AERONEF POURVU DE MOYENS D'AFFICHAGE DE TERRAIN SURVOLE AIRCRAFT PROVIDED WITH FLIGHT FIELD DISPLAY MEANS
L'invention concerne le domaine aéronautique, et plus particulièrement l'équipement intérieur d'un aéronef ainsi que sa structure. L'équipement visé par la présente invention concerne les passagers pour les avions transportant des passagers. Cet équipement utilise des écrans de visualisation d'image, qui sont de plus en plus installés à bord des aéronefs et qu'on peut dès lors essayer d'adapter à de nouveaux usages qui s'ajoutent aux usages déjà classiquement prévus.The invention relates to the aeronautical field, and more particularly the interior equipment of an aircraft as well as its structure. The equipment covered by the present invention relates to passengers for airplanes carrying passengers. This equipment uses image display screens, which are increasingly installed on board aircraft and which can therefore be tried to adapt to new uses which are in addition to the uses already conventionally provided.
Pour le pilote, ces écrans sont utilisés essentiellement pour afficher des informations d'aide à la navigation ou au pilotage, y compris des cartes et des tracés de relief sous forme de courbes de niveau. Pour les passagers, les écrans sont destinés à la distraction en vol, pour y faire apparaître soit des films de cinéma préenregistrés, soit des émissions de télévision, soit des informations sur le vol. Les films sont affichés soit collectivement sur un écran destiné à une série de passagers, soit sur un écran individuel associé à chaque siège. On envisage aussi de proposer aux passagers des jeux vidéo affichés sur les écrans individuels, ainsi que des possibilités de communication interactive sur les réseaux internet.For the pilot, these screens are mainly used to display navigation or piloting aid information, including maps and relief plots in the form of contour lines. For passengers, the screens are intended for in-flight entertainment, to display either pre-recorded cinema films, television programs or information on the flight. The films are displayed either collectively on a screen intended for a series of passengers, or on an individual screen associated with each seat. There are also plans to provide passengers with video games displayed on individual screens, as well as interactive communication opportunities on the Internet.
On a également proposé, pour les passagers, de fournir sur un écran collectif une image fournie par une caméra placée à l'avant de l'avion, ceci pendant toute la phase de décollage ou d'atterrissage. Le passager voit la piste pendant ces phases.It has also been proposed, for passengers, to provide on a collective screen an image provided by a camera placed at the front of the aircraft, this during the entire takeoff or landing phase. The passenger sees the runway during these phases.
Enfin, on affiche parfois à l'intérieur de l'avion, collectivement ou sur des écrans individuels, une carte du trajet de l'avion, sur laquelle figure à chaque instant la position instantanée de l'avion, son cap matérialisé par l'orientation de la maquette sur le plan, et le trajet qu'il a suivi jusqu'à cet instant.Finally, sometimes inside the plane, collectively or on individual screens, a map of the path of the plane is displayed, on which the instantaneous position of the plane is shown, its course materialized by the orientation of the model on the plan, and the route it has followed up to this point.
Par ailleurs, on considère que les passagers de vols commerciaux doivent avoir, pour leur confort (pour éviter le mal de l'air) et pour avoir un sentiment de sécurité, une possibilité de regarder au dehors et si possible de voir l'horizon; cette possibilité est donnée par des hublots répartis le long du fuselage.
La présente invention propose tout d'abord que les hublots de l'avion, à l'usage des passagers, soient remplacés par des «hublots virtuels» qui sont des écrans d'affichage sur lesquels on affiche l'image du paysage que verrait le passager s'il disposait d'un véritable hublot. Par conséquent, selon un aspect de l'invention, on propose un aéronef transportant des personnes (passagers et ou membres d'équipage), comprenant des moyens pour afficher, sur un écran constituant un hublot virtuel à proximité d'une personne, un paysage de terrain dominé par l'avion à l'instant considéré ; ce paysage est de préférence un paysage que pourrait voir la personne par temps clair si elle regardait à l'extérieur de l'avion. Le paysage est par exemple celui que la personne verrait à peu près dans la direction du regard qu'elle porte vers le hublot virtuel. Cette direction peut être une direction latérale (hublot virtuel latéral à côté de la personne, qu'elle soit passager ou membre d'équipage, en supposant que son siège est tourné vers l'avant de l'aéronef) ou une direction frontale (hublot virtuel placé devant la personne, le siège étant encore supposé tourné vers l'avant de l'aéronef).In addition, it is considered that the passengers of commercial flights must have, for their comfort (to avoid air sickness) and to have a feeling of security, a possibility to look outside and if possible to see the horizon; this possibility is given by portholes distributed along the fuselage. The present invention firstly proposes that the aircraft portholes, for the use of passengers, be replaced by “virtual portholes” which are display screens on which the image of the landscape that the passenger if he had a real window. Consequently, according to one aspect of the invention, an aircraft is proposed carrying people (passengers and / or crew members), comprising means for displaying, on a screen constituting a virtual window near a person, a landscape of terrain dominated by the aircraft at the instant considered; this landscape is preferably one that the person could see on a clear day if they were looking outside the plane. The landscape is for example that which the person would see more or less in the direction of the gaze that they carry towards the virtual porthole. This direction can be a lateral direction (virtual porthole lateral next to the person, whether passenger or crew member, assuming that his seat is facing the front of the aircraft) or a frontal direction (porthole virtual seat in front of the person, the seat still assumed to be facing the front of the aircraft).
Dans sa version fournissant l'aspect le plus réaliste du paysage, on peut afficher sur un écran constituant un hublot virtuel, donc sur un emplacement de paroi intérieure d'un fuselage ne comportant pas de hublot réel, le paysage filmé par temps clair par une caméra observant le paysage à peu près dans la même direction que le regard de l'observateur (latéralement pour un hublot de paroi latérale, frontalement pour un passager ou un membre d'équipage qui regarde devant lui). L'aéronef pourrait donc être totalement dépourvu de hublots. Développant cette idée, l'aéronef pourrait être dépourvu de pare- brise frontal et pourvu d'un écran de visualisation et de moyens pour afficher sur cet écran le paysage que verrait le passager s'il y avait un pare-brise frontal. Là encore, dans sa version fournissant les images les plus réalistes, l'écran peut afficher une image filmée par une caméra observant le paysage sensiblement dans la direction générale du regard de la personne (vers l'avant de l'aéronef).In its version providing the most realistic aspect of the landscape, one can display on a screen constituting a virtual porthole, therefore on a location of the interior wall of a fuselage not comprising a real porthole, the landscape filmed on a clear day by a camera observing the landscape more or less in the same direction as the viewer's gaze (laterally for a side wall window, frontally for a passenger or crew member looking in front of it). The aircraft could therefore be completely devoid of portholes. Developing this idea, the aircraft could be devoid of a front windshield and provided with a display screen and means for displaying on this screen the landscape that the passenger would see if there were a front windshield. Again, in its version providing the most realistic images, the screen can display an image filmed by a camera observing the landscape substantially in the general direction of the person's gaze (towards the front of the aircraft).
L'absence de hublot et de pare-brise, remplacés par un hublot et un pare-brise virtuel, sont la version ultime de l'invention ; dans une version mixte, les écrans de visualisation de paysage s'ajoutent aux hublots et pare- brise réels plutôt que de se substituer à ceux-ci : les écrans servent alors de
complément, par exemple pour fournir une image de paysage visible même si les conditions de visibilité a travers le hublot réel sont mauvaises Dans ce cas, l'image fournie sur écran est de préférence une image provenant d'une base de données (images prises par beau temps par exemple) plutôt que par une caméra filmant en temps réel le paysage extérieurThe absence of porthole and windshield, replaced by a porthole and a virtual windshield, are the ultimate version of the invention; in a mixed version, the landscape viewing screens are added to the actual windows and windshields rather than replacing them: the screens then serve to complement, for example to provide a visible landscape image even if the visibility conditions through the real window are poor In this case, the image provided on screen is preferably an image from a database (images taken by good weather for example) rather than by a camera filming the outdoor landscape in real time
En effet, selon un aspect particulièrement important de l'invention, les images de paysage qui sont affichées sur ces écrans constituant des hublots virtuels ou pare-brise virtuels peuvent provenir non pas d'une caméra filmant en direct le paysage extérieur a l'avion, mais plutôt d'une base de données La base de données peut être embarquée ou non les moyens de communication haut débit peuvent permettre que la base de données soit au sol et qu'une retransmission soit faite vers l'avion, en prenant en compte la position de l'avion pour déterminer les images a afficherIn fact, according to a particularly important aspect of the invention, the landscape images which are displayed on these screens constituting virtual portholes or virtual windshields may not come from a camera filming live the landscape outside the aircraft. , but rather of a database The database can be embedded or not the broadband communication means can allow the database to be on the ground and a retransmission to the plane, taking into account the position of the plane to determine the images to display
Dans ce cas, pour accroître les fonctionnalités des aéronefs, en ce qui concerne les services rendus a bord (pour les passagers), ou enfin l'amélioration des caractéristiques de construction (pour l'aéronef lui-même), la présente invention propose que I aéronef soit équipe de moyens pour afficher a volonté des images réalistes reconstituées (non obtenues par une caméra placée sous l'aéronef) du terrain survole par I aéronef Ces images sont a l'intention des passagers pour leur confort et leur distraction Elles sont asservies en temps réel a la position géographique de l'aéronefIn this case, in order to increase the functionalities of the aircraft, as regards the services rendered on board (for the passengers), or finally the improvement of the construction characteristics (for the aircraft itself), the present invention proposes that I aircraft be equipped with means to display at will realistic reconstructed images (not obtained by a camera placed under the aircraft) of the terrain overflown by I aircraft These images are intended for passengers for their comfort and distraction They are enslaved in real time to the geographic position of the aircraft
En d autres mots, dans cette version, au lieu de fournir aux passagers des images du terrain survole obtenues par une caméra placée sous l'avion, ce qui nécessite des moyens techniques coûteux si on veut avoir beaucoup de possibilités d affichage on affiche selon I invention des images réalistes issues d une base de données Par images réalistes, on entend des images qui, même si elles sont synthétiques, ne sont pas symboliques (une carte de relief tracée sous forme d une série de courbes de niveau étant considérée ici comme symbolique et non réaliste), c'est-a-dire que le passager est incite a croire qu'il a un véritablement un paysage sous les yeux Ces images sont des images brutes issues de la base, ou des images traitées après extraction de la base, ou encore des images de synthèse générées a partir de la base Mais dans tous les cas, les images affichées dépendent de la position instantanée de l'avion, et de préférence elles dépendent aussi de l'attitude de l'avion
Par conséquent, on propose selon un aspect de l'invention un aéronef de transport de passagers comportant des moyens pour extraire des données d'une base de données préenregistrées en fonction de la position instantanée de l'aéronef, et des moyens pour fournir, à partir de la base de données et en fonction de la position instantanée de l'aéronef, des images réalistes représentant le terrain survolé à cet instant par l'aéronef, et des moyens pour afficher ces images.In other words, in this version, instead of providing passengers with images of the terrain overflown obtained by a camera placed under the plane, which requires expensive technical means if we want to have a lot of display possibilities we display according to I invention of realistic images from a database By realistic images, we mean images which, even if they are synthetic, are not symbolic (a relief map drawn in the form of a series of contour lines being considered here as symbolic and not realistic), that is to say that the passenger is led to believe that he has a real landscape before his eyes These images are raw images from the base, or images processed after extraction from the base , or synthetic images generated from the base But in all cases, the images displayed depend on the instantaneous position of the plane, and preferably they also depend on the attitude from the plane Consequently, according to one aspect of the invention, a passenger transport aircraft is provided comprising means for extracting data from a prerecorded database as a function of the instantaneous position of the aircraft, and means for providing, to from the database and as a function of the instantaneous position of the aircraft, realistic images representing the terrain overflown at this instant by the aircraft, and means for displaying these images.
Les images sont extraites de la base directement ou indirectement. Par exemple, si les images qu'on veut afficher sont des images obtenues par une caméra, la base de données peut-être une base d'images réalistes préenregistrées, ou de séquences photographiées par un autre aéronef, par exemple des images filmées sur le même trajet un jour de belle visibilité. Les séquences sont donc filmées au préalable par un avion spécialisé et utilisées ultérieurement dans un vol commercial. L'aéronef peut comprendre par ailleurs des moyens de calcul pour réaliser des modifications des images, notamment pour fournir par calcul une image modifiée représentant un paysage sous un angle de vue qui est en rapport avec l'attitude de l'aéronef, alors que l'image stockée dans la base de données peut être une image prise sous un autre angle de vue (typiquement la base de données pourrait ne stocker que des images correspondant à une vue verticale photographiée à partir d'un avion à plat, alors que le passager devrait voir une image inclinée si l'avion qui le transporte est en virage incliné au même endroit).The images are extracted from the database directly or indirectly. For example, if the images to be displayed are images obtained by a camera, the database may be a database of realistic prerecorded images, or of sequences photographed by another aircraft, for example images filmed on the same route on a day of good visibility. The sequences are therefore filmed beforehand by a specialized aircraft and used later in a commercial flight. The aircraft may furthermore comprise calculation means for carrying out modifications of the images, in particular for providing by calculation a modified image representing a landscape from a viewing angle which is related to the attitude of the aircraft, while the image stored in the database can be an image taken from another angle of view (typically the database could only store images corresponding to a vertical view photographed from a flat plane, while the passenger should see a tilted image if the plane carrying it is in a tilted turn at the same location).
Les moyens de calcul comprennent de préférence aussi des moyens de grossissement de l'image, analogues à un "zoom" de caméra, pour afficher une portion plus ou moins grande d'une image stockée.The calculation means preferably also include means for enlarging the image, analogous to a camera "zoom", to display a more or less large portion of a stored image.
Les images stockées peuvent être issues de sources différentes : des séquences vidéo prises à partir d'un avion sur différents trajets, des prises de vue aériennes, des images visibles prises par des satellites, des images obtenues par rayonnements non visibles (images radar, images infrarouge) mais rendues visibles sur l'écran, ou enfin des images purement synthétiques (élaborées à partir d'une base de données de relief de terrain et synthétisées en fonction de la position de l'avion et de son attitude). Ces différentes images peuvent être combinées dans le calcul de l'image qui sera
affichée sur l'écran de l'utilisateur. D'autres traitements d'image peuvent être envisagés (traitement de couleurs, incrustations de texte ou d'images, etc.).The stored images can come from different sources: video sequences taken from an airplane on different routes, aerial shots, visible images taken by satellites, images obtained by non-visible radiation (radar images, images infrared) but made visible on the screen, or finally purely synthetic images (developed from a terrain relief database and synthesized according to the position of the aircraft and its attitude). These different images can be combined in the calculation of the image which will be displayed on the user's screen. Other image processing can be envisaged (color processing, text or image inlays, etc.).
Les images sont projetées soit sur un écran placé à proximité d'un passager. On pense que si chaque passager dispose d'une vue confortable (individuelle ou collective) sur un écran qui affiche le paysage survolé, cet écran pourrait rendre inutile les hublots destinés aux passagers, et ceci même si conformément à l'invention, les images affichées ne sont pas les images réelles (que pourrait voir une caméra sous l'avion) mais des images de synthèse ou des images issues de séquences préenregistrées. La structure de l'aéronef peut alors en être simplifiée par suppression des hublots, sans pour autant que les passagers souffrent du mal de l'air, mal auquel sont fréquemment sujets les occupants d'aéronefs sans hublots parce qu'ils n'ont pas de référence inertielle extérieure.The images are projected either on a screen placed near a passenger. It is believed that if each passenger has a comfortable view (individual or collective) on a screen which displays the landscape overflown, this screen could make the portholes intended for passengers useless, even if in accordance with the invention, the images displayed are not the actual images (which a camera could see under the plane) but synthetic images or images from prerecorded sequences. The structure of the aircraft can then be simplified by eliminating the portholes, without however causing passengers to suffer from air sickness, to which the occupants of aircraft without windows are frequently subject because they have not of inertial reference of outside.
Dans une variante très simplifiée mais pouvant éventuellement suffire pour les besoins des passagers, les images comprennent une séquence vidéo d'images du terrain survolé et seul le début de la séquence est asservi sur la position de l'aéronef ; la suite de la séquence peut se dérouler selon le plan de vol théorique de l'aéronef, plutôt que selon le vol réel. La séquence peut être réinitialisée périodiquement : démarrage d'une nouvelle séquence associée à une nouvelle position de début de trajet survolé.In a very simplified variant, but possibly being sufficient for the needs of the passengers, the images include a video sequence of images of the terrain overflown and only the start of the sequence is controlled by the position of the aircraft; the rest of the sequence can take place according to the theoretical flight plan of the aircraft, rather than according to the actual flight. The sequence can be reset periodically: start of a new sequence associated with a new overflight start of travel position.
Dans une version plus sophistiquée, les images calculées et affichées pour l'utilisateur tiennent compte à tout moment des variations de position et éventuellement même de l'attitude de l'aéronef.In a more sophisticated version, the images calculated and displayed for the user take into account at any time the position variations and possibly even the attitude of the aircraft.
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 :Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows and which is given with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 représente le schéma de principe de l'équipement envisagé selon l'invention dans le cas d'images reconstituées présentes dans une base de données ;- Figure 1 shows the block diagram of the equipment envisaged according to the invention in the case of reconstructed images present in a database;
- la figure 2 représente une variante de schéma de principe avec utilisation d'une synthèse d'images.
L'invention a pour but ultime d'éviter la présence de hublots et de pare-brise pour l'aéronef, car c'est une manière de simplifier considérablement la structure des avions et donc d'en réduire le coût. Les hublots posent en effet des problèmes de contraintes de montage, d'isolation, et de pressurisation. Mais on comprendra qu'elle peut également être mise en œuvre en présence de hublots et de pare-brise, les images fournies étant un complément à la vision extérieure directe à travers le hublot ; l'intérêt de ce complément existe d'une part pour le cas où il n'y a pas de visibilité extérieure (nuit, brouillard, nuages, etc.) et d'autre part pour habituer les passagers progressivement à des voyages sur des avions sans hublots, en leur montrant que le paysage peut être vu aussi bien sur un écran.- Figure 2 shows a variant block diagram with the use of an image synthesis. The ultimate object of the invention is to avoid the presence of portholes and windshields for the aircraft, since it is a way of considerably simplifying the structure of aircraft and therefore reducing the cost thereof. Portholes indeed pose problems of mounting constraints, insulation, and pressurization. But it will be understood that it can also be implemented in the presence of portholes and windshields, the images provided being a complement to the direct external vision through the porthole; the advantage of this supplement exists on the one hand for the case where there is no external visibility (night, fog, clouds, etc.) and on the other hand to gradually accustom the passengers to journeys on airplanes without portholes, showing them that the landscape can be seen as well on a screen.
L'important pour les passagers est la possibilité de voir défiler le paysage survolé, et d'associer cette possibilité à toute une série de possibilités de distractions qui lui sont offertes sur le même écran individuel (ou éventuellement collectif) devant son siège, ou à côté du siège, ou éventuellement même à la place d'un hublot pour simuler un hublot.The important thing for passengers is the possibility of seeing the overflown landscape pass by, and of associating this possibility with a whole series of entertainment possibilities offered to them on the same individual (or possibly collective) screen in front of their seat, or side of the seat, or possibly even in place of a window to simulate a window.
Les images sont extraites d'une base de données, en correspondance la plus exacte possible avec la position instantanée de l'aéronef. Le calculateur qui contrôle l'écran d'affichage reçoit (soit d'un autre calculateur, soit du même calculateur) une indication de position géographique, essentiellement en longitude et latitude, mais éventuellement aussi en altitude. L'indication de longitude et de latitude sert essentiellement à l'adressage de la base de données. L'information d'altitude peut servir surtout au moment où l'avion est près du sol, pour permettre l'affichage d'images prises sous un angle de vue qui correspond à peu près à la réalité instantanée ; l'indication d'altitude est alors fournie de préférence par une radiosonde.The images are extracted from a database, as closely as possible with the instantaneous position of the aircraft. The computer which controls the display screen receives (either from another computer or from the same computer) an indication of geographical position, essentially in longitude and latitude, but possibly also in altitude. The indication of longitude and latitude is mainly used for addressing the database. The altitude information can be used especially when the plane is close to the ground, to allow the display of images taken from an angle of view which roughly corresponds to instantaneous reality; the altitude indication is then preferably supplied by a radiosonde.
A partir de la position de l'avion, le calculateur détermine les données à extraire de la base, qu'elles soient constituées par une image ou une séquence d'images de terrain survolé correspondant à cette position de l'avion, ou qu'elle soit constituée par des données de relief de terrain à partir desquelles une image de synthèse du terrain survolé peut être reconstituée. Cette image est traitée et affichée, puis suivie par d'autres images de manière à obtenir une vue de paysage défilant en correspondance avec la variation de position de l'avion. Un traitement qui pourra être utilisé à titre
d'exemple, en supposant que les images soient issues de prises de vues aériennes verticales, orientées nord/sud, est une rotation de l'image stockée pour lui donner une orientation qui soit en rapport avec la route suivie par l'avion. Par exemple, si l'écran est placé devant l'utilisateur dans la direction de l'axe longitudinal de l'avion, on fera pivoter l'image stockée pour afficher une image de paysage dont l'axe vertical sur l'écran correspond à la direction de la route au sol de l'avion dans ce paysage.From the position of the aircraft, the computer determines the data to be extracted from the base, whether it consists of an image or a sequence of overflown terrain corresponding to this position of the aircraft, or whether it is made up of terrain relief data from which a synthetic image of the terrain overflown can be reconstructed. This image is processed and displayed, then followed by other images so as to obtain a scrolling landscape view in correspondence with the variation in position of the aircraft. A treatment that can be used as example, assuming that the images come from vertical aerial views, oriented north / south, is a rotation of the stored image to give it an orientation that is related to the route followed by the plane. For example, if the screen is placed in front of the user in the direction of the longitudinal axis of the plane, we will rotate the stored image to display a landscape image whose vertical axis on the screen corresponds to the direction of the road to the ground of the aircraft in this landscape.
Si l'écran est destiné à simuler un hublot placé latéralement à côté d'un passager, il faudra que les images stockées soient des vues latérales de paysage et non des vues de dessus, et la solution consiste alorsIf the screen is intended to simulate a window placed laterally next to a passenger, the stored images will have to be side landscape views and not top views, and the solution then is
- soit à utiliser des séquences vidéo stockées dans la base de données, ces séquences ayant été préalablement enregistrées par temps de bonne visibilité par un avion portant une caméra latérale,- either to use video sequences stored in the database, these sequences having been previously recorded in good visibility time by an aircraft carrying a side camera,
- soit à générer une image de synthèse qui tient compte de l'orientation dans laquelle le passager va voir l'écran, pour faire coïncider l'image synthétisée avec l'image que le passager verrait s'il regardait à travers un hublot situé à la place de l'écran.- either to generate a synthetic image which takes into account the orientation in which the passenger will see the screen, to make the synthesized image coincide with the image that the passenger would see if he looked through a window located at the place of the screen.
Les images successives peuvent être toutes tirées de la base de données, en renouvelant à chaque fois l'adresse envoyée à la base de données, mais on peut aussi, pour limiter le nombre d'opérations d'adressages et d'extractions de la base de données, prévoir par exemple qu'une image assez complète est d'abord extraite à une adresse déterminée de la base de données, que cette image (éventuellement traitée) est affichée, et que les images suivantes ne sont constituées que par des portions successives de la même image, se décalant sur l'écran au fur et à mesure que l'aéronef se déplace. Dans ce cas, la variation de position instantanée de l'avion (ou tout simplement l'intégration de son vecteur vitesse instantanée) est utilisée pour maintenir au centre de l'écran (ou en bas de l'écran) le point de paysage à l'aplomb duquel est situé l'avion. Avant que l'image récupérée en base de données ne sorte de l'écran, une nouvelle extraction d'image est faite en base de données et substituée à la précédente. Les images stockées en base de données sont de préférence en recouvrement mutuel pour permettre un changement sans heurts. Cette solution est particulièrement appropriée pour montrer un paysage défilant sous forme d'une photo aérienne défilante.
On comprendra que les images stockées peuvent comprendre un paysage de jour et un paysage de nuit et que l'un ou l'autre soit extrait selon l'heure de l'utilisation, ou qu'un traitement approprié (réduction de contraste et de saturation de couleurs) soit appliqué à une image de jour pour lui donner une apparence d'image de nuit.The successive images can all be taken from the database, each time renewing the address sent to the database, but it is also possible, to limit the number of addressing and extraction operations from the database. of data, for example provide that a fairly complete image is first extracted at a determined address from the database, that this image (possibly processed) is displayed, and that the following images are formed only by successive portions of the same image, shifting on the screen as the aircraft moves. In this case, the instantaneous position variation of the plane (or simply the integration of its instantaneous speed vector) is used to maintain the landscape point at the center of the screen (or at the bottom of the screen). plumb with which the plane is located. Before the image retrieved from the database leaves the screen, a new image extraction is made in the database and substituted for the previous one. The images stored in the database are preferably in mutual recovery to allow a smooth change. This solution is particularly suitable for showing a moving landscape in the form of a moving aerial photo. It will be understood that the stored images can comprise a landscape by day and a landscape by night and that one or the other is extracted according to the time of use, or that an appropriate processing (reduction of contrast and saturation of colors) is applied to a daytime image to give it the appearance of a nighttime image.
Pour passer d'une image à une autre image, on utilisera en principe directement comme adresse une adresse dérivée de la position de l'avion, connue à l'aide des capteurs embarqués sur l'avion, notamment d'une centrale inertielle ou de récepteurs GPS, ou encore d'une centrale hybride mixant les informations de plusieurs sources. Mais, on peut utiliser aussi, pour plus de continuité lorsque l'obtention d'informations de position nécessite un temps de calcul non négligeable, une information de vitesse instantanée de l'avion. Dans ce cas, si les données successives extraites de la base pour générer des images successives sont obtenues par incrémentation d'adresses dans la base de données, on pourra passer d'une image à la suivante en faisant cette incrémentation non pas directement à partir de positions successives de l'avion mais à partir d'une intégration de la vitesse Nord et la vitesse Est de l'avion, en recalant cependant périodiquement l'adresse à partir de la position d'avion calculée, pour qu'il n'y ait pas de divergence significative entre la position de l'avion et l'image affichée. Dans un exemple, on pourra adapter une vitesse de défilement d'images vidéo successives en fonction de la vitesse de l'avion.To move from one image to another image, an address derived from the position of the plane, known using the sensors on board the plane, in particular an inertial unit or GPS receivers, or a hybrid power plant mixing information from several sources. However, it is also possible to use, for more continuity when obtaining position information requires a non-negligible calculation time, instantaneous speed information of the airplane. In this case, if the successive data extracted from the database to generate successive images are obtained by incrementing addresses in the database, we can go from one image to the next by doing this incrementation not directly from successive positions of the airplane but from an integration of the north speed and the east speed of the airplane, however periodically readjusting the address from the calculated airplane position, so that there there is no significant discrepancy between the position of the aircraft and the displayed image. In one example, it is possible to adapt a speed of movement of successive video images as a function of the speed of the aircraft.
Pour donner à l'utilisateur une référence visuelle correcte, en rapport avec l'attitude instantanée de l'avion, ce qui est nécessaire soit pour son confort s'il s'agit d'un passager, soit pour l'aide au pilotage s'il s'agit de l'équipage, on prévoit que l'image affichée dépend des données d'attitude de l'avion, surtout en ce qui concerne les angles de roulis et le tangage. Ces données sont accessibles dans l'avion ; elles sont issues le plus souvent d'une centrale inertielle. L'angle de roulis et l'angle de tangage peuvent servir à modifier l'apparence de l'image affichée pour que l'utilisateur ait l'impression de voir le paysage et les lignes parallèles à la ligne d'horizon s'incliner lorsque l'avion s'incline, ou qu'il ait l'impression de voir les lignes parallèles à la ligne d'horizon se resserrer et l'horizon s'abaisser sur l'écran lorsque l'angle de tangage augmente. L'utilisation de l'angle de cap n'est pas indispensable
pour modifier l'apparence de l'image affichée, en tous cas pour ce qui concerne les passagers, la direction du vecteur vitesse sol étant suffisante pour déterminer l'orientation générale de l'image affichée sans qu'il y ait besoin de faire une distinction significative entre cap et route au sol. Pour ce qui concerne les passagers, ce service s'ajoutera aux services déjà existants dans l'avion, et utilisera un matériel multi-usages résidant dans l'avion (écrans individuels de plus en plus, et éventuellement écran simulant un hublot latéral, ou même un écran pouvant se rabattre contre la paroi latérale pour jouer au choix le rôle d'un écran classique ou le rôle d'un hublot virtuel). Durant la majeure partie du vol, le passager pourra voir une image reconstituée du sol survolé par l'avion comme s'il regardait par un hublot ; cette image reconstituée pourra être aussi rétroprojetée sur un écran collectif. Si l'avion survole des nuages, le passager pourra malgré tout avoir une image du sol même si ce n'est pas le sol tel qu'il existe à l'instant d'observation. Il pourra utiliser des fonctions de zoom pour voir des détails, avoir des explications associées sur les régions survolées, les sites et monuments à visiter, etc., faisant ainsi une visite virtuelle du trajet qu'il survole.To give the user a correct visual reference, in relation to the instantaneous attitude of the plane, what is necessary either for his comfort if it is a passenger, or for the piloting aid s 'This is the crew, it is expected that the image displayed depends on the attitude data of the aircraft, especially with regard to the roll angles and the pitch. These data are accessible on the plane; they most often come from an inertial unit. The roll angle and pitch angle can be used to modify the appearance of the displayed image so that the user has the impression of seeing the landscape and the lines parallel to the horizon line tilt when the plane tilts, or it seems to see the lines parallel to the horizon line tighten and the horizon lower on the screen when the pitch angle increases. The use of the heading angle is not essential to modify the appearance of the displayed image, in any case with regard to the passengers, the direction of the ground speed vector being sufficient to determine the general orientation of the displayed image without there being any need to make a significant distinction between heading and road on the ground. With regard to passengers, this service will be added to the services already existing on the plane, and will use multi-purpose equipment residing on the plane (more and more individual screens, and possibly a screen simulating a side window, or even a screen that can be folded against the side wall to play the choice of the role of a conventional screen or the role of a virtual window). During most of the flight, the passenger will be able to see a reconstituted image of the ground overflown by the plane as if he were looking through a window; this reconstituted image can also be projected on a collective screen. If the plane flies over clouds, the passenger can still have a picture of the ground even if it is not the ground as it exists at the time of observation. He will be able to use zoom functions to see details, have associated explanations on the regions overflown, the sites and monuments to visit, etc., thus making a virtual visit of the route he is flying over.
Dans la pratique, on pourra utiliser un canal de diffusion réservé à cette fonction, d'autres canaux étant destinés à d'autres distractions (films, etc.). Le contenu diffusé sur ce canal pourra être lié au siège occupé par l'utilisateur (siège droit, siège gauche), et il dépendra bien sûr du trajet suivi par l'avion.In practice, it will be possible to use a broadcasting channel reserved for this function, other channels being intended for other distractions (films, etc.). The content broadcast on this channel may be linked to the seat occupied by the user (right seat, left seat), and it will of course depend on the route taken by the plane.
Parmi les sources d'image en base de données, on pourra utiliser, dans le cas de la reconstitution d'une image par synthèse, les bases de données de terrain couramment utilisées pour la navigation commerciale (base de données spécialisées pour l'évitement de collisions avec le sol). Ces bases de données contiennent toutes les définitions de relief du globe terrestre, et peuvent servir à reconstituer un paysage, mais évidemment sans possibilité de voir de véritables détails tels que des routes des immeubles, etc.Among the image sources in the database, it will be possible to use, in the case of the reconstruction of an image by synthesis, the terrain databases commonly used for commercial navigation (specialized database for the avoidance of collisions with the ground). These databases contain all the definitions of relief of the terrestrial globe, and can be used to reconstruct a landscape, but obviously without the possibility of seeing real details such as roads of buildings, etc.
La figure 1 représente les éléments qui peuvent servir à la mise en œuvre de l'invention dans le cas où la base de données adressable en fonction de la position de l'avion contient des images de terrain. La base de données est désignée par la référence 10 ; elle est embarquée ou non dans
l'avion. Si elle n'est pas embarquée, un moyen de communication radio à haut débit est prévu entre l'avion et la base de données. Un calculateur 12 peut extraire des images ou des séquences d'image en fonction de la position qu'il calcule. La position est calculée grâce aux signaux fournis par un ou plusieurs capteurs 14 tel qu'un récepteur GPS. Elle peut être aussi déduite, par intégration, d'informations reçues d'une centrale inertielle. Le calculateur peut effectuer le calcul de position lui-même. Le calculateur reçoit de préférence également une information d'attitude de l'avion ou calcule cette attitude (angle de tangage, de roulis, de cap) en fonction d'informations reçues d'un capteur d'attitude 16. Le capteur d'attitude peut être constitué par la même centrale inertielle à partir de laquelle sont calculées les informations de position.FIG. 1 represents the elements which can be used for the implementation of the invention in the case where the addressable database as a function of the position of the aircraft contains terrain images. The database is designated by the reference 10; it is embedded or not in the plane. If it is not on board, a high-speed radio communication means is provided between the aircraft and the database. A computer 12 can extract images or image sequences as a function of the position that it calculates. The position is calculated thanks to the signals supplied by one or more sensors 14 such as a GPS receiver. It can also be deduced, by integration, from information received from an inertial unit. The computer can perform the position calculation itself. The computer preferably also receives attitude information from the aircraft or calculates this attitude (pitch angle, roll angle, heading) as a function of information received from an attitude sensor 16. The attitude sensor may be constituted by the same inertial unit from which the position information is calculated.
Les images ou séquences d'images extraites de la base à une adresse qui est définie par la position de l'avion sont des images ressemblant au terrain effectivement survolé ou dominé par l'avion à l'endroit où il est. Elles sont en principe traitées par un circuit de traitement d'image 18 (qui pourrait être incorporé au calculateur). Ce traitement inclut des modifications telles que rotation, changement d'échelle, changement d'angle de vue, de perspective, etc. Les images traitées sont fournies sur au moins un écran 20 d'utilisateur. Cet écran peut prendre la forme d'un hublot et être positionné à côté d'un siège passager comme le serait un hublot, ou encore être positionné en face de la personne. Un interface homme-machine 22 (clavier, souris, joystick, etc. et circuits de traitement) peut être associé à l'écran pour que l'utilisateur puisse dialoguer avec le calculateur pour choisir ce qu'il veut afficher, image de terrain survolé, zoom sur ce terrain, autres informations sur le terrain, ou autres images de distraction.The images or sequences of images extracted from the base at an address which is defined by the position of the aircraft are images resembling the terrain actually overflown or dominated by the aircraft at the location where it is. They are in principle processed by an image processing circuit 18 (which could be incorporated into the computer). This processing includes modifications such as rotation, change of scale, change of angle of view, perspective, etc. The processed images are provided on at least one user screen. This screen can take the form of a porthole and be positioned next to a passenger seat as a porthole would be, or even be positioned in front of the person. A man-machine interface 22 (keyboard, mouse, joystick, etc. and processing circuits) can be associated with the screen so that the user can dialogue with the computer to choose what he wants to display, image of terrain overflown , zoom on this terrain, other information on the terrain, or other distraction images.
La figure 2 représente les éléments qui peuvent servir à la mise en œuvre de l'invention dans le cas où la base de données 10 ne contient pas directement des images de terrain mais contient des données permettant la reconstruction d'une image synthétique du terrain survolé. La base de données peut être pour l'essentiel une base analogue à celle qui sert dans les systèmes d'anticollision avec le sol : le relief du terrain du globe terrestre ou de zones géographiques déterminées est stocké dans la base sous forme maillée plus ou moins fine (par exemple plus fine à proximité des aéroports
ou dans les régions montagneuses). Cette base est adressable à partir de la position géographique, et elle stocke l'altitude du terrain à chaque position définie par sa longitude et sa latitude.FIG. 2 represents the elements which can be used for implementing the invention in the case where the database 10 does not directly contain terrain images but contains data allowing the reconstruction of a synthetic image of the terrain overflown . The database can essentially be a database analogous to that used in anti-collision systems with the ground: the relief of the terrain of the terrestrial globe or of defined geographic areas is stored in the database in a more or less meshed form. fine (for example finer near airports or in mountainous regions). This base can be addressed from the geographical position, and it stores the altitude of the terrain at each position defined by its longitude and latitude.
Le contenu de la base permet donc de connaître le relief survolé et on peut s'en servir comme entrée d'un générateur d'images de synthèse 24. Ce générateur d'images de synthèse élabore, sous le contrôle du calculateur 12, une image du relief sous n'importe quel angle de vue désiré, comme cela se fait classiquement dans les jeux vidéo. Cet angle de vue peut être fixe pour tous les passagers de l'avion ou dépendant de la position du passager auquel s'adressent les images générées, ou encore dépendant de la position de l'écran d'affichage par rapport au passager si on veut véritablement simuler la présence d'un hublot. L'angle de vue dépend de la hauteur de l'avion par rapport au sol (déterminée comme la position de l'avion à partir des capteurs de position 14). Il dépend également de l'attitude de l'avion, définie à partir du capteur d'attitudes 16, de sorte que l'image générée s'incline lorsque l'avion s'incline en tangage et surtout en roulis, et bien entendu l'image tourne lorsque le cap de l'avion change.The content of the base therefore makes it possible to know the relief overflown and it can be used as input for a generator of computer-generated images 24. This generator of computer-generated images produces, under the control of the computer 12, an image relief from any desired angle of view, as is conventionally done in video games. This angle of view can be fixed for all the passengers on the plane or depending on the position of the passenger to whom the generated images are addressed, or even depending on the position of the display screen relative to the passenger if desired. truly simulate the presence of a porthole. The angle of view depends on the height of the plane above the ground (determined as the position of the plane from the position sensors 14). It also depends on the attitude of the plane, defined from the attitude sensor 16, so that the generated image tilts when the plane tilts in pitch and especially in roll, and of course l image turns when the aircraft course changes.
Si on utilise une base de données de terrain dont les altitudes enregistrées sont plus élevées que les altitudes réelles (pour constituer une marge de sécurité typiquement prévue pour les systèmes d'anticollision), il est préférable que cette marge de sécurité soit enlevée pour les besoins de l'affichage du paysage.
If you use a terrain database whose recorded altitudes are higher than the actual altitudes (to constitute a safety margin typically provided for anti-collision systems), it is preferable that this safety margin be removed for the needs of the landscape display.