WO1997026637A1 - Procede et dispositif d'aide a la navigation aerienne, facilitant l'entree et le controle de donnees de vol - Google Patents

Procede et dispositif d'aide a la navigation aerienne, facilitant l'entree et le controle de donnees de vol Download PDF

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WO1997026637A1
WO1997026637A1 PCT/FR1997/000059 FR9700059W WO9726637A1 WO 1997026637 A1 WO1997026637 A1 WO 1997026637A1 FR 9700059 W FR9700059 W FR 9700059W WO 9726637 A1 WO9726637 A1 WO 9726637A1
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WO
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console
zone
main
display
auxiliary
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PCT/FR1997/000059
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English (en)
Inventor
Muriel Bomans
Sylvie Grand-Perret
Original Assignee
Sextant Avionique
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/0017—Arrangements for implementing traffic-related aircraft activities, e.g. arrangements for generating, displaying, acquiring or managing traffic information
    • G08G5/0021—Arrangements for implementing traffic-related aircraft activities, e.g. arrangements for generating, displaying, acquiring or managing traffic information located in the aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D43/00—Arrangements or adaptations of instruments
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/003—Flight plan management
    • G08G5/0034—Assembly of a flight plan

Definitions

  • the invention relates to methods and devices for assisting air navigation
  • the flight management system operates on the basis of data entered by the pilot, data supplied by sensors distributed in the aircraft, and possibly digital data transmitted over the air from the ground or from other aircraft or even satellites.
  • DATALINK system being generalized
  • the dialogue between the flight crew and the flight management system is mainly done by means of at least three interfaces which are
  • Navigation Display a navigation screen
  • the layout of the desired route for the airplane that is to say a graphic representation of the flight plan of the airplane and the situation of the plane on this plane
  • Primary Flight Display a primary piloting screen which displays an artificial horizon which tilts when the aircraft tilts, an indication of the aircraft's attitude, and other indications useful for piloting, in particular the guidance mode of the aircraft
  • Flight Control Unit flight control unit having manual controls for selecting instructions such as the desired heading for the aircraft
  • MCDU keyboard-screen console
  • Control Display Unit which is a display and input console for data allowing the flight crew to enter data into the flight management system and to read information communicated by the flight management system based on the data entered
  • the display and data input console has a screen on the one hand, function keys on the other hand and an alphanumeric keyboard
  • the pilot carrying out the operations must take care that all the operations provided for in the procedure are correctly carried out And in the case of a piloting with two, these operations must be shared with the assistant pilot and the operations carried out by one of the pilots must be verified by the other
  • the communication between the two pilots is oral, the cockpit comprising two identical cockpit side by side with in each cockpit identical interfaces with the flight management system which is unique (or double with
  • An object of the invention is to propose a method and a device for assisting air navigation which facilitate for the pilot the execution of the tasks which are incumbent upon him in relation to the flight management system during different phases of a flight
  • the method uses the flight management system and its display and data input console, the console is of a type which makes it possible in particular to select predetermined areas of the screen to trigger the execution of corresponding operations. to the selected area
  • the process consists of
  • a first and a second auxiliary zones are associated with each of the main areas, and it is also expected that
  • the entry of validation information by the second console results in the display of a specific mark in the second auxiliary zone, both on the second console and on the first
  • the display of specific marks is redisplayed each time on the two consoles after the execution of each procedural step, so as to show globally on the two consoles the validated execution of all the procedural steps already carried out, the author of the validation being indicated by that of the two auxiliary zones which is checked by a specific mark.
  • the invention relates not only to the method which has just been given in summary, but also to an air navigation aid device.
  • the device according to the invention uses a flight management system which dialogues with the pilot by means of several interfaces among which at least one display and data input console, and it is characterized in that it comprises means for simultaneously displaying on the console a series of successive main zones each corresponding to a step of a navigation procedure, and an independent auxiliary zone associated with each main zone and located immediately next to this main zone, means that can be actuated by the user to select a determined main zone, means for presenting on the console, when a zone main is selected, a display necessary to execute the procedural step corresponding to this main zone, means p to enter into the console validation information for the procedural step and then to display the series of main zones and the associated auxiliary zones again, means for displaying in the auxiliary zone associated with the selected main zone a specific mark indicating that the procedural step has been validated, and means for storing in memory and reaffirming after the execution of other procedural
  • the flight management system comprises a second console identical to the first, provision is made for first and second auxiliary zones to be associated with each of the main zones, means being provided for validation information entered by the first console during the execution of a procedural step corresponding to a determined main zone causes the display of a specific mark in the first auxiliary zone associated with this main zone, both on the first console and on the second console , and conversely that validation information entered by the second console causes the display of a specific mark in the second auxiliary zone, both on the first console and on the second console
  • the system is resistant to interruptions; pilots are frequently interrupted in their action sequences, very particularly in the flight preparation phase.
  • pilots are frequently interrupted in their action sequences, very particularly in the flight preparation phase.
  • they have a summary of the steps already carried out, and can quickly return to their sequence of actions, they do not have to go back through successions of task pages to remember the steps already carried out
  • the process will support the new mode of dialogue
  • DATALINK according to which information is transmitted between the ground and the edge by radio means information sent by the ground to the flight management system may appear in the stages of the procedure, in a particular form attracting the attention of the pilot. pilot will verify and accept this information in the same way as if he had entered it
  • FIG. 1 represents the whole of the navigation aid device according to the invention
  • FIG. 2 represents the screen of the console at the start of a navigation procedure
  • FIGS. 3 to 6 represent the screen at different stages of the procedure
  • FIG. 7 shows an operating flow diagram of the flight management system for the functions relating to the invention
  • Figures 2 to 6 contain written indications as they may appear in reality on an airliner, and this is why they appear in the form of English words or abbreviations taken from English. have no particular meaning relative to the technique proposed by the invention, it is not useful to give them in a French form which would be less understandable for a person skilled in the art However, a translation of the English words is given at the end of the description
  • the navigation aid device according to the invention constitutes part of a global aircraft control system.
  • This global system essentially comprises
  • FMS Flight Management System
  • sensors 12 distributed in the airplane, among which for example navigation instruments (1RS inertial units, summer), various sensors giving information on the state of the airplane, possibly communication instruments with the outside , all these sensors being connected to the flight management system,
  • navigation instruments (1RS inertial units, summer)
  • various sensors giving information on the state of the airplane, possibly communication instruments with the outside , all these sensors being connected to the flight management system,
  • FCU Flight Control Unit
  • ND Navigation Display
  • piloting information display screen PFD ("Primary Flight Display"), to display an artificial horizon, aircraft altitudes, plates, speed vectors, an indication of guidance mode ("Flight Mode Annunciator "), summer ,
  • this console is the main dialogue instrument with regard to the present invention, and it operates under the direct control of contained software in the FMS computer
  • the console itself can include its own software necessary for its operation, in the general case where this console includes a microprocessor and circuits controlled by this microprocessor
  • the routines for displaying traces on the screen, the routines for managing the data entry keyboard, and are specific to the console and the corresponding software can be integrated into the console, while the information to be displayed is generally obtained from software contained in the FMS calculator.
  • the elements necessary for implementing the present invention are the FMS computer (since the dialogue to be provided is a dialogue between the pilot and the computer), and the MCDU console
  • the MDCU display and data input console comprises a keyboard, a screen, function keys, and means for selecting the zones displayed on the screen and activating the selected zone to trigger operations which are related to what is displayed
  • selection and activation means are analogous to the well-known "mouse" used in the field of microorders, that is to say that they are means which allow
  • console function keys can be arranged all around the screen, but it should be noted that they could even be displayed on the screen itself, for example on the periphery of a central region of the screen, in this case, the function keys are activated exactly according to the principle indicated above by the zone selection means the keys displayed on the screen are specific selected zones on which one can "click" This is this particular case which is represented in the figures, in which we see peripheral function keys around a central region which can be called "region o
  • the concrete example is a flight without incident, from Pans-Charles de Gaulle airport (CDG) to Frankfurt airport (FAR)
  • CDG Pans-Charles de Gaulle airport
  • FAR Frankfurt airport
  • the scenario includes in this example 7 main phases - flight preparation ("Preflight")
  • the flight management system knows which phase we are in, because the operations carried out by the pilot are constantly taken into account by this system and because the behavior of the airplane is constantly detected by the sensors connected to the system
  • this key can be either a hardware key or a software key displayed on the screen. and can be selected by the zone selection means 97/26637 ⁇ PC17FR97 / 00059
  • the FMS calculator displays in the message display region an image such as that seen in FIG. 2, on this image, the function keys 20 such as the key
  • DO_LIST also remain displayed, around the central region of message displays.
  • the image displayed in the central region of the screen mainly comprises
  • the main zones each contain information relating to procedural steps to be executed by the pilot in the preparation phase, when they are selected by the user, they can be switched over (or change color, etc.) so that this selection is visible
  • a determined main zone when activated after having been selected, it triggers the display by the computer of messages and data requests necessary for the execution of the procedural step corresponding to this zone
  • the main zones follow one another below and / or next to each other in an order which corresponds to the order of the procedure to be executed by the pilot
  • a header reminding that the menu displayed is a list of steps in the flight preparation procedure to be carried out by the pilot - a written indication of the content of each stage, in the different main zones which follow one another from top to bottom and from right to left.
  • Some steps may be mandatory in the procedure, and others optional, for example here the last three are optional.
  • the optional steps can be displayed in a slightly different form from the others (gray background for some, black for others for example). If the user selects and activates a given main area, the computer displays a new screen, mainly consisting of information and requests for information.
  • FMS Status reminding that this is the verification stage
  • - messages (mainly information and requests for information)
  • the FMS calculator displays on the screen the type of aircraft and engine and requests information such as the number of the planned flight, this number, here "AFR1448", is entered on the keyboard by the pilot after he has selected the zone corresponding to this entry (or that the calculator is positioned automatically on this zone). The pilot similarly enters the other data requested by this screen page
  • Validation can be carried out by pressing a validation button, or selection and marking on an "OK" zone, or any other conventional validation solution: for example the complete entry of the data requested by the computer in the screen page considered can be interpreted by him as a validation action for this page.
  • the operations to be performed by the user for a given procedural step may involve the successive scrolling of several screen pages, the final validation of the execution of the procedural step then being carried out on the last page displayed on the console. by the FMS calculator
  • the computer again displays the screen page visible in FIG. 2, but also with a specific mark in an auxiliary zone associated with the main zone considered, this auxiliary zone is preferably immediately adjacent to the main zone
  • the activation of the validation zone triggers two operations - redisplay of the menu screen of FIG. 2,
  • Figure 4 represents the screen at this stage.
  • the pilot will thus perform the successive procedural steps proposed by the "FMS Preflight DO_LIST" screen, and a check mark will appear next to each validated step.
  • the marks accumulate, that is to say that at each step of validated procedure, a new mark will appear but the marks of the previously validated stages will reappear each time
  • the list visible on this screen therefore includes both the procedural steps already performed (checked) and the procedural steps that remain to be performed (unchecked), which allows the pilot to have a very clear awareness exact situation at any given time in relation to its obligations
  • FIG. 5 shows that the second stage "FROM / TO or CO-ROUTE" (see FIG. 2) has also been executed since it is checked, but the indication "CDGFRA1" appeared in the corresponding zone to indicate to the pilot that the route entered on the keyboard is the Charles de Gaulle / Frankfurt route
  • an altitude of 33,000 feet (10,000 meters) is now indicated in the form "FL330" in the main zone CRZFL which corresponds to the stage for choosing the altitude of the cruise flight.
  • the corresponding auxiliary zone, to the left of ia main area, is checked
  • the procedure can be executed completely including optional steps, and the pilot knows at all times where the procedure is, even if he is interrupted during execution, which frequently happens in reality.
  • the main zones succeed one another mainly from top to bottom, in the order of the procedure, but we can also provide that several main zones appear on the same line, and we plan to associate an auxiliary zone. either to each of the main zones, or to a group of zones as is the case for the three zones "Departure”, "en-route", and "Arrivai" for example.
  • the pilot again activates the DO_LIST key, and the FMS calculator, which knows which flight phase we are in, then displays on the screen the list of operations to be performed, different from that in FIG. 2, but presented in the same way into main zones and auxiliary zones each associated with a respective main zone.
  • auxiliary zones are selectable and activatable zones like the main zones by the selection means of the console. This then allows
  • the pilots each occupy a seat fitted with dialogue interfaces, and these interfaces are identical for the two pilots and are connected in a similar manner to the FMS computer.
  • the two MCDU consoles are independently controlled by the pilots, the computer being able to distinguish the two consoles for both display and data entry
  • each main zone of the screen called up by the DO_LIST key be associated with two different auxiliary zones, preferably one to the left and one to the right of the main zone.
  • the computer will check on each of the screens the auxiliary zone on the left if it is the pilot on the left who has carried out and validated the procedural step, or the auxiliary zone on the right if it is the right pilot who did it
  • the procedural steps carried out and each of the pilots can determine who carried out the operation II is common indeed that one of the pilots asks the other to carry out certain operations, he can thus ensure at all times what has been done without the need to memorize intellectually both his own actions and those of his colleague
  • FIG. 6 represents a corresponding example, in which one of the operations was carried out by the pilot on the right
  • the two consoles display the same image
  • the two essential phases for which the DO_LIST menu will be used will be the flight preparation phase and the approach phase.
  • the menu displayed at the start of the approach phase procedure will include auxiliary zones 50 that are not checked (erasure of the check box memory) but will also include indications that were entered during the flight preparation phase (i.e. that is, there is a resetting of the memory of the coaches but there is no resetting of other information whose validity remains).
  • Systems systems help preflight help before the flight verify verify from / to from / to switch commutation hold hold update update airway airway overfly overflight cancel delete validate validate engine number number departure departure arrival arrival enter / check entry / verification constraints constraints align for display display fuel oil fuel data flight vol parameters parameters secondary secondary alternate alternative field field cost cost garlic pilot entered data DELETED: all data entered by the pilot deleted

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Abstract

L'invention concerne les procédés et dispositifs d'aide à la navigation aérienne, utilisés dans le cadre des systèmes de gestion de vol embarqués dans les aérodynes. Pour faciliter la tâche du pilote, le calculateur embarqué (FMS) dialogue avec le pilote par l'intermédiaire d'une console d'affichage et d'entrées de données (MCDU). Cette console affiche une liste de tâches à exécuter sous forme d'une succession de zones principales (40) sélectionnables et activables. Chaque zone correspond à une tâche, exécutée par l'intermédiaire de la console, et lorsque la tâche a été exécutée (touche de validation actionnée par le pilote), la liste des tâches est réaffichée avec une marque spécifique dans une zone auxiliaire (50) correspondant à la tâche exécutée. La zone auxiliaire est disposée à côté de la zone principale dans laquelle apparaît la tâche à effectuer. Le copilote, s'il existe, reçoit la même marque. Si c'est lui qui exécute la procédure, la marque apparaît dans une autre zone auxiliaire (60) située de l'autre côté de la zone principale. A un instant quelconque de la procédure, le pilote et le copilote voient tous deux d'un coup d'oeil quelles tâches ont été exécutées, qui a exécuté chacune, et quelles tâches restent à effectuer.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF D'AIDE A LA NAVIGATION AERIENNE, FACILITANT L'ENTREE ET LE CONTROLE DE DONNEES DE VOL
L'invention concerne les procédés et les dispositifs d'assistance à la navigation aérienne
D'une façon générale, on sait que dans les aérodynes (avions, hélicoptères, ete ) de conception moderne, le pilote doit dialoguer avec un système de gestion de vol (en anglais "Flight Management System") qui est un calculateur embarqué dans l'aérodyne (dans la suite on parlera d'avion) pour assister le pilote dans un certain nombre d'opérations Ces opérations sont principalement des opérations de définition de plan de vol avant le décollage, des opérations de pilotage (manuel ou automatique) pendant le décollage et l'atterrissage, des opérations de navigation aérienne (calculs de trajectoires, ete ), des opérations de contrôle systématique, en croisière ou au moment de l'approche d'un aéroport
Le système de gestion de vol fonctionne à partir de données introduites par le pilote, de données fournies par des capteurs répartis dans l'avion, et éventuellement de données numériques transmises par voie hertzienne depuis le sol ou depuis d'autres avions ou même des satellites (système "DATALINK" en voie de généralisation)
Le dialogue entre l'équipe de pilotage et le système de gestion de vol se fait principalement par le moyen d'au moins trois interfaces qui sont
- un écran de navigation ("Navigation Display") sur lequel est représenté le tracé de la route désirée pour l'avion, c'est-à-dire une représentation graphique du plan de vol de l'avion et la situation de l'avion sur ce plan,
- un écran primaire de pilotage ("Primary Flight Display") qui affiche un horizon artificiel qui s'incline lorsque l'avion s'incline, une indication d'assiette longitudinale de l'avion, et d'autres indications utiles au pilotage, en particulier le mode de guidage de l'avion,
- une boîte de commande de vol ("Flight Control Unit") ayant des commandes manuelles pour sélectionner des consignes telles que le cap désiré pour l'avion, - et enfin une console clavier-écran, appelée MCDU ("Multipurpose
Control Display Unit") qui est une console d'affichage et d'entrées de données permettant à l'équipe de pilotage d'introduire des données dans le système de gestion de vol et de lire des informations communiquées par le système de gestion de vol en fonction des données introduites
La console d'affichage et d'entrées de données possède d'une part un écran, d'autre part des touches de fonction et enfin un clavier alphanumérique
Comme on le sait, les opérations à effectuer par l'équipe de pilotage (un pilote ou deux pilotes) pendant les différentes phases du vol sont nombreuses, elles doivent être exécutées d'une manière systématique, de manière que le système de gestion de vol dispose de toutes les données de planification de vol et de contrôle qui sont nécessaires
En particulier, une série d'opérations de contrôle et d'entrées de données doivent être effectuées par l'équipe de pilotage pendant ia phase de préparation de vol ("Preflight"), et avant la phase d'approche ("Approach") D'autres opérations encore doivent être effectuées en vol ("En-route")
Le pilote qui effectue les opérations doit prendre garde que toutes les opérations prévues dans la procédure soient bien exécutées Et dans le cas d'un pilotage à deux, ces opérations doivent être partagées avec le pilote adjoint et les opérations effectuées par l'un des pilotes doivent être vérifiées par l'autre La communication entre les deux pilotes est orale, le cokpit de pilotage comportant deux postes de pilotage identiques côte à côte avec dans chaque poste des interfaces identiques avec le système de gestion de vol qui est unique (ou double avec un système de synchronisation) Un but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif d'aide à la navigation aérienne qui facilitent pour le pilote l'exécution des tâches qui lui incombent en relation avec le système de gestion de vol pendant les différentes phases d'un vol
Le procédé utilise le système de gestion de vol et sa console d'affichage et d'entrées de données, la console est d'un type qui permet notamment de sélectionner des zones prédéterminées de l'écran pour déclencher l'exécution d'opérations correspondant à la zone sélectionnée Le procédé consiste a
- afficher simultanément sur l'écran de la console une série de zones principales se succédant de haut en bas de l'écran, chaque zone correspondant à une étape d'une procédure de navigation, et une zone auxiliaire indépendante associée à chaque zone principale et située immédiatement à côté de cette zone principale,
- en cas de sélection par un utilisateur d'une zone principale correspondant à une étape de procédure déterminée, afficher sur la console des éléments d'information nécessaires à l'exécution de cette étape,
- en cas d'entrée dans la console d'une information de validation de l'étape de procédure correspondant à la zone principale sélectionnée, afficher à nouveau la série de zones principales et les zones auxiliaires associées, et afficher simultanément dans la zone auxiliaire associée à la zone principale sélectionnée une marque spécifique indiquant que l'étape de procédure a été validée,
- conserver en mémoire et réafficher après l'exécution d'autres étapes de procédure correspondant à d'autres zones principales, les marques spécifiques précédemment affichées, de manière à faire apparaître globalement sur l'écran de la console l'exécution validée de toutes les étapes de procédure déjà effectuées
Et dans le cas où deux postes de pilotage sont prévus, avec deux consoles d'affichage et d'entrée de données communiquant avec un même système de gestion de vol, on prévoit de préférence qu'une première et une seconde zones auxiliaires sont associées à chacune des zones principales, et on prévoit également que
- l'entrée d'une information de validation par la première console lors de l'exécution d'une étape de procédure correspondant a une zone principale déterminée entraîne l'affichage d'une marque spécifique dans la première zone auxiliaire associée à cette zone principale, aussi bien sur la première console que sur la deuxième,
- et réciproquement, l'entrée d'une information de validation par la deuxième console entraîne l'affichage d'une marque spécifique dans la deuxième zone auxiliaire, aussi bien sur la deuxième console que sur la première
L'affichage des marques spécifiques est réaffiché à chaque fois sur les deux consoles après l'exécution de chaque étape de procédure, de manière à faire apparaître globalement sur les deux consoles l'exécution validée de toutes les étapes de procédure déjà effectuées, l'auteur de la validation étant indiqué par celle des deux zones auxiliaires qui est cochée par une marque spécifique.
L'invention concerne non seulement le procédé qui vient d'être donné en résumé, mais aussi un dispositif d'aide à la navigation aérienne Le dispositif selon l'invention utilise un système de gestion de vol qui dialogue avec le pilote par le moyen de plusieurs interfaces parmi lesquels au moins une console d'affichage et d'entrée de données, et il est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour afficher simultanément sur la console une série de zones principales successives correspondant chacune à une étape d'une procédure de navigation, et une zone auxiliaire indépendante associée à chaque zone principale et située immédiatement à côté de cette zone principale, des moyens actionnables par l'utilisateur pour sélectionner une zone principale déterminée, des moyens pour présenter sur la console, lorsqu'une zone principale est sélectionnée, un affichage nécessaire pour exécuter l'étape de procédure correspondant a cette zone principale, des moyens pour entrer dans la console une information de validation de l'étape de procédure et pour afficher alors à nouveau la série de zones principales et les zones auxiliaires associées, des moyens pour afficher dans la zone auxiliaire associée à la zone principale sélectionnée une marque spécifique indiquant que l'étape de procédure a été validée, et des moyens pour conserver en mémoire et réaffirmer après l'exécution d'autres étapes de procédure correspondant à d'autres zones principales, les marques spécifiques précédemment affichées, de manière a faire apparaître globalement sur la console l'exécution validée de toutes les étapes de procédure déjà effectuées
Et si le système de gestion de vol comporte une deuxième console identique à la première, on prévoit qu'une première et une seconde zone auxiliaire sont associées à chacune des zones principales, des moyens étant prévus pour qu'une information de validation entrée par la première console lors de l'exécution d'une étape de procédure correspondant à une zone principale déterminée entraîne l'affichage d'une marque spécifique dans la première zone auxiliaire associée a cette zone principale, aussi bien sur la première console que sur la deuxième console, et réciproquement qu'une information de validation entrée par la deuxième console entraîne l'affichage d'une marque spécifique dans la deuxième zone auxiliaire, aussi bien sur la première console que sur la deuxième console
Parmi les avantages de l'invention on peut citer notamment le fait que le système est résistant aux interruptions les pilotes sont fréquemment interrompus dans leurs séquences d'action, tout particulièrement dans la phase de préparation du vol Avec l'invention, ils disposent d'un résumé des étapes déjà effectuées, et peuvent revenir rapidement à leur séquence d'actions, ils n'ont pas à reparcourir des successions de pages de tâches pour se remémorer les étapes déjà effectuées De plus, le procédé supportera le nouveau mode de dialogue
"DATALINK" selon lequel des informations sont transmises entre le sol et le bord par voie hertzienne des informations envoyées par le sol au système de gestion de vol pourront apparaître dans les étapes de la procédure, sous une forme particulière attirant l'attention du pilote Le pilote vérifiera et acceptera ces informations de la même manière que s'il les avait introduites
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 représente l'ensemble du dispositif d'aide à ia navigation selon l'invention,
- la figure 2 représente l'écran de la console au début d'une procédure de navigation, - les figures 3 à 6 représentent l'écran à différentes étapes de la procédure,
- la figure 7 représente un organigramme de fonctionnement du système de gestion de vol pour les fonctions relatives à l'invention
Les figures 2 à 6 comportent des indications écrites telles qu'elles peuvent apparaître dans la réalité sur un avion de ligne, et c'est pourquoi elles apparaissent sous forme de mots anglais ou d'abréviations tirées de l'anglais Etant donné qu'elles n'ont pas de signification particulière relativement à la technique proposée par l'invention, il n'est pas utile de les donner sous une forme française qui serait moins compréhensible pour l'homme du métier Toutefois, une traduction des mots anglais est donnée en fin de description
Le dispositif d'aide à la navigation selon l'invention constitue une partie d'un système global de contrôle de l'avion Ce système global comporte essentiellement
- le système de gestion de vol, ou FMS ("Flight Management System"), qui est un calculateur 10 apte à recevoir des informations diverse, à élaborer d'autres informations, et à les communiquer au pilote par le moyen d'interfaces de dialogue,
- des capteurs 12 répartis dans l'avion, parmi lesquels par exemple des instruments de navigation (centrales inertielles 1RS, ete ), des capteurs divers donnant des informations sur l'état de l'avion, éventuellement des instruments de communication avec l'extérieur, tous ces capteurs étant reliés au système de gestion de vol,
- les interfaces de dialogue avec le pilote, reliés au calculateur 10, parmi lesquels on peut trouver principalement
- une boîte de commande de vol, dite FCU ("Flight Control Unit") permettant, à l'aide de boutons, de sélectionner par exemple le cap de l'avion, ou d'autres valeurs de consigne qu'il est nécessaire de fournir au système de gestion,
- un écran d'affichage d'informations de navigation ND ("Navigation Display"), pour afficher des cartes, plans de vol, ete ,
- un écran d'affichage d'informations de pilotage, PFD ("Primary Flight Display"), pour afficher un horizon artificiel, des altitudes de l'avion, assiettes, vecteurs vitesse, une indication de mode de guidage ("Flight Mode Annunciator"), ete ,
- une console d'affichage et d'entrées de données, MCDU ("Multipurpose Control Display Unit"), cette console est l'instrument de dialogue principal pour ce qui concerne la présente invention, et elle fonctionne sous le contrôle direct de logiciels contenus dans le calculateur FMS Bien entendu, la console elle-même peut comporter des logiciels propres nécessaires a son fonctionnement, dans le cas général où cette console comprend un microprocesseur et des circuits commandés par ce microprocesseur Par exemple, les routines d'affichage de tracés sur l'écran, les routines de gestion du clavier de saisie de données, ete sont propres à la console et les logiciels correspondants peuvent être intégres dans la console, alors que les informations à afficher sont en général issues de logiciels contenus dans le calculateur FMS Dans ce système global, les éléments nécessaires à la mise en oeuvre de la présente invention sont le calculateur FMS (puisque le dialogue à prévoir est un dialogue entre le pilote et le calculateur), et la console MCDU
La console MDCU d'affichage et d'entrées de données comporte un clavier, un écran, des touches de fonction, et des moyens pour sélectionner des zones affichées sur l'écran et activer la zone sélectionnée pour déclencher des opérations qui sont en rapport avec ce qui est affiché Ces moyens de sélection et d'activation sont l'analogue de la "souris" bien connue utilisée dans le domaine des microordmateurs, c'est-à-dire que ce sont des moyens qui permettent
- de déplacer un curseur (visible ou invisible) dans un menu affiche sur l'écran pour sélectionner une zone proposée par ce menu, zone qui passe par exemple en surbπllance lors du passage du curseur sur cette zone, - et d'activer une zone sélectionnée (bouton de "cliquage" de la souris)
En aéronautique on n'utilise normalement pas de souris mais plutôt des touches de déplacement, ou bien on prévoit que l'écran est un écran tactile, la désignation d'une zone par le doigt établissant la sélection de cette zone, ou encore on peut utiliser une tablette tactile à côté de l'écran Tous ces moyens de sélection de zones sur l'écran sont équivalents
Les touches de fonction de la console peuvent être disposées tout autour de l'écran, mais on notera qu'elles pourraient même être affichées sur l'écran lui-même, par exemple sur la périphérie d'une région centrale de l'écran, dans ce cas, les touches de fonction sont activées exactement selon le principe indiqué ci-dessus par les moyens de sélection de zone les touches affichées sur l'écran sont des zones sélectionnâmes particulières sur lesquelles on peut "cliquer" C'est ce cas particulier qui est représenté sur les figures, dans lesquelles on voit des touches de fonction périphériques autour d'une région centrale qu'on peut appeler "région o
d'affichage de messages" Le fait que les touches de fonction soient affichées sur l'écran permet de les reconfigurer plus facilement pour modifier les fonctions associées à ces touches selon les besoins
On va maintenant décrire les fonctions d'aide à la navigation apportées par la présente invention. Ces fonctions sont réalisées en utilisant le calculateur FMS programmé de manière spécifique pour exécuter les différentes opérations d'affichage nécessaires
Pour aider à la compréhension de l'invention, on va décrire un scénario réaliste de navigation au cours duquel le pilote (ou les deux pilotes qui sont respectivement le pilote en fonction PF et le pilote non en fonction PNF) utilise les moyens d'aide à la navigation proposés par l'invention
L'exemple concret est un vol sans incident, depuis l'aéroport Pans- Charles de Gaulle (CDG) à l'aéroport de Francfort (FAR) Le scénario comporte dans cet exemple 7 grandes phases - préparation du vol ("Preflight")
- roulage vers les pistes de décollage
- décollage
- montée
- croisière - descente
- approche
A tout instant, le système de gestion de vol sait dans quelle phase on est, du fait que les opérations effectuées par le pilote sont constamment prises en compte par ce système et du fait que le comportement de l'avion est en permanence détecté par les capteurs connectés au système
1 Préparation du vol
C'est la phase pendant laquelle le pilote définit son plan de vol et mitialise tous les paramètres de l'avion (masse en particulier)
Parmi les touches de fonction de la console MCDU, on trouve une touche spécifique utilisée dans la présente invention, qui est la touche DO_LIST Comme on l'a dit, cette touche peut être indifféremment une touche matérielle ou une touche logicielle affichée sur l'écran et pouvant être sélectionnée par les moyens de sélection de zone 97/26637 Λ PC17FR97/00059
Lorsqu'on active la touche DO_LIST, le calculateur FMS affiche dans la région d'affichage de messages une image telle que celle qu'on voit sur la figure 2, sur cette image, les touches de fonction 20 telles que la touche
DO_LIST restent d'ailleurs affichées, autour de la région centrale d'affichages de messages.
L'image affichée dans la région centrale de l'écran comporte principalement
- un en-tête d'information 30,
- des zones principales 40 sélectionnables et activables, - des zones auxiliaires 50 et 60, les zones auxiliaires sont de préférence sélectionnables et activables, mais ce n'est pas obligatoire Les zones principales contiennent chacune des informations relatives à des étapes de procédure à exécuter par le pilote dans la phase de préparation, lorsqu'elles sont sélectionnées par l'utilisateur elles peuvent passer en surbπllance (ou changer de couleur, ete ) pour que cette sélection soit visible
D'une manière générale, lorsqu'une zone principale déterminée est activée après avoir été sélectionnée, elle déclenche l'affichage par le calculateur de messages et de demandes de données nécessaires à l'exécution de l'étape de procédure correspondant à cette zone
Les zones principales se succèdent les unes au dessous des autres et/ou les unes à côté des autres dans un ordre qui correspond à l'ordre de la procédure à exécuter par le pilote
Lorsque l'avion est au sol et dans la phase de préparation de vol, le calculateur FMS sait qu'on est dans cette phase, et c'est pourquoi l'enclenchement de la touche DOJJST a affiché les messages visibles sur la figure 2. Si le calculateur avait détecté que l'avion était dans une autre phase, l'enclenchement de la touche DO_LIST aurait amené une autre série de zones principales, avec d'autres indications de procédure, l'activation de ces zones différentes déclenchant alors d'autres opérations que celles qui correspondent à la figure 2
La liste d'étapes de procédure affichée à la figure 2 et correspondant à la phase de préparation de vol comporte
- un en-tête qui rappelle que le menu affiché est une liste d'étapes de la procédure de préparation de vol à effectuer par le pilote - une indication écrite sur la teneur de chaque étape, dans les différentes zones principales qui se succèdent de haut en bas et de droite à gauche.
Les spécialistes de ce métier reconnaîtront aisément la signification des indications portées sur l'écran, ces indications étant toujours en anglais dans l'aéronautique. Les indications données sont des indications réalistes, mais ce ne sont que des exemples étant entendu que d'autres indications pourraient être données pour les mêmes opérations et que d'autres opérations de procédure pourraient être décidées pour une phase de vol déterminée.
Sur la figure 2, sont listées les étapes de procédure suivantes :
- vérification d'état du système de gestion de vol
- indication du trajet
- données de départ (piste d'aéroport, etc.), de vol, d'arrivée. - altitude de croisière
- recalage des centrales inertielles sur la longitude et la latitude de l'aéroport,
- affichage forcé de moyens de radionavigation choisis par les pilotes,
- données de combustible : masse et centrage - paramètres de vol
- plan de vol secondaire
- plan de vol de dégagement
- affichage d'un modèle de précision.
Certaines étapes peuvent être obligatoires dans la procédure, et d'autres facultatives, par exemple ici les trois dernières sont facultatives. Les étapes facultatives peuvent être affichées sous une forme légèrement différente des autres (fond grisé pour les unes, noir pour les autres par exemple). Si l'utilisateur sélectionne et active une zone principale déterminée, le calculateur affiche un nouvel écran, principalement constitué d'informations et de demandes d'informations.
Ainsi, lorsque le pilote sélectionne et active la première zone principale, dans laquelle est affichée l'indication d'étape de procédure "Verify FMS status", il apparaît sur l'écran l'affichage représenté à la figure 3, comportant
- un en-tête ("FMS Status") rappelant qu'il s'agit de l'étape de vérification, - des messages (principalement des informations et des demandes d'information),
- des zones réservées à la saisie des informations demandées,
- un bouton de validation "Validate", et de préférence aussi un bouton d'annulation "Cancel" pour le cas où le pilote voudrait revenir au menu sans exécuter l'étape de procédure en cours ou effacer les dernières données entrées
Dans cet exemple, le calculateur FMS affiche sur l'écran le type d'avion et de moteur et demande des informations telles que le numéro du vol prévu, ce numéro, ici "AFR1448", est saisi au clavier par le pilote après qu'il ait sélectionné la zone correspondant à cette saisie (ou que le calculateur se soit positionné automatiquement sur cette zone). Le pilote saisit de même les autres données demandées par cette page d'écran
Lorsque les messages correspondant à cette étape de procédure ont ainsi été reçus par l'utilisateur et lorsque les données demandées ont été introduites au clavier, l'utilisateur valide l'opération (sélection et activation de la zone "validate"), ce qui signifie que de son point de vue l'étape de procédure a été exécutée.
La validation peut être effectuée par enfoncement d'un bouton de validation, ou sélection et chquage sur une zone "OK", ou toute autre solution classique de validation : par exemple la saisie complète des données demandées par le calculateur dans la page d'écran considérée peut être interprétée par lui comme une action de validation pour cette page.
Les opérations à effectuer par l'utilisateur pour une étape de procédure déterminée peuvent impliquer le défilement successif de plusieurs pages d'écran, la validation définitive de l'exécution de l'étape de procédure étant alors effectuée sur la dernière page affichée sur la console par le calculateur FMS
Lorsque la validation a été effectuée pour une zone principale déterminée, le calculateur affiche à nouveau la page d'écran visible à la figure 2, mais avec en outre une marque spécifique dans une zone auxiliaire associée à la zone principale considérée, cette zone auxiliaire est de préférence immédiatement adjacente à la zone principale
Ainsi, pour l'exécution de l'étape "Veπfy FMS Status", l'enclenchement de la zone de validation déclenche deux opérations - réaffichage de l'écran de menu de la figure 2,
- et inscription d'une marque de cochage dans la zone auxiliaire 50 située immédiatement à gauche de la zone principale "Verify FMS Status"
Cette marque indique que l'étape de procédure correspondante a été effectuée et validée par le pilote qui a effectué l'étape La figure 4 représente l'écran à ce stade
Le pilote va ainsi effectuer les étapes de procédure successives proposées par l'écran "FMS Preflight DO_LIST", et une marque de cochage apparaîtra en regard de chaque étape validée Les marques se cumulent, c'est-à-dire qu'à chaque étape de procédure validée, une nouvelle marque apparaîtra mais les marques des étapes précédemment validées réapparaîtront à chaque fois
La liste visible sur cet écran comporte donc à la fois les étapes de procédure déjà effectuées (cochées) et les étapes de procédure qui restent à effectuer (non cochées), ce qui permet au pilote d'avoir d'une manière très parlante une conscience exacte de la situation a un moment donné par rapport à ses obligations
On remarquera que les indications portées dans les zones principales peuvent être modifiées après la validation de l'étape concernée la figure 5 montre que la deuxième étape "FROM/TO or CO-ROUTE" (voir figure 2) a également été exécutée puisqu'elle est cochée, mais l'indication "CDGFRA1" est apparue dans la zone correspondante pour indiquer au pilote que le trajet entré au clavier est le trajet Charles de Gaulle/Francfort
De même, une altitude de 33000 pieds (10000 mètres) est maintenant indiquée sous la forme "FL330" dans la zone principale CRZFL qui correspond à l'étape de choix d'altitude de vol en croisière La zone auxiliaire correspondante, à gauche de ia zone principale, est cochée
Ainsi de suite, la procédure peut être exécutée complètement y compris les étapes facultatives, et le pilote sait à tout moment où il en est de la procédure, même s'il est interrompu pendant l'exécution, ce qui arrive fréquemment dans la réalité On a montré sur ces figures que les zones principales se succèdent principalement de haut en bas, dans l'ordre de la procédure, mais on peut prévoir aussi que plusieurs zones principales apparaissent sur une même ligne, et on prévoir d'associer une zone auxiliaire soit à chacune des zones principales, soit à un groupe de zones comme c'est le cas pour les trois zones "Departure", "en-route", et "Arrivai" par exemple.
2. autres phases du vol
On a donné des explications détaillées à propos des étapes de procédure de la phase de préparation de vol. Le même principe est utilisé pour les autres phases du vol s'il y a une liste d'étapes de procédure, ou une liste de contrôles à effectuer. En pratique c'est la phase de descente avant la phase d'approche qui nécessite une nouvelle série de vérifications et entrées de données.
Le pilote enclenche encore la touche DO_LIST, et le calculateur FMS, qui sait dans quelle phase de vol on est, affiche alors sur l'écran la liste d'opérations à effectuer, différente de celle de la figure 2, mais présentée de la même manière en zones principales et en zones auxiliaires associées chacune à une zone principale respective.
Dans un mode de réalisation de l'invention, on peut prévoir que les zones auxiliaires sont des zones sélectionnables et activables comme les zones principales par les moyens de sélection de la console. Ceci permet alors
- soit de sélectionner une zone auxiliaire cochée, l'activation provoquant l'enlèvement de la marque de cochage, par exemple dans le cas où le pilote veut reprendre ultérieurement l'étape de procédure considérée,
- soit même, dans des cas plus exceptionnels de cocher une étape sans être passé par la procédure; ceci pourrait être prévu par exemple pour des étapes de procédure facultatives ou de moindre importance, ou encore des étapes particulières qui peuvent être exécutées sans relation avec le calculateur, ou qui ne nécessitent pas l'affichage par le calculateur FMS d'un écran de demande de données. Selon une autre possibilité très avantageuse de l'invention, on peut prévoir un perfectionnement du système selon l'invention dans les cas où l'avion est manoeuvré par une équipe de deux pilotes dont l'un est appelé pilote en fonction PF ou pilote volant (pour "Pilot Flying") et l'autre pilote non en fonction PNF ou pilote non volant (pour "Pilot Non Flying")
Les pilotes occupent chacun un siège équipé d'interfaces de dialogue, et ces interfaces sont identiques pour les deux pilotes et sont raccordées d'une manière similaire au calculateur FMS Les deux consoies MCDU sont contrôlées indépendamment par les pilotes, le calculateur sachant distinguer les deux consoles aussi bien pour l'affichage que pour l'entrée de données
On propose alors selon l'invention qu'à chaque zone principale de l'écran appelé par la touche DO_LIST soient associées deux zones auxiliaires différentes, de préférence une à gauche et une à droite de la zone principale
C'est ce qui est représente sur les figures Le calculateur cochera sur chacun des écrans la zone auxiliaire de gauche si c'est le pilote de gauche qui a effectué et validé l'étape de procédure, ou la zone auxiliaire de droite si c'est le pilote de droite qui l'a fait Ainsi, il apparaît sur les deux consoles les étapes de procédure effectuées et chacun des pilotes peut déterminer qui a effectue l'opération II est courant en effet que l'un des pilotes demande à l'autre d'effectuer certaines opérations, il peut ainsi s'assurer à tout instant de ce qui a été fait sans avoir besoin de mémoriser intellectuellement à la fois ses propres actes et ceux de son collègue
La figure 6 représente un exemple correspondant, dans lequel une des opérations a été effectuée par le pilote de droite Les deux consoles affichent la même image
Bien entendu, l'invention est réalisée en programmant adéquatement le calculateur FMS, et l'organigramme général de fonctionnement de la partie logicielle correspondant à l'invention est rappelé sur la figure 7 On a montré sur cet organigramme
- l'affichage du menu d'étapes de procédure lors de l'activation de touche de fonction "DO_LIST", l'affichage dépendant de la phase de vol dans laquelle on est, les zones auxiliaires sont cochées seulement pour des étapes de procédure qui auraient déjà été effectuées, notamment par l'autre pilote sur l'autre console;
- la sélection et la validation d'une zone principale, avec l'affichage d'un nouvel écran correspondant; - la validation après exécution d'une étape de procédure, et la mise en mémoire de cette information de validation, en vue de l'affichage ultérieur sur les deux consoles s'il y en a deux;
- le nouvel affichage de menu d'étapes avec cochage d'une nouvelle zone auxiliaire et des zones auxiliaires correspondant aux étapes déjà validées;
- la remise à zéro de la mémoire des cochages si on change de phase de vol, étant donné que le menu de procédures affiché par l'activation de la touche DO_LlST dépend de la phase de vol, et l'affichage dans le nouveau menu des informations entrées au cours des phases précédentes et qui restent valables dans la nouvelle phase,
- la possibilité de continuer la procédure par sélection d'une nouvelle étape de procédure, ou la fin de la procédure si une autre touche de fonction est activée.
Dans la pratique, les deux phases essentielles pour lesquelles le menu DO_LIST sera utilisé seront la phase de préparation du vol et la phase d'approche. Le menu affiché au début de la procédure en phase d'approche comportera des zones auxiliaires 50 non cochées (effacement de la mémoire des cochages) mais comportera par ailleurs des indications qui ont été entrées pendant la phase de préparation du vol (c'est-à-dire qu'il y a remise à zéro de la mémoire des cochages mais il n'y a pas remise à zéro d'autres informations dont la validité subsiste).
Traduction des mots anglais des figures 2 à 6 dojist liste de tâches other autres model modèle tools instruments
Systems systèmes help aide preflight avant le vol verify vérifier from/to de/à switch commutation hold maintien update mise à jour airway chemin aérien overfly survol cancel effacer validate valider engiπe moteur number numéro departure départ arrivai arrivée enter/check entrée/vérification constraints contraintes align aligner for display affichage fuel fioul data données flight vol parameters paramètres secondary secondaire alternate alternatif field champ cost coût ail pilot entered data DELETED : toutes les données entrées par le pilote effacées

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'aide à la navigation aérienne, utilisant un système de gestion de vol (FMS) couplé à au moins une console d'affichage et d'entrées de données (MCDU), la console permettant notamment de sélectionner des zones prédéterminées de l'écran pour exécuter des opérations correspondant respectivement aux différentes zones, caractérisé en ce qu'il consiste à
- afficher simultanément sur la console une série de zones principales successives (40) correspondant chacune à une étape d'une procédure de navigation, et une zone auxiliaire (50, 60) indépendante associée à chaque zone principale et située immédiatement à côté de cette zone principale,
- en cas de sélection par un utilisateur d'une zone principale correspondant à une étape de procédure déterminée, afficher sur la console des éléments nécessaires à l'exécution de cette étape,
- en cas d'entrée dans la console d'une information de validation de l'étape de procédure correspondant à la zone principale sélectionnée, afficher à nouveau la série de zones principales et les zones auxiliaires associées, et afficher simultanément dans la zone auxiliaire associée à la zone principale sélectionnée une marque spécifique indiquant que l'étape de procédure a été validée,
- conserver en mémoire et réafficher après l'exécution d'autres étapes de procédure correspondant à d'autres zones principales, les marques spécifiques précédemment affichées, de manière à faire apparaître globalement sur la console l'exécution validée de toutes les étapes de procédure déjà effectuées.
2. Procédé d'aide à la navigation selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le système de gestion de vol comporte une deuxième console identique à la première, en ce qu'une première et une seconde zones auxiliaires (50, 60) sont associées à chacune des zones principales, et en ce que :
- l'entrée d'une information de validation par la première console lors de l'exécution d'une étape de procédure correspondant à une zone principale déterminée entraîne l'affichage d'une marque spécifique dans la première zone auxiliaire (50) associée à cette zone principale, aussi bien sur la première console que sur la deuxième console,
- et réciproquement l'entrée d'une information de validation par ia deuxième console entraîne l'affichage d'une marque spécifique dans la deuxième zone auxiliaire (60) associée à la même zone principale, aussi bien sur la première console que sur la deuxième console.
3. Dispositif d'aide à la navigation aérienne utilisant un système de gestion de vol (FMS) qui dialogue avec le pilote par le moyen de plusieurs interfaces parmi lesquelles au moins une console d'affichage et d'entrée de données (MCDU), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour afficher simultanément sur la console une série de zones principales successives (40) correspondant chacune à une étape d'une procédure de navigation, et une zone auxiliaire indépendante (50, 60) associée à chaque zone principale et située immédiatement à côté de cette zone principale, des moyens actionnables par l'utilisateur pour sélectionner une zone principale déterminée, des moyens pour présenter sur la console, lorsqu'une zone principale est sélectionnée, un affichage nécessaire pour exécuter l'étape de procédure correspondant à cette zone principale, des moyens pour entrer dans la console une information de validation de l'étape de procédure et pour afficher alors à nouveau la série de zones principales et les zones auxiliaires associées, des moyens pour afficher dans la zone auxiliaire associée à la zone principale sélectionnée une marque spécifique indiquant que l'étape de procédure a été validée, et des moyens pour conserver en mémoire et réafficher après l'exécution d'autres étapes de procédure correspondant à d'autres zones principales, les marques spécifiques précédemment affichées, de manière à faire apparaître globalement sur la console l'exécution validée de toutes les étapes de procédure déjà effectuées.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de gestion de vol comporte une deuxième console identique à la première, une première et une seconde zone auxiliaire (50, 60) étant associée à chacune des zones principales, et des moyens étant prévus pour qu'une information de validation entrée par la première console lors de l'exécution d'une étape de procédure correspondant à une zone principale déterminée entraîne l'affichage d'une marque spécifique dans la première zone auxiliaire (50) associée à cette zone principale, aussi bien sur la première console que sur ia deuxième console, et réciproquement qu'une information de validation entrée par ia deuxième console entraîne l'affichage d'une marque spécifique dans la deuxième zone auxiliaire (60), aussi bien sur la première console que sur la deuxième console.
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