision central, et va consister à déclencher en temps réel un allumage vertical au-dessus ou au-dessous d’un point central défini au milieu du bandeau lumineux (selon que le tangage est avant ou arrière) d’une ou plusieurs unités lumineuses voisines en fonction de la valeur du tangage courant de l’aéronef. Les unités lumineuses peuvent être allumées à des intensités identiques ou à des intensités différentes variant de la plus forte au centre à des plus faibles en périphérie.The visual information to represent the pitch is sent to the pilot via the light strip placed on the M4 upright which is in his central field of vision, and will consist of triggering in real time a vertical ignition above or below a central point defined in the middle of the light strip (depending on whether the pitch is forward or backward) of one or more neighboring light units depending on the current pitch value of the aircraft. The light units can be turned on at the same intensities or at different intensities varying from the strongest in the center to the weakest on the periphery.
L’information visuelle de tangage est ainsi représentée par une tâche lumineuse 502 verticale. Un point central de référence ‘O’ est prédéfini et indiqué par une unité lumineuse allumée dans une couleur différente ou par un dispositif physique quelconque posé sur le centre du bandeau lumineux.The visual pitch information is thus represented by a vertical light spot 502. A central reference point ‘O’ is predefined and indicated by a light unit lit in a different color or by any physical device placed on the center of the light strip.
Pour rendre l’assiette de son aéronef nulle, le pilote comprend ainsi de manière intuitive qu’il doit ramener la tâche lumineuse vers le point central ‘O’, et ce en effectuant un mouvement vers le bas dans l’exemple de la
Dans une variante de réalisation, il est ajouté une perception de la vitesse de déplacement vertical de l’aéronef par un allumage progressif d’unités lumineuses voisines de la tâche lumineuse qui représente l’assiette. Cet allumage progressif se déplace vers le haut lorsque l’aéronef descend et inversement vers le bas lorsque l’aéronef monte.In a variant embodiment, a perception of the vertical movement speed of the aircraft is added by progressive lighting of light units neighboring the light spot which represents the attitude. This progressive ignition moves upwards as the aircraft descends and vice versa downwards as the aircraft ascends.
Les choix d’implémentation de la représentation visuelle du tangage peuvent être prédéfinis selon le type d’aéronef, son usage, des préférences pilote ou encore d’autres critères. En particulier, il peut être assigné une couleur spécifique à l’information visuelle du tangage (et des couleurs différentes pour l’information visuelle du lacet et celle du roulis).The choices for implementing the visual representation of pitch can be predefined according to the type of aircraft, its use, pilot preferences or even other criteria. In particular, a specific color can be assigned to the visual information of pitch (and different colors for the visual information of yaw and roll).
Les figures 6a à 6c illustrent différents modes de réalisation du dispositif d’aide au guidage de l’invention pour assister un pilote dans le contrôle du dérapage longitudinal de son aéronef.Figures 6a to 6c illustrate different embodiments of the guidance assistance device of the invention to assist a pilot in controlling the longitudinal skidding of his aircraft.
L’information visuelle pour représenter le dérapage longitudinal est remontée au pilote via les bandeaux lumineux placés sur les montants gauches M1 et droits M2 qui sont dans son champ de vision périphérique.The visual information to represent the longitudinal slip is sent to the pilot via the light strips placed on the left M1 and right M2 pillars which are in his peripheral field of vision.
L’information visuelle de dérapage longitudinal va consister à déclencher en temps réel un allumage progressif sur chaque bandeau lumineux de droite et de gauche d’une ou plusieurs unités lumineuses voisines pour représenter un mouvement vers l’avant si l’aéronef recule ou représenter un mouvement vers l’arrière si l’aéronef avance, afin de restituer au pilote une sensation de voir défiler un allumage des unités lumineuses dans le sens opposé au mouvement de l’aéronef.The visual longitudinal skid information will consist of triggering in real time progressive lighting on each right and left light strip of one or more neighboring light units to represent forward movement if the aircraft is moving backwards or to represent a backward movement if the aircraft moves forward, in order to give the pilot the sensation of seeing the lighting units flash in the direction opposite to the movement of the aircraft.
Ainsi sur la
Pour contrôler le dérapage longitudinal, le pilote comprend ainsi de manière intuitive sans être perturbé dans sa charge mentale qu’il doit ralentir ou accélérer son mouvement dans l’axe longitudinal en fonction de la stratégie d’atterrissage préalablement établie. To control the longitudinal skid, the pilot thus understands intuitively without being disturbed in his mental load that he must slow down or accelerate his movement in the longitudinal axis depending on the landing strategy previously established.
Dans des variantes de réalisation illustrées sur les différentes représentations de la
Le pilote perçoit ainsi visuellement un mouvement avant-droite (en haut à gauche de la
Dans un mode de réalisation, de manière à prendre en compte le mode jour et le mode nuit, les bandeaux lumineux des montants M4 et M5 du champ de vision central peuvent avoir une double rangée d’unités lumineuses, une rangée étant dédiée au mode jour et l’autre rangée étant dédiée au mode nuit.In one embodiment, in order to take into account day mode and night mode, the light strips of the M4 and M5 uprights of the central field of vision can have a double row of light units, one row being dedicated to day mode and the other row being dedicated to night mode.
L’homme du métier peut concevoir un interacteur pour passer du mode jour au mode nuit, ou d’autres dispositifs tels que par exemple et sans limitation : un capteur de luminosité, un capteur de détection de port ou d’activité des jumelles à vision nocturne JVN. Chacune des rangées est choisie pour que les unités lumineuses émettent à une longueur d’onde spécifique pour être perçue par le pilote respectivement sans port de JVN (dans le spectre du visible) et avec port de JVN (Infrarouge).Those skilled in the art can design an interactor to switch from day mode to night mode, or other devices such as for example and without limitation: a brightness sensor, a wearing or activity detection sensor for vision binoculars nocturnal JVN. Each of the rows is chosen so that the light units emit at a specific wavelength to be perceived by the pilot respectively without port of JVN (in the visible spectrum) and with port of JVN (Infrared).
La
Le procédé comprend des étapes consistant à :The method comprises steps consisting of:
702 : déterminer à partir d’informations relatives à la navigation courante de l’aéronef, si des données courantes d’attitude et de dérive de l’aéronef doivent être signalées au pilote par un canal optique.702: determine from information relating to the current navigation of the aircraft, whether current attitude and drift data of the aircraft must be reported to the pilot by an optical channel.
704 : convertir lesdites données courantes d’attitude et de dérive à signaler en données d’attitude et de dérive pour affichage lumineux.704: convert said current attitude and drift data to be reported into attitude and drift data for light display.
706 : sélectionner un nombre de bandeaux lumineux positionnés dans le champ de vision périphérique et dans le champ de vision central du pilote, pour afficher lesdites données d’attitude et de dérive.706: select a number of light strips positioned in the peripheral field of vision and in the central field of vision of the pilot, to display said attitude and drift data.
708 : calculer pour chaque bandeau lumineux sélectionné, au moins des paramètres de nombre, d’emplacement, de couleur et d’intensité pour des unités lumineuses à allumer.708: calculate for each selected light strip, at least number, location, color and intensity parameters for light units to be turned on.
710 : déclencher simultanément sur chaque bandeau lumineux sélectionné, l’allumage desdites unités lumineuses tel que calculé.710: simultaneously trigger on each selected light strip the switching on of said light units as calculated.
La
Un système connu de type FMS dispose d'une interface homme-machine 804 comprenant par exemple un clavier et un écran d'affichage, ou bien simplement un écran d'affichage tactile, ainsi que différentes bases de données 806 et modules fonctionnels 808 permettant de réaliser les fonctions courantes d’un manager de vol.A known FMS type system has a man-machine interface 804 comprising for example a keyboard and a display screen, or simply a touch display screen, as well as different databases 806 and functional modules 808 making it possible to perform the common functions of a flight manager.
Il existe différents systèmes de gestion de vol dont les capacités et les fonctionnalités peuvent varier en fonction de l'appareil ciblé (hélicoptère, avion de ligne...). Le FMS est généralement couplé à différents capteurs 810 (GPS, INR, …) permettant de récupérer des informations relatives à l’environnement courant de l’aéronef qui sont utilisées par les modules fonctionnels du FMS.There are different flight management systems whose capabilities and functionalities may vary depending on the targeted aircraft (helicopter, airliner, etc.). The FMS is generally coupled to different sensors 810 (GPS, INR, etc.) making it possible to retrieve information relating to the current environment of the aircraft which is used by the functional modules of the FMS.
Dans cette variante de réalisation, les calculs faits par les différents modules fonctionnels du dispositif d’aide au guidage selon l’invention 800 sont effectués par des processeurs 812 de la plateforme d’exécution du FMS.In this variant embodiment, the calculations made by the different functional modules of the guidance assistance device according to the invention 800 are carried out by processors 812 of the FMS execution platform.
Dans une variante de réalisation, les calculs faits par les différents modules du dispositif de l’invention sont portés par une partition spécifique d’une plateforme matérielle spécifique à l’avionique mais différente de celle du FMS, comme par exemple une plateforme d’un dispositif de type « Electronic Flight Bag » (EFB).In a variant embodiment, the calculations made by the different modules of the device of the invention are carried by a specific partition of a hardware platform specific to avionics but different from that of the FMS, such as for example a platform of a “Electronic Flight Bag” (EFB) type device.
Le procédé de l’invention peut s’implémenter à partir d’éléments matériel et/ou logiciel. Le procédé peut être disponible en tant que produit programme d’ordinateur sur un support lisible par ordinateur. Le procédé peut être implémenté sur un système pouvant utiliser un ou plusieurs circuits électronique dédiés ou un circuit à usage général. La technique du procédé selon l'invention peut se réaliser sur une machine de calcul reprogrammable (un processeur ou un microcontrôleur par exemple) exécutant un programme comprenant une séquence d'instructions non transitoires, ou sur une machine de calcul dédiée (par exemple un ensemble de portes logiques comme un FPGA ou un ASIC, ou tout autre module matériel). Les différents modules du système selon l’invention peuvent être implémentés sur un même processeur ou sur un même circuit, ou distribués sur plusieurs processeurs ou plusieurs circuits. Les modules du système selon l’invention consistent en des moyens de calcul incluant un processeur. La référence à un programme d'ordinateur qui, lorsqu'il est exécuté, effectue l'une quelconque des fonctions décrites précédemment, ne se limite pas à un programme d'application s'exécutant sur un ordinateur hôte unique, mais pouvant être exécuté par un ou plusieurs processeurs.The method of the invention can be implemented using hardware and/or software elements. The method may be available as a computer program product on a computer-readable medium. The method can be implemented on a system that can use one or more dedicated electronic circuits or a general-purpose circuit. The technique of the method according to the invention can be carried out on a reprogrammable calculation machine (a processor or a microcontroller for example) executing a program comprising a sequence of non-transitory instructions, or on a dedicated calculation machine (for example a set logic gates such as an FPGA or an ASIC, or any other hardware module). The different modules of the system according to the invention can be implemented on the same processor or on the same circuit, or distributed across several processors or several circuits. The modules of the system according to the invention consist of calculation means including a processor. Reference to a computer program which, when executed, performs any of the functions described above, is not limited to an application program running on a single host computer, but capable of being executed by one or more processors.
Claims (16)
- des moyens (202) pour déterminer, à partir d’informations relatives à la navigation courante de l’aéronef, si des données courantes d’attitude et de dérive de l’aéronef doivent être signalées au pilote par un canal optique ;
- des moyens (204) pour convertir lesdites données courantes d’attitude et de dérive à signaler en données d’attitude et de dérive pour affichage lumineux ;
- des moyens (206) pour sélectionner un nombre de bandeaux lumineux positionnés dans le champ de vision périphérique et dans le champ de vision central du pilote, pour afficher lesdites données d’attitude et de dérive ;
- des moyens (208) pour calculer pour chaque bandeau lumineux sélectionné, un ensemble de paramètres de configuration, notamment des paramètres de nombre, d’emplacement, de couleur et d’intensité pour des unités lumineuses à allumer ; et
- des moyens (210) pour déclencher simultanément sur chaque bandeau lumineux sélectionné, l’allumage tel que calculé desdites unités lumineuses.Visual aid device (200) for improving a pilot's awareness of the situation and the state of a piloted aircraft, the aircraft having a cockpit having walls equipped with uprights on which light strips are arranged composed of a plurality of light units, the device comprising:
- means (202) for determining, from information relating to the current navigation of the aircraft, if current attitude and drift data of the aircraft must be reported to the pilot by an optical channel;
- means (204) for converting said current attitude and drift data to be reported into attitude and drift data for light display;
- means (206) for selecting a number of light strips positioned in the peripheral field of vision and in the central field of vision of the pilot, to display said attitude and drift data;
- means (208) for calculating for each selected light strip, a set of configuration parameters, in particular number, location, color and intensity parameters for light units to be turned on; And
- means (210) for simultaneously triggering, on each selected light strip, the ignition as calculated of said light units.
Device according to any one of the preceding claims in which the calculation means are configured to determine a day mode or a night mode, and select configuration parameters of the light units, in particular the number, location, color and intensity of the light units to be switched on in day or night mode.
- déterminer, à partir d’informations relatives à la navigation courante de l’aéronef, si des données courantes d’attitude et de dérive de l’aéronef doivent être signalées au pilote par un canal optique ;
- convertir lesdites données courantes d’attitude et de dérive à signaler en données d’attitude et de dérive pour affichage lumineux ;
- sélectionner un nombre de bandeaux lumineux positionnés dans le champ de vision périphérique et dans le champ de vision central du pilote, pour afficher lesdites données d’attitude et de dérive ;
- calculer pour chaque bandeau lumineux sélectionné, au moins des paramètres de nombre, d’emplacement, de couleur et d’intensité pour des unités lumineuses à allumer ; et
déclencher simultanément sur chaque bandeau lumineux sélectionné, l’allumage tel que calculé desdites unités lumineuses.Visual aid method for improving a pilot's awareness of the situation and the state of a piloted aircraft, the aircraft having a cockpit having walls equipped with uprights on which are arranged light strips composed of a plurality of light units, the method comprising steps consisting of:
- determine, from information relating to the current navigation of the aircraft, whether current attitude and drift data of the aircraft must be reported to the pilot by an optical channel;
- convert said current attitude and drift data to be reported into attitude and drift data for light display;
- select a number of light strips positioned in the peripheral field of vision and in the central field of vision of the pilot, to display said attitude and drift data;
- calculate for each selected light strip, at least number, location, color and intensity parameters for light units to be turned on; And
simultaneously trigger on each selected light strip, the ignition as calculated of said light units.
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