WO2006029935A1 - Dispositif de signalisation de risques - Google Patents

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WO2006029935A1
WO2006029935A1 PCT/EP2005/053655 EP2005053655W WO2006029935A1 WO 2006029935 A1 WO2006029935 A1 WO 2006029935A1 EP 2005053655 W EP2005053655 W EP 2005053655W WO 2006029935 A1 WO2006029935 A1 WO 2006029935A1
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risk
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mobile
region
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Elias Bitar
Nicolas Marty
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Thales SA
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Thales SA
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    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C23/00—Combined instruments indicating more than one navigational value, e.g. for aircraft; Combined measuring devices for measuring two or more variables of movement, e.g. distance, speed or acceleration
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft
    • G08G5/20—Arrangements for acquiring, generating, sharing or displaying traffic information
    • G08G5/21—Arrangements for acquiring, generating, sharing or displaying traffic information located onboard the aircraft
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft
    • G08G5/70—Arrangements for monitoring traffic-related situations or conditions
    • G08G5/74—Arrangements for monitoring traffic-related situations or conditions for monitoring terrain

Definitions

  • the present invention relates to the navigation aid for a mobile subject to maneuverability and travel constraints such as an aircraft operating over a territory having prohibited overflight zones or reliefs and obstacles to bypass because near or above its flight altitude. It relates more particularly to the signaling, to a mobile, of the risks incurred because of the presence in its environment, of real or regulatory obstacles likely to oppose or to hinder its progression.
  • TAWS Traffic Awareness and Warning System
  • the TAWS systems make a short-term trajectory prediction for the aircraft based on the flight information (position, heading, orientation and amplitude of the velocity vector) provided by the on-board equipment, place it in relation to a flight chart. the overflown region retrieved from an edge accessible terrain elevation database and issuing alarms to the aircraft crew whenever the foreseeable short-term flight path collides with the ground.
  • Some TAWS systems adorn their alarms with rudimentary recommendations such as "Terrain Ahead, Pull up”. Others also provide information on the level of collision risk posed by terrain, obstacles and no-fly zones in the aircraft's area of evolution in the form of a map divided into different colors depending on the importance of the risk involved.
  • region a first type corresponding to the regions to be avoided because considered as impassable given the current situation and performance of the aircraft, for example, by a TAWS system or because subject to a prohibition regulation of overflight, a second type corresponding to zones with limited lateral evolution freedom, constituted by marginal fringes surrounding the regions to be circumvented, of width corresponding to a minimum width necessary for the aircraft to describe, flat and at a height of safety, a racetrack waiting and a third type of complementary region of the other two types, corresponding to zones of free lateral evolution.
  • This navigation map developed from a terrain elevation database, implements a propagation distance transform for the placement of the outer contours of the restricted lateral evolution zones.
  • Such a maneuverability map facilitates the navigation of an aircraft by signaling, in addition to areas to be circumvented, the fringes of their vicinity where the aircraft has its freedom of lateral evolution limited.
  • the Applicant has also proposed, in a French patent application filed on 18/6/2004, under No. 04 06654, a system for signaling narrow passages of the trajectory of a flight plan where the freedom of lateral evolution of the aircraft is laterally limited by reliefs or areas subject to overflight regulation.
  • This system detects the risk of collision with the ground according to the TAWS system method, by associating the risks of collision with the ground with the penetration of the relief or forbidden zones in envelopes of protection related to the aircraft, containing a sufficient space to allow the aircraft to make flat turns as tight as it is allowed, taking wind into account.
  • the present invention aims at a more complete signaling of the risks incurred by a mobile because of obstacles situated in its field of progression taking into account not only the impassable regions because above the capacities of the moment of the mobile, regions making the object of a regulation of prohibition of crossing and, possibly, margins outside their contours where the mobile has a restricted freedom of lateral evolution but also regions which would pose to the mobile problems of crossing if it changed behavior and adopted a profile, planned in advance, of fallback trajectory.
  • It relates to a device for signaling risks incurred by a mobile because of real or regulatory obstacles located in its progression area comprising: - means for selecting an area of evolution, means for taking account of different types of at-risk region of the selected area of evolution, including a first type of at-risk region made up of areas inaccessible to the mobile due to its current crossing capabilities and / or legally prohibited crossing areas.
  • This device is remarkable in that it further comprises: means for determining a second type of risk region of the selected evolution zone, consisting of regions inaccessible to the mobile after the adoption of a profile, provided in advance, fallback trajectory.
  • the risk signaling device further comprises: means for determining, in the selected zone of evolution, a third type of risk region surrounding the first and second types of regions and constituting margins necessary for a free lateral evolution of the mobile.
  • the risk signaling device further comprises: means for determining, in the zone of selected evolution, two lateral regions of tight evolution, on the right and on the left by relative to the position of the mobile and the direction of the road that it follows, defined from the ground track of the trajectory that would be traveled by the mobile if it made a change of direction of a given magnitude during a curve with a radius of curvature also determined, means for detecting the belonging of points of the lateral zones of tight evolution to one or more types of region at risk, and alarm means triggered by the detection means to each detection of a membership of a point of a tight evolution lateral zone to at least one type of risk region.
  • the alarm means generate different alarm levels according to the types of risk region detected in the tightly-developed lateral zones.
  • the alarm means deliver separate alarms depending both on the lateral zone of tight evolution concerned, right or left, and types of risk region detected in said lateral zone of tight evolution.
  • the detection means comprise means for rating the level of risk attributing to each point of the two lateral regions of tight evolution, a score corresponding to: a zero risk level when the point considered does not belong to any type of region risk taken into account, a low level of risk when the considered point only belongs to the third type of risk region which does not have the margins necessary for a free lateral evolution, an average risk level when the considered point belongs to the second type of risk region posing a threat only after the adoption of the fall-back path profile, and a high level of risk when the considered point belongs to the first type of risk region posing a threat because current mobile crossing or / and legally prohibited crossing, the means of alarms delivering a level of alarm corresponding to the highest risk rating assigned to the points of the two lateral regions of tight evolution and indicating the side of origin of the threat per take in account of the right or left nature of the lateral region (s) of tight evolution comprising the points with the highest risk rating.
  • the device comprises display means showing the selected evolution zone in the form of a risk zone map presenting under different appearances each of the types taken into account of risk region and the part of the zone of risk. selected evolution complementary to the different types taken into account of region at risk.
  • the mobile is an aircraft, the first type of risk region corresponding to the impassable regions for the aircraft assuming that it acquires, after an arbitrarily set time of anticipation, a maximum climb slope and / or the regions of which the crossing is statutorily forbidden to him, the second type of risk region corresponding to the regions impassable by the aircraft, assuming that it is leveling off after an arbitrarily set time of anticipation and the third type of risk region corresponding to marginal fringes surrounding the regions of the first and second types, of width corresponding to that necessary for the aircraft to make a full flat turn at the shortest radius allowed and the two lateral regions of tight evolution corresponding to a change of direction of arbitrary amplitude during a bend of arbitrary radius of curvature.
  • the determinations of the tight evolution side regions take into account the local wind.
  • the subject of the invention is also a risk level map obtained by the preceding remarkable risk signaling device in that it displays, in a zone of evolution, a first type of region inaccessible to the mobile because of its current crossing capacity and / or legally prohibited crossing, a second type of region inaccessible to the mobile after the adoption of a trajectory of fallback trajectory and parts of the development area complementary to different types of region taken into account.
  • the risk level map displays, also separately, a third type of region constituting necessary margins, around the first and second types of region for a free lateral evolution of the mobile.
  • the risk level map has, also distinctly, two lateral regions of tight evolution, placed to the right and left with respect to the position occupied by the mobile and to the direction of the road that it follows and defined from the arbitrary amplitudes of a change of direction and a radius of turn.
  • It also relates to a method of developing a risk level map comprising the following steps: developing contours of a first type of risk region by application, to the elements of a terrain elevation database covering the zone of evolution of the mobile, of a constrained distance transform having, for source point, a point in the vicinity of the instantaneous position of the mobile and, for constraint, a path profile adopting, after a time of arbitrarily fixed advance, the maximum permitted climb gradient for the mobile, and complementation of the regions of the first type of risk region with legally prohibited crossing regions whose contours are extracted from a database of prohibited areas, development of the regions belonging to the second type of risk region by applying, to the terrain elevation database elements, a distance transformation nte having, for a source point, a point in the vicinity of the instantaneous position of the mobile and, for constraint, a path profile adopting, after an arbitrarily set time of anticipation, the slope of the fold trajectory profile, and - attribution of distinct appearances to the points of the first and second types of risk region
  • the risk level map development method further comprises the following steps: determination, according to the performance of the mobile, a minimum horizontal distance maneuver allowing the mobile to perform a complete turn, estimation of distances in relation to the contours of the first and second types of at-risk region by means of a distance transform having the first and second types of at-risk region as source points, and placement of contours around the first and second types of risk areas at the shallower distances respecting both the minimum horizontal maneuver distance and a minimum vertical distance from the terrain, and adoption of these contours as contours of the third regions type.
  • the card preparation method also comprises the following steps: developing, on either side of the instantaneous position of the mobile and its instantaneous route, two lateral regions of tight evolution, related to the instantaneous position of the mobile and defined from the ground track of the path that would be traveled by the mobile if it made a change of direction, of a given magnitude, during a bend radius curve also determined on the one and the other of the sides of the mobile, and - distinctive marking of the points of the two lateral regions of tight evolution according to their belonging to regions of first, second or third type.
  • the method for producing the card comprises the following steps: - elaboration, on either side of the instantaneous position of the mobile and its instantaneous route, of two lateral regions of tight evolution, related to the position instantaneous mobile and corresponding, on one side and on the other, the surfaces between two complete turns of the mobile performed on the same side with different radii of curvature, and distinctive marking of the points of the two lateral regions of tight evolution according to their belonging to regions of first, second or third type.
  • FIG. 1 illustrates an example of locating, on an evolution zone of an aircraft, regions belonging to a first type of region corresponding to the regions of the evolution zone. whose crossing is currently out of range of the aircraft or which are the subject of a crossing prohibition regulation, - a figure 2 shows a vertical profile of flight path followed by an aircraft seeking to take a slope of 3 represents an example of a chamfer mask that can be used by a propagation distance transform, FIGS. 4a and 4b show the cells of the chamfer mask illustrated in FIG. 3, which are used in a scanning pass according to FIG. In a lexicographic order and in a scanning pass according to the inverse lexicographic order, a figure 5 illustrates an example of identification, on the same zone of evolution as in FIG.
  • FIG. 6 shows a vertical trajectory profile corresponding to a flattening of an aircraft initially downhill;
  • FIG. 7 illustrates an example of marking, on the same evolution zone as FIGS.
  • a figure 8 shows the trajectories considered to estimate the minimum horizontal distance necessary for a free lateral evolution of the aircraft
  • a figure 9 illustrates an example of identification, on the same zone of evolution as the figures 1, 5 and 7, of each e side of the position instantaneous of the aircraft, with respect to its route, two right and left lateral regions, of tight evolution having a first configuration
  • a figure 10 illustrates, in an air reference linked to the aircraft, the circular trajectories followed by a aircraft making a flat turn of the same radius of curvature, on the right side and on the left side
  • a figure 1 1 shows the ground tracks corresponding to the turns illustrated in Figure 10, in the presence of a local wind
  • a figure 12 illustrates a second example of identification, on the same evolution zone as FIGS.
  • FIG. 13 illustrates a third example of identification, on the same evolution zone as FIGS. 1, 5, 7, 9 and 12, on each side of the instantaneous position of FIG. 'aircraft , relative to its road, two right and left lateral regions, of tight evolution presenting a third configuration
  • a figure 14 illustrates, on the same evolution zone as FIGS.
  • FIG 15 is a diagram illustrating the main steps of a method according to the invention, of notation of the the level of risk presented by a point in an evolutionary area where risk regions of the first, second and third types, and right and left lateral regions of tight evolution have been identified, and figure 16 shows a device diagram signaling system according to the invention.
  • the signaling of the risks associated with the different points of an area of land over which an aircraft moves is based on a selection of an area of the globe over which evolves the aircraft then on a map of the selected area and on a map location obtained from different types of risk areas.
  • the selection of the area of the globe concerned as well as the determinations of its extent and orientation are on the one hand, based on information concerning the instantaneous position of the aircraft as well as the module and the direction of its vector. instantaneous speed given by the instruments on board and secondly, from instructions given by the crew of the aircraft.
  • the cartography of the selected terrestrial zone is based on a database of terrain elevations and zones that are legally prohibited, on board or viewable from the aircraft.
  • FIG. 1 shows the location of a first type ZC LIMB of at-risk region constituted by the regions that are impassable by the aircraft because above its current crossing capabilities and / or legally prohibited overflight regions. This identification is done by marking Z CLIMB (i, j) cells of the grid of the location grid belonging to the selected zone of evolution, taking the value 1 for the cells of the grid contained in whole or in part in regions insurmountable and 0 for others.
  • the areas impassable by the aircraft because above its current crossing capabilities are those that can not be overflown by the aircraft respecting a safe height and adopting a maximum climb slope on a direct path of rejoining.
  • TAWS on-board TAWS system
  • aircraft-related protection rotated in the direction of the aircraft's movement and with a lower vertical profile corresponding to that of the vertical trajectory that the aircraft would follow if it took, after an arbitrary time of anticipation , the maximum climb slope allowed by its current performance.
  • Figure 2 illustrates the vertical path profile adopted by a TAWS system, for determining the level of the horizontal section of the relief adopted for the representation of impassable regions.
  • the regions impassable by the aircraft because above its crossing capacity can be determined otherwise than by likening it to an intrusion of the relief in a volume of protection related to the aircraft. They can, for example, be determined by means of a constraint distance transform having, for a source point, a point in the vicinity of the instantaneous position of the mobile, for static stress, the zones prohibited from crossing by the regulation and, for constraint dynamic, a vertical path profile corresponding to that of Figure 2.
  • the impassable areas appear to be at a distance significantly greater than the distance in a straight line.
  • the distance transforms often called by propagation or with chamfer mask make it possible to estimate curvilinear distances between objects or between an origin point said source point and a point of destination taking into account constraints such as obstacles to be circumvented.
  • the French patent application filed by the applicant on 26/9/2003, under the number 0311320 gives an example of use for estimating the distance of an aircraft at the various points of a selected evolution zone in a base terrain elevation data taking into account a vertical flight profile imposed on the aircraft.
  • the distance between two points of a surface is the minimum length of all possible paths on the surface from one point to the other.
  • a propagation distance transform estimates the distance of a pixel called "goal" pixel with respect to a so-called “source” pixel pixel by progressively building, starting from the source pixel, the shortest possible path following the mesh of the pixels and ending in the pixel goal, and with the help of the distances found for the pixels of the image already analyzed and a table called chamfer mask listing the values of the distances between a pixel and its close neighbors.
  • a chamfer mask is in the form of a table with a layout of cells reproducing the pattern of a pixel surrounded by his close neighbors.
  • a box with a value of 0 marks the pixel taken as the origin of the distances listed in the table.
  • agglomerate peripheral boxes filled with nonzero proximity distance values and taking up the pixel layout of the neighborhood of a supposed pixel occupy the central square.
  • the proximity distance value in a peripheral box is that of the distance separating a pixel occupying the position of the relevant peripheral box from a pixel occupying the position of the central box. Note that the proximity distance values are distributed in concentric circles.
  • a third circle of eight cells corresponding to the eight pixels of the third rank, which are closest to the pixel of the central cell while remaining outside the line, the column and the diagonals occupied by the pixel of the central cell, are assigned a proximity distance value D3.
  • the chamfer mask can cover a more or less extended neighborhood of the pixel of the central square by listing the values of the proximity distances of a more or less large number of concentric circles of pixels of the neighborhood. It can be reduced to the first two circles formed by the pixels of the neighborhood of a pixel occupying the central box or be extended beyond the first three circles formed by the pixels of the neighborhood of the pixel of the central box. It is usual to stop at first three circles as for the chamfer mask shown in Figure 3.
  • the values of the proximity distances D1, D2, D3 that correspond to Euclidean distances are expressed in a scale whose multiplicative factor allows the use of integers at the price of a certain approximation.
  • G multiplicative factor
  • Borgefors adopts a scale corresponding to a multiplicative factor 3 or 5.
  • a chamfer mask retaining the first two circles of values of proximity distance, therefore of dimensions 3 ⁇ 3, G.
  • Borgefors gives at the first proximity distance D1 which corresponds to a step on the abscissa or the ordinate and also to the multiplicative scale factor, the value 3 and, at the second proximity distance which corresponds to the root of the sum of the squares of the rungs on the abscissa and on the ordinate -Jx 2 + y 2 , the value 4.
  • the gradual construction of the shortest possible path to a target pixel starting from a source pixel and following the pixel mesh is done by regular scanning of the pixels of the image by means of the chamfer mask.
  • the pixels of the image are assigned an infinite distance value, in fact a sufficiently large number to exceed all values of the measurable distances in the image, with the exception of the source pixel or pixels that are assigned a zero distance value.
  • the initial distance values assigned to the goal points are updated during the scanning of the image by the chamfer mask, an update consisting in replacing a distance value assigned to a goal point with a new lower value. resulting from a distance estimation made on the occasion of a new application of the chamfer mask at the point of interest considered.
  • a distance estimation by applying the chamfer mask to a goal pixel consists of listing all the paths going from this goal pixel to the source pixel and passing through a pixel of the neighborhood of the goal pixel whose distance has already been estimated during the same scan. , to search among the listed routes, the shortest path (s) and to adopt the length of the shortest path (s) as the distance estimate.
  • the progressive search for the shortest possible paths starting from a source pixel and going to the different pixels of the image gives rise to a phenomenon of propagation in directions of the pixels which are the closest neighbors to the pixel in analysis and whose distances are listed in the chamfer mask.
  • the directions of the nearest neighbors of a non-varying pixel are considered as propagation axes of the chamfer mask distance transform.
  • the scanning order of the pixels in the image affects the reliability of the distance estimates and their updates because the paths taken into account depend on them. In fact, it is subject to a regularity constraint which makes that if the pixels of the image are spotted according to the lexicographic order (pixels ranked in increasing order line by line starting from the top of the image and progressing towards the bottom of the image, and from left to right within a line), and if a pixel has been analyzed before a pixel q then a pixel p + x must be analyzed before the pixel q + x.
  • Lexicographic orders inverse lexicography (scanning of the pixels of the image line by line from bottom to top and, within a line, from right to left), transposed lexicography (scanning of the pixels of the image column by column of left to right and, in a column, from top to bottom), inverse transposed lexicographic (scanning of pixels by columns from right to left and within a column from bottom to top) satisfy this regularity requirement and more typically all scans in which rows and columns are scanned from right to left or from left to right.
  • Borgefors advocates a double scan of pixels in the image, once in the lexicographic order and another in the inverse lexicographic order.
  • the analysis of the image by means of the chamfer mask can be done according to a parallel method or a sequential method.
  • a parallel method we consider the distance propagations from all points of the mask that are passed over the entire image in several sweeps until no more change in the estimates of distance.
  • the sequential method we do not consider distance propagations only from half of the points of the mask.
  • the upper half of the mask is passed over all the points of the image by scanning according to the lexicographic order and then the lower half of the mask on all the points of the image according to the inverse lexicographic order.
  • FIG. 4a shows, in the case of the sequential method and a lexicographic scanning pass from the upper left corner to the lower right corner of the image, the boxes of the chamfer mask of FIG.
  • FIG. 4b shows, in the case of the sequential method and a scanning pass in the inverse lexicographic order from the lower right corner to the upper left corner of the image, the boxes of the chamfer mask of FIG. to list the paths from a goal pixel placed on the central box (box indexed by 0) to the source pixel through a neighborhood pixel whose distance has already been estimated during the same scan.
  • These boxes are complementary to those in Figure 4a. They are also eight in number but arranged in the lower right part of the chamfer mask. There are still eight paths listed for the shortest search whose length is taken for distance estimation.
  • the propagation distance transform of which the principle has just been summarily recalled was originally conceived for the analysis of the positioning of objects in an image but it was not slow to be applied to the estimation of the distances on a relief map extracted from a database of elevations of the land with regular mesh of the terrestrial surface. Indeed, such a map does not explicitly have a metric since it is drawn from the elevations of the points of the mesh of the elevation database of the terrain of the zone represented.
  • the propagation distance transform is applied to an image whose pixels are the elements of the elevation database.
  • land belonging to the map that is, elevation values associated with the latitude, longitude coordinates of the grid nodes where they were measured, classified, as on the map, by increasing latitude and longitude or decreasing according to a two-dimensional array of latitude and longitude coordinates.
  • the chamfer mask distance transform is used to estimate curvilinear distances taking into account impassable areas due to their rugged configurations or a regulatory prohibition.
  • a forbidden zone attribute can be associated with the elements of the terrain elevation database contained in the map. It indicates, when activated, an impassable or forbidden zone and inhibits any update other than an initialization, of the distance estimate made by the chamfer mask distance transform.
  • the configuration of the impassable zones changes according to the altitude resulting from the tracking of the vertical flight profile.
  • FIG. 5 shows the identification, on the same zone of evolution as in FIG. 1, of a second type of Z LEVEL risk region consisting of regions inaccessible to the mobile after the adoption of a trajectory profile of FIG. fold corresponding to a flattening of the trajectory of the aircraft obtained after an arbitrary time of anticipation.
  • This marking is done by marking Z LEVEL ⁇ i, j) cells of the grid of the location grid belonging to the selected evolution zone, taking the value 1 for the cells of the grid contained in whole or in part in regions inaccessible after a flat reset and 0 for others.
  • Figure 6 illustrates the vertical profile of a fallback path resulting in a flattening.
  • the aircraft 1 is assumed to initially follow a descent trajectory 2 and, after an anticipation time Ta2, taking into account the reaction time of the crew and the time required for the rounding of change of slope, to take a horizontal trajectory 4.
  • the determination of the second type of risk area Z LEVEL is done according to the same methods as for the first type of ZC LIMB risk region , by exchanging the vertical trajectory profile represented in FIG. 2 by that represented in FIG.
  • FIG. 7 shows the location, on the same zone of evolution as in FIG. 1, of a third type of risk region Z T U RN consisting of regions where the aircraft has a limited freedom of lateral evolution due to the proximity of a risk region of the first or second type ZCLIMB OR ZLEVEL-
  • This identification is done by marking Z mm (i, j) cells of the grid of the location grid belonging to the selected evolution zone, taking the value 1 for the cells of the mesh contained wholly or partly in regions with limited or no freedom of lateral evolution and the value 0 for the others. It involves tracing around the contours of risk areas of the first and second types ZCLIMB and ZLEVEL, margins having in all points the minimum width necessary for the aircraft to maintain its freedom of lateral evolution in the short or medium term. .
  • This minimum width takes into account a minimum vertical distance from the relief dictated by security requirements and a horizontal distance threshold Sd.
  • the minimum vertical distance from the terrain may be taken into account at the terrain elevation database or later, during a pre-course of widening the contours of the first and second types of risk up to respect everywhere the minimum vertical distance before or after taking into account the horizontal distance threshold Sd.
  • the horizontal distance threshold Sd can be defined, in the case of an aircraft, from: - aeronautical procedures,
  • an aircraft retains its freedom of lateral evolution in the short or medium term if it is able to describe a race track waiting on one side or the other of its current trajectory without modifying its speed. current or to be subjected to a mechanical stress exceeding a certain tolerance threshold expressed by a roll limit angle.
  • the threshold of distance to be respected is the radius of the circle circumscribed to the two possible trajectories for a racetrack of waiting, increased by a margin of safety.
  • the two trajectories 5, 6 possible for the waiting racetrack form two lobes tangent to the current trajectory 7 of the aircraft.
  • Each of them has two lengths HLD_L joined by two U-turns radius HLD_T.
  • the length value HLD_L is a configuration data defined in flight time or distance traveled on the ground.
  • the value of the HLD_T radius of the U-turns assumed to be flat, at ground speed GS and roll angle HLD_B constant, corresponds to the relation: HLD T ⁇ rgx tan (HLD B) the ground speed GS being a data given by the equipment of the aircraft, HLD_B a configuration data calculated according to the theoretical performance of the aircraft and g the acceleration of gravity.
  • HLD_R HLD_T + I HLD - L ] + HLD _T 2
  • the horizontal distance threshold Sd adopted for the width of the bands surrounding the obstacles to be avoided takes the value:
  • HLD_M being an additional margin of safety with respect to the radius HLD_R of the circle circumscribing the two possible trajectories of the race track waiting.
  • Vector Distance Transform or “Signed Euclidian Distance Transform”
  • Per-Erik Danielsson describes some examples in an article entitled “Euclidian Distance Mapping” Computer Vision, Graphics and Image Processing, Vol. 14 pp. 227-248 in 1980.
  • This vector distance transform is based on the fact that the location of a pixel can be deduced from the locations of its nearest neighbors. It resumes the principle of a chamfer mask distance transform but with a mask consisting of a table gathering the components, in units of axes of the reference reference, (x-coordinate and y-coordinate in the 2D case) distances separating the pixel in analysis placed in the center of the mask, pixels that are its closest neighbors, distances that are oriented toward the pixel in analysis.
  • each pixel of an image subjected to a vector distance transformation is assigned components of a location vector.
  • FIG. 9 shows the identification on the same evolution zone as FIGS. 1, 5 and 7 of two narrow evolution lateral zones Z EV O L.
  • the radius of curvature adopted for tight turns may be, although this is not necessarily the case, the smallest radius of curvature acceptable at the moment depending on the performance of the aircraft and the comfort conditions to be met.
  • the marking is done by marking Z EVOL (i, j) cells of the grid of the location grid belonging to the selected evolution zone, taking the value 1 for the cells of the mesh contained totally or partially in the zone right side of tight evolution Z EV O L , the value -1 for the cells of the mesh contained in whole or in part in the left lateral zone of tight evolution Z EV O L and the value 0 for the others. It makes it possible to distinguish the points of the two zones of close evolution Z EV O L , between them and with respect to the rest of the selected evolution zone. Without wind, as shown in FIG.
  • R TAS ⁇ r0 ⁇ being the angle of roll of the aircraft during the maneuver, ⁇ being a factor depending on the initial conditions, ⁇ being a coefficient equal to +1 for a right turn and -1 for a left turn.
  • the circles 10, 11 leave on the ground a trace shaped cycloid.
  • the system of parametric equations of this trace can be obtained by integration of the system of parametric equations of the air velocity of the circles.
  • the initial position condition is:
  • FIG. 11 shows the ground tracks 20 and 20 'of the turns in the case of a local cross wind blowing to the left of the aircraft route.
  • transition time to change course depends on the angular speed of the aircraft and therefore its roll angle.
  • FIG. 12 shows, in a registration on the same evolution zone as FIGS. 1, 5, 7 and 9, an alternative configuration of the two lateral zones of close evolution linked to the aircraft Z EV O L -
  • the lateral zones of tight evolution Z EV O L comprise, in addition to the cells of the zone of evolution traversed by the traces on the ground of the turns, the meshes of the zones of evolution included at least in part to the interior of the traces on the ground, in the spaces delimited by closed contours formed of the two parts (20, 20 'figure 11) of the ground tracks of the two circles (10, 11 figure 10) starting from the initial position of the aircraft ( point S) to the points (P, P 'figure 11) corresponding to the change of road chosen here, 180 °, and two straight lines 21, 21 'joining the ends P, P 1 of the two trace portions 20, 20' to the initial position S of the aircraft.
  • FIG. 13 shows, again in a location on the same zone of evolution as FIGS. 1, 5, 7, 9 and 12, another variant of configuration of the zones of close evolution Z EV O L where these correspond to a range of radii of curvature and are delimited by two traces on the ground of turns on the same side according to two different radii of curvature, the shortest being able to go to be canceled.
  • the contours of the three risk zone types ZCLIMB, ZLEVEL, ZTURN and the two ZEVOL close evolution lateral zones which have just been determined in the selected zone of evolution are used for a risk signaling intended for the crew. of the aircraft.
  • This signaling is based on a notation of the risk level of the meshes of the location grid belonging in whole or in part to the two zones of tight evolution Z EV O L -
  • This Z m ⁇ notation results from the application at each level.
  • the meshes are located within the location grid by coordinates i, j,
  • the note Z EVOL (i, j) is equal to +1 when the mesh belongs to the ZEVOL tight evolution lateral zone situated to the right of the aircraft's road, - 1 when the mesh belongs to the lateral evolution zone Tight ZEVOL located to the left of the aircraft route and 0 when the mesh is outside the two ZEVOL tight evolution lateral zones,
  • the note Z CLIMB (i, j) is 1 when the mesh belongs to a region of the first type of risk area ZCLIMB, impassable because above the crossing capacity of the aircraft or prohibited from crossing, and 0 in the opposite case,
  • the note Z LEVEL ⁇ i, j) is 1 when the mesh belongs to a region of the second type of risk area ZLEVEL, impassable after the adoption of a fallback path profile, here after a flattening of the aircraft, and 0 if not, and
  • the note Z mm (i, j) is equal to 1 when the mesh belongs to a region of the third type of risk region Z T U RN where the aircraft does not have complete lateral freedom of maneuver, and 0 in the case opposite.
  • the signaling of the risks of ground collision consists of the emission of alarms which depend on the highest note, in absolute value, found at each instant for the meshes of the grid of localization belonging to the lateral zones of tight evolution and which are defined in accordance with the following table:
  • FIG. 1 superimposed on the grid of the location grid, which distinguishes the selected zone of evolution, are distinguished: the instantaneous position of the aircraft with the contours 31 and 32 of the two right and left lateral zones of close evolution ZEVOL Born at this position which already appear in Figure 12,
  • contours 34 of the regions of the second type of risk area ZLEVEL shown in FIG. 5 locating the impassable regions as soon as the aircraft carries out a flattening maneuver, the contours of the regions of the third type of region to risk
  • the first type of ZCLIMB risk region has its contours 33 included in those 34 of the second type of risk area ZLEVEL- Indeed, a portion of land that is not passable by the aircraft using its best performance in climb remains, a fortiori not passable if the driver performs a flat reset.
  • the outlines 34 of the second type of risk region ZLEVEL are included in those of the third type of ZTURN risk region constituting the margins around the impassable regions necessary for complete freedom of lateral evolution for the aircraft.
  • the points with the highest risk rating (+3 or -3 scores) belong to the close-up right lateral zone 31, which motivates the emission, the intention of the crew of the aircraft, a high risk alarm on the right, either sound, or visual, or both sound and visual.
  • the visual display of the alarms can be done by displaying, in the cockpit of the aircraft, a navigation map showing the first, second and third types of risk areas ZCLIMB, ZLEVEL and ZTURN UNDER different textures and the points of the ZEVOL tight left and right lateral zones in colors depending on the risk level score assigned to them, for example a red for a high level of risk, a solid yellow for a medium level of risk, a faded yellow color for a low risk level and a green color for the rest of the card's points with a zero risk level. It makes it possible to comfort the pilot of the aircraft in his mental assessment of the turning radius authorized to the aircraft taking into account the local wind.
  • This display can also show ZEVOL tight evolution side zones that look like a kind of whisker pair attached to the aircraft's silhouette and allow the crew to locate, at a glance, the position relative to the aircraft and the configuration of a region at risk causing an audible alarm.
  • One way of performing a risk level notation of a mesh of the location grid of a selected evolution area resulting in the same result as the formula (8) is illustrated by the logical flowchart of FIG. This consists of:
  • FIG. 16 shows a risk signaling device in its functional environment on board an aircraft.
  • the risk signaling device consists essentially of a computer 60 associated with a database of terrain elevations and prohibited overflight zones 61 and visual display devices 62 and sound 63. Elevations of the terrain and prohibited overflight zones 61 are shown as being on board the aircraft, but they can also be placed on the ground and accessible from the aircraft by radio transmission.
  • the calculator 60 may be a calculator specific to the generation of risk signaling motivated by the presence of relief or prohibited areas of overflight in the evolution area of the aircraft or a computer shared with other tasks such as the management of the aircraft. flight or autopilot.
  • the risk signaling receives navigation equipment 64 from the aircraft, the main flight parameters including the position of the aircraft in latitude, longitude and altitude, and the direction and amplitude of its vector. speed. From these flight parameters and possible instructions from the pilot of the aircraft, he determines at each moment: - the position on the surface of the globe, the orientation and the dimensions of a zone of evolution where search for different types of risk areas and possible hovering areas,
  • the contours of the first type of risky region that it receives from TAWS 65 equipment regardless of whether it calculates taking into account the vertical flight profile corresponding to an ascent of the aircraft at maximum incidence, for example, by means of a distance transform, the placement consisting of elaborating the Z CLIMB marking of the meshes of the location grid belonging to the chosen evolution zone, the contours of the second type of risk region which it calculates taking into account account of the vertical flight profile corresponding to a flattening of the aircraft, for example, by means of a distance transform, the placement consisting in developing the Z LEVEL marking of the meshes of the location grid belonging to the zone d chosen evolution,
  • the contours of the third type of risk region calculated by taking into account the contours of the first and second type of risk area, a minimum vertical flight distance and the horizontal distance threshold to be complied with, the placement consisting of developing the Z mm marking of the meshes of the location grid belonging to the chosen evolution zone, and

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Abstract

Le dispositif concerne la signalisation, au pilote d'un mobile, des risques que lui font encourir des obstacles placés dans sa zone d'évolution. Ce dispositif détermine, sur la zone d'évolution du mobile, les contours de plusieurs types de région à risque (33, 34, 35) ainsi que les contours de deux régions latérales d'évolution serrée (31, 32) liées au mobile et engendre des alarmes en fonction des types de zones à risques (33, 34, 35) trouvés dans les régions latérales d'évolution serrée (31, 32).

Description

DISPOSITIF DE SIGNALISATION DE RISQUES.
La présente invention est relative à l'aide à la navigation pour un mobile soumis à des contraintes de manœuvrabilité et de parcours tel qu'un aéronef évoluant au-dessus d'un territoire présentant des zones interdites de survol ou des reliefs et obstacles à contourner car proches ou supérieurs à son altitude de vol. Elle concerne plus particulièrement la signalisation, à un mobile, des risques encourus du fait de la présence dans son environnement, d'obstacles réels ou réglementaires susceptibles de s'opposer ou de gêner à sa progression.
Divers systèmes ont déjà été proposés pour évaluer de tels risques. Les plus connus sont les systèmes TAWS (acronyme de l'expression anglo-saxonne : "Terrain Awareness and Warning System") développés pour les aéronefs en vue de prévenir les risques de collision avec le sol. Les systèmes TAWS font une prévision de trajectoire à court terme pour l'aéronef à partir des informations de vol (position, cap, orientation et amplitude du vecteur vitesse) fournies par les équipements du bord, la placent en situation par rapport à une carte de la région survolée extraite d'une base de données d'élévations du terrain accessible du bord et émettent des alarmes à destination de l'équipage de l'aéronef à chaque fois que la trajectoire prévisible à court terme entre en collision avec le sol. Certains systèmes TAWS agrémentent leurs alarmes de recommandations rudimentaires du genre "Terrain Ahead, Pull up". D'autres donnent également des informations sur le niveau de risque de collision que font encourir les reliefs, les obstacles et les zones interdites de survol présents dans la zone d'évolution de l'aéronef sous la forme d'une carte partagée en régions de différentes couleurs fonction de l'importance du risque encouru.
Il est intéressant d'aller encore plus loin dans l'aide à la navigation et de signaler à l'équipage d'un mobile les dangers potentiels que représentent certaines parties du domaine d'évolution du mobile même non placées directement dans la direction de déplacement du mobile, cela afin de renseigner l'équipage du mobile sur sa liberté d'évolution.
Dans le genre, la demanderesse a proposé, dans une demande de brevet français FR 2.842.594 déposée le 19 juillet 2002, un système de prévention des risques de collision sol pour aéronef, assimilant les risques de collision avec le sol, à la pénétration du relief de la zone survolée dans des enveloppes de protection liées à l'aéronef, les quantifiant en fonction du temps restant pour engager un virage latéral d'évitement de rayon déterminé et les affichant sur un écran de navigation de l'aéronef sous la forme d'une carte de la zone de terrain survolé partagée en régions de différentes couleurs correspondant à une échelle de risque. La demanderesse a aussi proposé, dans une demande de brevet français déposée le 19/12/2003, sous le n°0315020, d'afficher dans le cockpit d'un aéronef, une carte de manœuvrabilité représentant la zone de terrain survolé en trois types de région : un premier type correspondant aux régions à contourner car considérées comme infranchissables au vu de la situation et des performances présentes de l'aéronef, par exemple, par un système TAWS ou encore car faisant l'objet d'une réglementation d'interdiction de survol, un deuxième type correspondant à des zones à liberté d'évolution latérale restreinte, constitué par des franges marginales entourant les régions à contourner, de largeur correspondant à une largeur minimale nécessaire à l'aéronef pour décrire, à plat et à hauteur de sécurité, un hippodrome d'attente et un troisième type de région complémentaire des deux autres types, correspondant à des zones de libre évolution latérale. Cette carte de navigation, élaborée à partir d'une base de données d'élévations du terrain, met en œuvre une transformée de distance par propagation pour le placement des contours extérieurs des zones à liberté restreinte d'évolution latérale.
Une telle carte de manœuvrabilité facilite la navigation d'un aéronef en signalant, en plus des zones à contourner, les franges de leur voisinage où l'aéronef a sa liberté d'évolution latérale limitée.
La demanderesse a également proposé, dans une demande de brevet français déposée le 18/6/2004, sous le n°04 06654, un système de signalisation des passages étroits de la trajectoire d'un plan de vol où la liberté d'évolution latérale de l'aéronef est limitée latéralement par des reliefs ou des zones faisant l'objet d'une réglementation d'interdiction de survol. Ce système détecte les risques de collision avec le sol selon la méthode des systèmes TAWS, en associant les risques de collision avec le sol avec la pénétration du relief ou de zones interdites dans des enveloppes de protection liées à l'aéronef, contenant un espace suffisant pour permettre à l'aéronef d'effectuer des virages à plat aussi serrés qu'il est autorisé, cela en tenant compte du vent.
La présente invention a pour but une signalisation plus complète des risques encourus par un mobile du fait d'obstacles situés dans son domaine de progression tenant compte non seulement des régions infranchissables car au-dessus des capacités du moment du mobile, des régions faisant l'objet d'une réglementation d'interdiction de franchissement et, éventuellement, de marges extérieures à leurs contours où le mobile a une liberté restreinte d'évolution latérale mais également des régions qui poseraient au mobile des problèmes de franchissement s'il changeait de comportement et adoptait un profil, prévu à l'avance, de trajectoire de repli.
Elle a pour objet un dispositif de signalisation de risques encourus par un mobile du fait d'obstacles réels ou réglementaires situés dans son domaine de progression comportant : - des moyens de sélection d'une zone d'évolution, des moyens de prise en compte de différents types de région à risque de la zone d'évolution sélectionnée dont un premier type de région à risque constitué de régions inaccessibles au mobile en raison de ses capacités de franchissement du moment ou/et de régions réglementairement interdites de franchissement.
Ce dispositif est remarquable en ce qu'il comporte en outre : des moyens de détermination d'un deuxième type de région à risque de la zone d'évolution sélectionnée, constitué des régions inaccessibles au mobile après l'adoption d'un profil, prévu à l'avance, de trajectoire de repli.
Avantageusement, le dispositif de signalisation de risques comporte en outre : des moyens de détermination, dans la zone d'évolution sélectionnée, d'un troisième type de région à risque entourant les régions de premier et deuxième types et constituant des marges nécessaires à une libre évolution latérale du mobile.
Avantageusement, le dispositif de signalisation de risques comporte en outre : des moyens de détermination, dans la zone d'évolution sélectionnée, de deux régions latérales d'évolution serrée, à droite et à gauche par rapport à la position du mobile et à la direction de la route qu'il suit, définies à partir de la trace au sol de la trajectoire qui serait parcourue par le mobile s'il effectuait un changement de direction d'une ampleur déterminée au cours d'un virage à rayon de courbure également déterminé, des moyens de détection d'appartenance de points des zones latérales d'évolution serrée à un ou des types de région à risque, et des moyens d'alarme déclenchés par les moyens de détection à chaque détection d'une appartenance d'un point d'une zone latérale d'évolution serrée à au moins un type de région à risque.
Avantageusement, les moyens d'alarme engendrent différents niveaux d'alarme selon les types de région à risque détectés dans les zones latérales d'évolution serrée.
Avantageusement, les moyens d'alarme délivrent des alarmes distinctes dépendant à la fois de la zone latérale d'évolution serrée concernée, droite ou gauche, et des types de région à risque détectés dans ladite zone latérale d'évolution serrée.
Avantageusement, les moyens de détection comportent des moyens de notation du niveau de risque attribuant à chaque point des deux régions latérales d'évolution serrée, une note correspondant à : un niveau de risque nul lorsque le point considéré n'appartient à aucun type de région à risque pris en considération, un niveau de risque faible lorsque le point considéré n'appartient qu'au troisième type de région à risque ne présentant pas les marges nécessaires à une libre évolution latérale, un niveau de risque moyen lorsque le point considéré appartient au deuxième type de région à risque ne constituant une menace qu'après l'adoption du profil de trajectoire de repli, et un niveau de risque élevé lorsque le point considéré appartient au premier type de région à risque constituant une menace car au-dessus des capacités actuelles de franchissement du mobile ou/et réglementairement interdites de franchissement, les moyens d'alarmes délivrant un niveau d'alarme correspondant à la note de plus fort niveau de risque affectée aux points des deux régions latérales d'évolution serrée et signalant le côté de provenance de la menace par prise en compte de la nature droite ou gauche de la ou des régions latérales d'évolution serrée comportant les points à plus forte notation de risque.
Avantageusement, le dispositif comporte des moyens d'affichage montrant la zone d'évolution sélectionnée sous la forme d'une carte de zones à risques présentant sous des apparences distinctes chacun des types pris en compte de région à risque et la partie de la zone d'évolution sélectionnée complémentaire aux différents types pris en compte de région à risque.
Avantageusement, le mobile est un aéronef, le premier type de région à risque correspondant aux régions infranchissables pour l'aéronef en supposant qu'il acquiert, après un temps d'anticipation fixé arbitrairement, une pente maximum de montée ou/et aux régions dont le franchissement lui est réglementairement interdit, le deuxième type de région à risque correspondant aux régions infranchissables par l'aéronef en supposant qu'il se mette en palier horizontal après un temps d'anticipation fixé arbitrairement et le troisième type de région à risque correspondant à des franges marginales entourant les régions des premier et deuxième types, de largeur correspondant à celle nécessaire à l'aéronef pour effectuer un virage à plat complet au rayon le plus court autorisé et les deux régions latérales d'évolution serrée correspondant à un changement de direction d'amplitude arbitraire au cours d'un virage de rayon de courbure également arbitraire.
Avantageusement, lorsque le mobile est un aéronef, les déterminations des régions latérales d'évolution serrées tiennent compte du vent local.
L'invention a également pour objet une carte de niveaux de risque obtenue par le dispositif précédent de signalisation de risque remarquable en ce qu'elle affiche de manière distincte, au sein d'une zone d'évolution, un premier type de région inaccessible au mobile en raison de ses capacités de franchissement du moment et/ou réglementairement interdites de franchissement, un deuxième type de région inaccessible au mobile après l'adoption d'un profil de trajectoire de repli et les parties de la zone d'évolution complémentaires aux différents types de région pris en compte.
Avantageusement, la carte de niveaux de risque affiche, également de manière distincte, un troisième type de région constituant des marges nécessaires, autour des premier et deuxième types de région pour une libre évolution latérale du mobile. Avantageusement, la carte de niveaux de risque présente, également de manière distincte, deux régions latérales d'évolution serrée, placées à droite et à gauche par rapport à la position occupée par le mobile et à la direction de la route qu'il suit et définies à partir des amplitudes arbitraires d'un changement de direction et d'un rayon de virage.
Elle a également pour objet un procédé d'élaboration de carte de niveau de risque comportant les étapes suivantes : élaboration de contours d'un premier type de région à risque par application, aux éléments d'une base de données d'élévations du terrain couvrant la zone d'évolution du mobile, d'une transformée de distance contrainte ayant, pour point source, un point au voisinage de la position instantanée du mobile et, pour contrainte, un profil de trajet adoptant, au bout d'un temps d'anticipation fixé arbitrairement, la pente de montée maximale admise pour le mobile, et complémentation des régions du premier type de région à risque par des régions à franchissement réglementairement interdit dont les contours sont extraits d'une base de données de zones interdites, élaboration des régions appartenant au deuxième type de région à risque par application, aux éléments de la base de données d'élévations du terrain, d'une transformée de distance contrainte ayant, pour point source, un point au voisinage de la position instantanée du mobile et, pour contrainte, un profil de trajet adoptant, au bout d'un temps d'anticipation fixé arbitrairement, la pente du profil de trajectoire de repli, et - attribution d'apparences distinctes aux points des premier et deuxième types de région à risque
Avantageusement, le procédé d'élaboration de carte de niveau de risque comporte en outre les étapes suivantes : détermination, en fonction des performances du mobile, d'une distance horizontale minimum de manœuvre permettant au mobile d'effectuer un virage complet, estimation des distances par rapport aux contours des premier et deuxième types de région à risque au moyen d'une transformée de distance ayant les premier et deuxième types de région à risque comme points source, et placement de contours autour des premier et deuxième types de région à risques aux plus faibles distances respectant à la fois la distance horizontale minimum de manœuvre et une distance verticale minimum par rapport au relief, et adoption de ces contours en tant que contours des régions de troisième type.
Avantageusement, le procédé d'élaboration de carte comporte en outre les étapes suivantes : élaboration, de part et d'autre de la position instantanée du mobile et de sa route instantanée, de deux régions latérales d'évolution serrée, liées à la position instantanée du mobile et définies à partir de la trace au sol de la trajectoire qui serait parcourue par le mobile s'il effectuait un changement de direction, d'une ampleur déterminée, au cours d'un virage à rayon de courbure également déterminé sur l'un et l'autre des côtés du mobile, et - marquage distinctif des points des deux régions latérales d'évolution serrée en fonction de leur appartenance à des régions de premier, deuxième ou troisième type.
Avantageusement, lorsque le mobile est un aéronef, il est tenu compte, dans le procédé d'élaboration de carte, des effets des dérives dues à la force et à la direction du vent local, sur les traces au sol des trajectoires prises en compte pour l'élaboration des deux régions latérales d'évolution serrée.
En variante, le procédé d'élaboration de la carte comporte les étapes suivantes : - élaboration, de part et d'autre de la position instantanée du mobile et de sa route instantanée, de deux régions latérales d'évolution serrée, liées à la position instantanée du mobile et correspondant, sur un côté et sur l'autre, aux surfaces comprises entre deux virages complets du mobile effectués d'un même côté avec des rayons de courbure différents, et marquage distinctif des points des deux régions latérales d'évolution serrée en fonction de leur appartenance à des régions de premier, deuxième ou troisième type. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après d'un exemple de mode de réalisation dans le cadre d'un mobile du genre aéronef. Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel : - une figure 1 illustre un exemple de repérage, sur une zone d'évolution d'un aéronef, de régions appartenant à un premier type de région correspondant aux régions de la zone d'évolution dont le franchissement est présentement hors de portée de l'aéronef ou qui font l'objet d'un règlement d'interdiction de franchissement, - une figure 2 montre un profil vertical de trajectoire de vol suivi par un aéronef cherchant à prendre une pente de montée maximale, une figure 3 représente un exemple de masque de chanfrein utilisable par une transformée de distance par propagation, des figures 4a et 4b montrent les cellules du masque de chanfrein illustré à la figure 3, qui sont utilisées dans une passe de balayage selon l'ordre lexicographique et dans une passe de balayage selon l'ordre lexicographique inverse, une figure 5 illustre un exemple de repérage, sur la même zone d'évolution que la figure 1 , de régions appartenant à un deuxième type de région à risque correspondant aux régions de la zone d'évolution dont le franchissement devient hors de portée de l'aéronef lorsqu'il adopte, depuis sa position instantanée, un profil de trajectoire de repli à pente nulle, une figure 6 montre un profil vertical de trajectoire correspondant à une remise à plat d'un aéronef initialement en descente, une figure 7 illustre un exemple de repérage, sur la même zone d'évolution que les figures 1 et 5, de régions appartenant à un troisième type de région à risque où l'aéronef a sa liberté d'évolution latérale limitée par la proximité des régions appartenant aux premier et/ou deuxième types de région à risque, une figure 8 montre les trajectoires considérées pour estimer la distance horizontale minimale nécessaire à une libre évolution latérale de l'aéronef, une figure 9 illustre un exemple de repérage, sur la même zone d'évolution que les figures 1 , 5 et 7, de chaque côté de la position instantanée de l'aéronef, par rapport à sa route, de deux régions latérales droite et gauche, d'évolution serrée présentant une première configuration, une figure 10 illustre, dans un repère air lié à l'aéronef, les trajectoires circulaires suivies par un aéronef effectuant un virage à plat de même rayon de courbure, sur le côté droit et sur le côté gauche, une figure 1 1 montre les traces au sol correspondant aux virages illustrés à la figure 10, en présence d'un vent local, une figure 12 illustre un deuxième exemple de repérage, sur la même zone d'évolution que les figures 1 , 5, 7 et 9, de chaque côté de la position instantanée de l'aéronef, par rapport à sa route, de deux régions latérales droite et gauche, d'évolution serrée présentant une deuxième configuration, une figure 13 illustre un troisième exemple de repérage, sur la même zone d'évolution que les figures 1 , 5, 7, 9 et 12, de chaque côté de la position instantanée de l'aéronef, par rapport à sa route, de deux régions latérales droite et gauche, d'évolution serrée présentant une troisième configuration, une figure 14 illustre, sur la même zone d'évolution que les figures 1 , 5, 7 et 12, un exemple de notations de niveau de risque, des mailles de la grille de localisation appartenant à des régions latérales droite et gauche, d'évolution serrée, une figure 15 est un diagramme illustrant les principales étapes d'un procédé conforme à l'invention, de notation du niveau de risque présenté par un point appartenant à une zone d'évolution où des régions à risques du premier, deuxième et troisième types et des régions latérales droite et gauche d'évolution serrée ont été repérées, et une figure 16 représente un schéma de dispositif de signalisation de risque selon l'invention.
La signalisation des risques associés aux différents points d'une zone de terrain au-dessus de laquelle évolue un aéronef est basée sur une sélection d'une zone du globe terrestre au-dessus de laquelle évolue l'aéronef puis sur une cartographie de la zone sélectionnée et sur un repérage sur la carte obtenue de différents types de régions à risque.
La sélection de la zone du globe terrestre concernée ainsi que les déterminations de son étendue et de son orientation se font d'une part, à partir d'informations concernant la position instantanée de l'aéronef ainsi que le module et la direction de son vecteur vitesse instantanée donnés par les instruments du bord et d'autre part, à partir d'instructions données par l'équipage de l'aéronef.
La cartographie de la zone du globe terrestre sélectionnée est élaborée à partir d'une base de données d'élévations du terrain et de zones réglementairement interdites, embarquée ou consultable depuis l'aéronef.
Elle consiste en une sélection de points de la zone concernée du globe terrestre au moyen d'une grille de localisation qui est soit :
- une grille régulière en distance, alignée sur les méridiens et parallèles,
- une grille régulière en distance alignée sur le cap de l'aéronef,
- une grille régulière en distance alignée sur la route de l'aéronef,
- une grille régulière en angulaire, alignée sur les méridiens et parallèles, - une grille régulière en angulaire alignée sur le cap de l'aéronef,
- une grille régulière en angulaire alignée sur la route de l'aéronef.
- une représentation polaire (radiale) centrée sur l'aéronef et son cap,
- une représentation polaire (radiale) centrée sur l'aéronef et sa route.
Dans la suite de la description, on utilise une grille de localisation régulière en distance, alignée sur les méridiens et parallèles, et définie par ses coins nord-ouest (NOLAT et NOLoN)et sud-est (SELAT SELON), avec pour résolution angulaire, RESLAT sur l'axe des latitudes et RESLON sur l'axe des longitudes. Dans les figures, les proportions entre les mailles de la grille de localisation et les surfaces des différents types de région à risque ne sont pas respectées en vue d'améliorer la lisibilité. En outre, et de manière générale, les éléments de pavage ou mailles de la grille de localisation sont marqués d'un chiffre prenant la valeur 0 en l'absence de risque à signaler et une valeur différente de zéro dans le cas contraire. La figure 1 montre le repérage d'un premier type ZCLIMB de région à risque constitué des régions infranchissables par l'aéronef car au-dessus de ses capacités de franchissement du moment ou/et de régions réglementairement interdites de survol. Ce repérage se fait par un marquage ZCLIMB(i,j) des cellules du maillage de la grille de localisation appartenant à la zone d'évolution sélectionnée, prenant la valeur 1 pour les cellules du maillage contenues en totalité ou en partie dans des régions infranchissables et la valeur 0 pour les autres.
Les régions infranchissables par l'aéronef car au-dessus de ses capacités de franchissement du moment sont celles qui ne peuvent être survolées par l'aéronef en respectant une hauteur de sécurité et en adoptant une pente de montée maximale sur une trajectoire directe de rejointe.
Elles peuvent être déterminées par un système embarqué de prévention des risques de collision avec le sol de type TAWS qui les assimilent souvent à une coupe de niveau horizontal du relief faite à l'altitude de la région la plus proche de l'aéronef interceptant un volume de protection lié à l'aéronef, tourné en direction du mouvement de l'aéronef et avec un profil vertical inférieur correspondant à celui de la trajectoire verticale que suivrait l'aéronef s'il prenait, au bout d'un temps d'anticipation arbitraire, la pente de montée maximale que lui autorisent ses performances du moment.
La figure 2 illustre le profil vertical de trajectoire adopté par un système TAWS, pour la détermination du niveau de la coupe horizontale du relief adoptée pour la représentation des régions infranchissables. L'aéronef
1 est supposé suivre initialement une trajectoire de descente 2 et, au bout d'un temps d'anticipation Ta1 , tenant compte du temps de réaction de l'équipage et du temps nécessaire à l'arrondi de changement de pente, prendre une trajectoire en montée 3 avec la pente maximale possible compte tenu de ses performances de vol du moment.
Les régions infranchissables par l'aéronef car au-dessus de ses capacités de franchissement peuvent être déterminées autrement qu'en les assimilant à une intrusion du relief dans un volume de protection lié à l'aéronef. Elles peuvent, par exemple être déterminées au moyen d'une transformée de distance contrainte ayant, pour point source, un point au voisinage de la position instantanée du mobile, pour contrainte statique, les zones interdites de franchissement par la réglementation et, pour contrainte dynamique, un profil vertical de trajet correspondant à celui de la figure 2. Dans ce cadre, les zones infranchissables apparaissent comme étant à une distance nettement supérieure à la distance en ligne droite.
Les transformées de distance souvent dites par propagation ou à masque de chanfrein permettent d'estimer des distances curvilignes entre des objets ou entre un point d'origine dit point source et un point de destination en tenant compte de contraintes tels que des obstacles à contourner. La demande de brevet français déposée par la demanderesse le 26/9/2003, sous le n°0311320 en donne un exemple d'utilisation pour estimer la distance d'un aéronef aux différents points d'une zone d'évolution sélectionnés dans une base de données d'élévations du terrain en tenant compte d'un profil vertical de vol imposé à l'aéronef.
Les transformées de distance à masque de chanfrein sont apparues initialement en analyse d'image pour estimer des distances entre objets. Gunilla Borgefors en décrit des exemples dans son article intitulé "
Distance Transformation in Digital Images." paru dans la revue : Computer
Vision, Graphics and Image Processing, Vol. 34 pp. 344-378 en février 1986.
La distance d'entre deux points d'une surface est la longueur minimale de tous les parcours possibles sur la surface partant de l'un des points et aboutissant à l'autre. Dans une image formée de pixels répartis selon un maillage régulier de lignes, colonnes et diagonales, une transformée de distance par propagation estime la distance d'un pixel dit pixel "but" par rapport à un pixel dit pixel "source" en construisant progressivement, en partant du pixel source, le plus court trajet possible suivant le maillage des pixels et aboutissant au pixel but, et en s'aidant des distances trouvées pour les pixels de l'image déjà analysés et d'un tableau dit masque de chanfrein répertoriant les valeurs des distances entre un pixel et ses proches voisins.
Comme montré à la figure 3, un masque de chanfrein se présente sous la forme d'un tableau avec une disposition de cases reproduisant le motif d'un pixel entouré de ses proches voisins. Au centre du motif, une case affectée de la valeur 0 repère le pixel pris pour origine des distances répertoriées dans le tableau. Autour de cette case centrale, s'agglomèrent des cases périphériques remplies de valeurs de distance de proximité non nulles et reprenant la disposition des pixels du voisinage d'un pixel supposé occuper la case centrale. La valeur de distance de proximité figurant dans une case périphérique est celle de la distance séparant un pixel occupant la position de la case périphérique concernée, d'un pixel occupant la position de la case centrale. On remarque que les valeurs de distance de proximité se répartissent en cercles concentriques. Un premier cercle de quatre cases correspondant aux quatre pixels de premier rang, qui sont les plus proches du pixel de la case centrale, soit sur la même ligne, soit sur la même colonne, sont affectées d'une valeur de distance de proximité D1. Un deuxième cercle de quatre cases correspondant aux quatre pixels de deuxième rang, qui sont pixels les plus proches du pixel de la case centrale placés sur les diagonales, sont affectées d'une valeur de distance de proximité D2. Un troisième cercle de huit cases correspondant aux huit pixels de troisième rang, qui sont les plus proches du pixel de la case centrale tout en restant en dehors de la ligne, de la colonne et des diagonales occupées par le pixel de la case centrale, sont affectées d'une valeur de distance de proximité D3.
Le masque de chanfrein peut couvrir un voisinage plus ou moins étendu du pixel de la case centrale en répertoriant les valeurs des distances de proximité d'un nombre plus ou moins important de cercles concentriques de pixels du voisinage. Il peut être réduit aux deux premiers cercles formés par les pixels du voisinage d'un pixel occupant la case centrale ou être étendu au-delà des trois premiers cercles formés par les pixels du voisinage du pixel de la case centrale. Il est habituel de s'arrêter à trois premiers cercles comme pour le masque de chanfrein montré à la figure 3. Les valeurs des distances de proximité D1 , D2, D3 qui correspondent à des distances euclidiennes sont exprimées dans une échelle dont le facteur multiplicatif autorise l'emploi de nombres entiers au prix d'une certaine approximation. C'est ainsi que G. Borgefors adopte une échelle correspondant à un facteur multiplicatif 3 ou 5. Dans le cas d'un masque de chanfrein retenant les deux premiers cercles de valeurs de distance de proximité, donc de dimensions 3x3, G. Borgefors donne, à la première distance de proximité D1 qui correspond à un échelon en abscisse ou en ordonnée et également au facteur multiplicatif d'échelle, la valeur 3 et, à la deuxième distance de proximité qui correspond à la racine de la somme des carrés des échelons en abscisse et en ordonnée -Jx2 + y2 , la valeur 4. Dans le cas d'un masque de chanfrein retenant les trois premiers cercles, donc de dimensions 5x5, elle donne, à la distance D1 qui correspond au facteur multiplicatif d'échelle, la valeur 5, à la distance D2, la valeur 7 qui est une approximation de 5^2 , et à la distance D3 la valeur 1 1 qui est une approximation de 5^5 .
La construction progressive du plus court trajet possible allant à un pixel but en partant d'un pixel source et en suivant le maillage des pixels se fait par un balayage régulier des pixels de l'image au moyen du masque de chanfrein. Initialement, les pixels de l'image se voient affecter une valeur de distance infinie, en fait un nombre suffisamment élevé pour dépasser toutes les valeurs des distances mesurables dans l'image, à l'exception du ou des pixels source qui se voient affecter une valeur de distance nulle. Puis les valeurs initiales de distance affectées aux points but sont mises à jour au cours du balayage de l'image par le masque de chanfrein, une mise à jour consistant à remplacer une valeur de distance attribuée à un point but, par une nouvelle valeur moindre résultant d'une estimation de distance faite à l'occasion d'une nouvelle application du masque de chanfrein au point but considéré. Une estimation de distance par application du masque de chanfrein à un pixel but consiste à répertorier tous les trajets allant de ce pixel but au pixel source et passant par un pixel du voisinage du pixel but dont la distance a déjà été estimée au cours du même balayage, à rechercher parmi les trajets répertoriés, le ou les trajets les plus courts et à adopter la longueur du ou des trajets les plus courts comme estimation de distance. Cela se fait en plaçant le pixel but dont on veut estimer la distance dans la case centrale du masque de chanfrein, en sélectionnant les cases périphériques du masque de chanfrein correspondant à des pixels du voisinage dont la distance vient d'être mise à jour, en calculant les longueurs des trajets les plus courts reliant le pixel but à mettre à jour au pixel source en passant par un des pixels sélectionnés du voisinage, par addition de la valeur de distance affectée au pixel du voisinage concerné et de la valeur de distance de proximité donnée par le masque de chanfrein, et à adopter, comme estimation de distance, le minimum des valeurs de longueur de trajet obtenues et de l'ancienne valeur de distance affectée au pixel en cours d'analyse.
Au niveau d'un pixel en analyse par le masque de chanfrein, la recherche progressive des plus courts trajets possibles partant d'un pixel source et allant aux différents pixels but de l'image donne lieu à un phénomène de propagation en directions des pixels qui sont les voisins les plus proches du pixel en analyse et dont les distances sont répertoriées dans le masque de chanfrein. Dans le cas d'une répartition régulière des pixels de l'image, les directions des plus proches voisins d'un pixel ne variant pas sont considérées comme des axes de propagation de la transformée de distance à masque de chanfrein.
L'ordre de balayage des pixels de l'image influe sur la fiabilité des estimations de distance et de leurs mises à jour car les trajets pris en compte en dépendent. En fait, il est soumis à une contrainte de régularité qui fait que si les pixels de l'image sont repérés selon l'ordre lexicographique (pixels classés dans un ordre croissant ligne par ligne en partant du haut de l'image et en progressant vers le bas de l'image, et de gauche à droite au sein d'une ligne), et si un pixel p a été analysé avant un pixel q alors un pixel p+x doit être analysé avant le pixel q+x. Les ordres lexicographique, lexicographique inverse (balayage des pixels de l'image ligne par ligne de bas en haut et, au sein d'une ligne, de droite à gauche), lexicographique transposé (balayage des pixels de l'image colonne par colonne de gauche à droite et, au sein d'une colonne, de haut en bas), lexicographique transposé inverse (balayage des pixels par colonnes de droite à gauche et au sein d'une colonne de bas en haut) satisfont cette condition de régularité et plus généralement tous les balayages dans lesquels les lignes et colonnes sont balayées de droite à gauche ou de gauche à droite. G. Borgefors préconise un double balayage des pixels de l'image, une fois dans l'ordre lexicographique et une autre dans l'ordre lexicographique inverse. L'analyse de l'image au moyen du masque de chanfrein peut se faire selon une méthode parallèle ou une méthode séquentielle. Pour la méthode parallèle, on considère les propagations de distance depuis tous les points du masque que l'on fait passer sur la totalité de l'image en plusieurs balayages jusqu'à ce qu'il ne se produise plus de changement dans les estimations de distance. Pour la méthode séquentielle, on ne considère les propagations de distance que depuis la moitié des points du masque. On fait passer la moitié supérieure du masque sur tous les points de l'image par un balayage suivant l'ordre lexicographique puis la moitié inférieure du masque sur tous les points de l'image selon l'ordre lexicographique inverse. La figure 4a montre, dans le cas de la méthode séquentielle et d'une passe de balayage selon l'ordre lexicographique allant du coin supérieur gauche au coin inférieur droit de l'image, les cases du masque de chanfrein de la figure 3 utilisées pour répertorier les trajets allant d'un pixel but placé sur la case centrale (case indexée par 0) au pixel source en passant par un pixel du voisinage dont la distance a déjà fait l'objet d'une estimation au cours du même balayage. Ces cases sont au nombre de huit, disposées dans la partie supérieure gauche du masque de chanfrein. Il y a donc huit trajets répertoriés pour la recherche du plus court dont la longueur est prise pour estimation de la distance. La figure 4b montre, dans le cas de la méthode séquentielle et d'une passe de balayage selon l'ordre lexicographique inverse allant du coin inférieur droit au coin supérieur gauche de l'image, les cases du masque de chanfrein de la figure 3 utilisées pour répertorier les trajets allant d'un pixel but placé sur la case centrale (case indexée par 0) au pixel source en passant par un pixel du voisinage dont la distance a déjà fait l'objet d'une estimation au cours du même balayage. Ces cases sont complémentaires de celles de la figure 4a. Elles sont également au nombre de huit mais disposées dans la partie inférieure droite du masque de chanfrein. Il y a donc encore huit trajets répertoriés pour la recherche du plus court dont la longueur est prise pour estimation de la distance.
La transformée de distance par propagation dont le principe vient d'être rappelé sommairement a été conçue à l'origine pour l'analyse du positionnement d'objets dans une image mais elle n'a pas tardé à être appliquée à l'estimation des distances sur une carte du relief extraite d'une base de donnée d'élévations du terrain à maillage régulier de la surface terrestre. En effet, une telle carte ne dispose pas explicitement d'une métrique puisqu'elle est tracée à partir des élévations des points du maillage de la base de données d'élévations du terrain de la zone représentée. Dans ce cadre, la transformée de distance par propagation est appliquée à une image dont les pixels sont les éléments de la base de données d'élévations du terrain appartenant à la carte, c'est-à-dire, des valeurs d'élévation associées aux coordonnées géographiques latitude, longitude des nœuds du maillage où elles ont été mesurées, classés, comme sur la carte, par latitude et par longitude croissantes ou décroissantes selon un tableau à deux dimensions de coordonnées latitude et longitude.
Pour une navigation terrain de mobiles tels que des robots, la transformée de distance à masque de chanfrein est utilisée pour estimer des distances curvilignes tenant compte de zones infranchissables en raison de leurs configurations accidentées ou d'une interdiction d'origine réglementaire. Pour ce faire, un attribut de zone interdite peut être associé aux éléments de la base de données d'élévations du terrain figurant dans la carte. Il signale, lorsqu'il est activé, une zone infranchissable ou interdite et inhibe toute mise à jour autre qu'une initialisation, de l'estimation de distance faite par la transformée de distance à masque de chanfrein. Dans le cas d'un aéronef auquel un profil vertical de vol est imposé, la configuration des zones infranchissables évolue en fonction de l'altitude résultant du suivi du profil vertical de vol. Lors de l'élaboration d'une carte de distances curvilignes couvrant la région survolée, cela se traduit par le fait que la transformée de distance par propagation propage sur les points de l'image constituée par des éléments de la base de données d'élévations du terrain, à la fois, l'altitude que prendrait en ce point l'aéronef après avoir parcouru un trajet de rejointe de longueur minimale en respectant son profil vertical de vol, dite altitude propagée, et une mesure de distance depuis l'aéronef dite distance propagée et par le fait que la distance propagée en un point n'est prise en compte pour une estimation de distance que si l'altitude propagée associée est supérieure à l'élévation du point considéré figurant dans la base de données. En final, les points appartenant à des zones infranchissables car au-dessus des performances actuelles de franchissement de l'aéronef se retrouvent avec des distances curvilignes estimées très supérieures à leurs distances à vue de l'aéronef, ce qui permet de les distinguer rapidement des autres points de la zone sélectionnée du globe terrestre.
La figure 5 montre le repérage, sur la même zone d'évolution que la figure 1 , d'un deuxième type de région à risque ZLEVEL constitué des régions inaccessibles au mobile après l'adoption d'un profil de trajectoire de repli correspondant à une remise à plat de la trajectoire de l'aéronef obtenue au bout d'un temps d'anticipation arbitraire. Ce repérage se fait par un marquage ZLEVEL{i,j) des cellules du maillage de la grille de localisation appartenant à la zone d'évolution sélectionnée, prenant la valeur 1 pour les cellules du maillage contenues en totalité ou en partie dans des régions inaccessibles après une remise à plat et la valeur 0 pour les autres.
La figure 6 illustre le profil vertical d'une trajectoire de repli aboutissant à une remise à plat. L'aéronef 1 est supposé suivre initialement une trajectoire de descente 2 et, au bout d'un temps d'anticipation Ta2, tenant compte du temps de réaction de l'équipage et du temps nécessaire à l'arrondi de changement de pente, prendre une trajectoire horizontale 4.
La détermination du deuxième type de région à risque ZLEVEL se fait selon les mêmes méthodes que celle du premier type de région à risque ZCLIMB, en échangeant le profil vertical de trajectoire représenté à la figure 2 par celui représenté à la figure 6.
La figure 7 montre le repérage, sur la même zone d'évolution que la figure 1 , d'un troisième type de région à risque ZTURN constitué des régions où l'aéronef à une liberté limitée d'évolution latérale du fait de la proximité d'une région à risque du premier ou du deuxième type ZCLIMB OU ZLEVEL- Ce repérage se fait par un marquage Zmm(i,j) des cellules du maillage de la grille de localisation appartenant à la zone d'évolution sélectionnée, prenant la valeur 1 pour les cellules du maillage contenues en totalité ou en partie dans des régions à liberté limitée ou inexistante d'évolution latérale et la valeur 0 pour les autres. Il implique le traçage autour des contours des régions à risque des premier et deuxième types ZCLIMB et ZLEVEL, de marges ayant en tout point la largeur minimale nécessaire à l'aéronef pour qu'il conserve sa liberté d'évolution latérale à court ou moyen terme.
Cette largeur minimale tient compte d'un minimum de distance verticale par rapport au relief dicté par des impératifs de sécurité et d'un seuil de distance horizontal Sd.
Le minimum de distance verticale par rapport au relief peut être pris en compte au niveau de la base de données d'élévations du terrain ou ultérieurement, au cours d'un pré-tracé consistant à élargir les contours des premiers et deuxième types de région à risque jusqu'à respecter partout le minimum de distance verticale avant ou après la prise en compte du seuil de distance horizontale Sd.
Le seuil de distance horizontal Sd peut être défini, dans le cas d'un aéronef, à partir des : - procédures aéronautiques,
- marges requises de sécurité,
- paramètres actuels de vol de l'aéronef,
- conditions de vol définies par l'enveloppe de vol de l'aéronef.
On peut notamment admettre qu'un aéronef conserve sa liberté d'évolution latérale à court ou moyen terme s'il est capable de décrire un hippodrome d'attente, d'un côté ou de l'autre de sa trajectoire actuelle sans modifier sa vitesse actuelle ou être soumis en virage à des contraintes mécaniques dépassant un certain seuil de tolérance exprimé par un angle limite de roulis. Dans cette hypothèse, le seuil de distance à respecter est le rayon du cercle circonscrit aux deux trajectoires possibles pour un hippodrome d'attente, augmenté d'une marge de sécurité.
Comme montré à la figure 8, les deux trajectoires 5, 6 possibles pour l'hippodrome d'attente forment deux lobes tangents à la trajectoire actuelle 7 de l'aéronef. Chacune d'elles comporte deux longueurs HLD_L réunies par deux demi-tours de rayon HLD_T.
La valeur des longueurs HLD_L est une donnée de configuration définie en temps de vol ou en distance parcourue au sol. La valeur du rayon HLD_T des demi-tours supposés effectués à plat, à vitesse sol GS et à angle de roulis HLD_B constant, répond à la relation : HLD T = ^ r g x tan(HLD B) la vitesse sol GS étant une donnée fournie par les équipements de l'aéronef, HLD_B une donnée de configuration calculée en fonction des performances théoriques de l'aéronef et g l'accélération de la pesanteur.
La valeur du rayon HLD R du cercle 8 circonscrit aux deux trajectoires possibles 5, 6 pour l'hippodrome d'attente, répond à la relation :
HLD_R = HLD_T + IHLD-L ] + HLD _T2
En final, le seuil de distance horizontale Sd adopté pour la largeur des bandes entourant les obstacles à contourner prend la valeur :
Figure imgf000022_0001
HLD_M étant une marge de sécurité supplémentaire par rapport au rayon HLD_R du cercle circonscrit aux deux trajectoires possibles de l'hippodrome d'attente. Pour placer les contours extérieurs des marges qui constituent le troisième type de région à risque ZTURN autour des premier et deuxième types de région à risque ZCLIMB et ZLEVEL, à une distance correspondant au seuil de distance horizontale Sd, on peut à nouveau faire appel à la transformée de distance par propagation ou de chanfrein mais cette fois en vue d'estimer des distances par rapport aux contours d'objets constitués des premier et deuxième types de région à risque ZCLIMB et ZLEVEL éventuellement élargi pour tenir compte de la distance verticale minimum à respecter par rapport au relief. On peut également faire appel à une autre transformée de distance dite transformée de distance à vecteur ("Vector Distance Transform" en anglo-saxon ou encore "Signed Euclidian Distance Transform"). Per-Erik Danielsson en décrit des exemples dans un article intitulé " Euclidian distance mapping" Computer Vision, Graphics and Image Processing, Vol. 14 pp. 227-248 en 1980.
Cette transformée de distance à vecteur est basée sur le fait que la localisation d'un pixel peut être déduite des localisations de ses plus proches voisins. Elle reprend le principe d'une transformée de distance à masque de chanfrein mais avec un masque constitué d'un tableau rassemblant les composantes, en unités d'axes du repère de référence, (abscisse x et ordonnée y dans le cas 2D) des distances séparant le pixel en analyse placé au centre du masque, des pixels qui sont ses plus proches voisins, distances qui sont orientées en direction du pixel en analyse. Ainsi chaque pixel d'une image soumise à une transformation de distance à vecteur est affecté des composantes d'un vecteur de localisation.
La figure 9 montre le repérage sur la même zone d'évolution que les figures 1 , 5 et 7 de deux zones latérales d'évolution serrée ZEVOL Nées à l'aéronef, placées à la droite et à la gauche de sa route et constituées des mailles de la zone d'évolution traversées par les traces au sol, en présence d'un vent local, de deux virages serrés, de même rayon de courbure, effectués par l'aéronef sur son côté droit et sur son côté gauche, dans son plan de descente ou de montée ou dans un plan horizontal jusqu'à réaliser un changement de route choisi arbitrairement ici égal à un demi-tour. Le rayon de courbure adopté pour les virages serrés peut être, sans que cela soit nécessairement le cas, le plus petit rayon de courbure acceptable sur le moment en fonction des performances de l'aéronef et des conditions de confort à respecter. Le repérage se fait par un marquage ZEVOL(i,j) des cellules du maillage de la grille de localisation appartenant à la zone d'évolution sélectionnée, prenant la valeur 1 pour les cellules du maillage contenues en totalité ou en partie dans la zone latérale droite d'évolution serrée ZEVOL, la valeur -1 pour les cellules du maillage contenues en totalité ou en partie dans la zone latérale gauche d'évolution serrée ZEVOL et la valeur 0 pour les autres. Il permet de distinguer les points des deux zones latérales d'évolution serrée ZEVOL, entre elles et vis à vis du reste de la zone d'évolution sélectionnée. Sans vent, comme montré à la figure 10, un aéronef effectuant un virage à plat, sur sa droite ou sur sa gauche, avec un rayon de courbure R suit des traces au sol correspondant à deux cercles 10, 11 de rayon R passant par la position de l'aéronef, ayant une tangente commune orientée selon le cap de l'aéronef (vecteur Y ). Ces cercles 10, 11 répondent au système d'équations paramétriques :
Figure imgf000023_0001
avec
TAS2
R =
£- tan φro//
TAS g. tan Cp70H w =
R TAS φr0ιι étant l'angle de roulis de l'aéronef pendant la manœuvre, γ étant un facteur dépendant des conditions initiales, δ étant un coefficient égal à +1 pour un virage à droite et -1 pour un virage à gauche.
La vitesse air de l'aéronef, lorsqu'il parcourt ces cercles s'écrit alors:
Figure imgf000024_0001
En supposant le vent local constant en vitesse et en direction, les cercles 10, 11 laissent au sol une trace en forme de cycloïde. Le système d'équations paramétriques de cette trace, peut être obtenue par intégration du système d'équations paramétriques de la vitesse air de parcours sur les cercles.
Lorsque l'on tient compte du vent, le système (1 ) d'équations paramétriques de la vitesse de l'aéronef, exprimé dans un repère sol X Y dont l'axe des ordonnées Y est orienté selon le cap de l'aéronef, devient :
Figure imgf000024_0002
WS Λ x étant le vecteur vent WS γ )
Par intégration, on obtient, dans ce repère sol, le système d'équations paramétriques de la trace :
(x Λ (WSx .t - δ .R. cos(wt + γ ) + Cx \
[yf [ WSγ.t + R.sin(wt +y) + Cγ J Cx et Cy étant des constantes d'intégration qui dépendent du repère considéré.
Dans un repère air Xh Yh dont l'axe des ordonnées Y est orienté selon le cap (heading) de l'aéronef le système d'équations paramétriques (1 ) devient :
fxλ
[
Figure imgf000024_0003
yjt=o
Figure imgf000024_0004
Par intégration, il donne, dans ce repère air, le système d'équations paramétriques de la trace : '
Figure imgf000025_0001
La condition initiale de position est :
fxλ (0
>u w (5) car l'aéronef est initialement au centre du repère. La condition initiale de vitesse est :
Figure imgf000025_0002
- car l'aéronef a un vecteur vitesse orienté initialement selon l'axe de route.
A l'instant initial t=0, le système d'équation (3) donne pour vitesse air initiale :
Figure imgf000025_0003
La condition de vitesse initiale (relation 6) implique :
Figure imgf000025_0004
En tenant compte de ces relations (7) dans le système d'équations
(4), il vient :
Figure imgf000025_0005
et la condition de position initiale (relation 5) implique :
CM = δ.R.
Cv = 0 Dans un repère sol XtYt, dont l'axe des ordonnées Yt est orienté selon la route (track) de l'aéronef, le système d'équations paramétriques (1 ) devient :
fx λ _ (δ.Rw.sin(wt +yt) + WSXt
[y)t \ Rw- cos(wt + γ ,) + WS Yι
Par intégration, il donne, dans ce repère sol, le système d'équations paramétriques de la trace :
(x λ _ (WS s .t - δ Ji. cos(wt + γ , ) + Cxt Λ
{yjt ~[wSYt.t + R.sin(wt+jt) + CYt J
La condition de position initiale :
Figure imgf000026_0001
exprimant que l'aéronef est initialement au centre du repère, et celle de vitesse initiale :
Figure imgf000026_0002
exprimant que l'aéronef a un vecteur vitesse orienté initialement selon l'axe de route t conduisent aux valeurs de constantes d'intégration :
Cxt = δ.R.cos(yt)
Crt = -R.sin(yt)
γ , = -δ . (Track - Heading)
Dans le repère géographique X9Y9, utilisé par la carte de distances, le système d'équations paramétriques (1 ) devient :
Figure imgf000027_0001
Par intégration, il donne, dans ce repère géographique, le système d'équations paramétriques de la trace :
x WS Xg Jt - δ .R. cos(wt +Jg) + CXg WSYg.t + R.sïn(wt +yg) + CYg
La condition de position initiale :
Xn
(0) = y et la condition de vitesse initiale : fx λ , , (GS.sin(track) Λ [yjg [GS.cos(track)j conduisent aux valeurs de constantes d'intégration :
Cxt = δ.R.œs(yg)
CYt = -R.sin(yg)
tan g\yg ) = -δ . tan(Heading)
ou encore
CXg = Long + δ.R.cos(yg)
CYg = Lat - R.sin(yg)
y g = δ .Heading + k.U
La figure 1 1 montre les traces au sol 20 et 20' des virages dans le cas d'un vent local de travers soufflant vers la gauche de la route de l'aéronef. Pour arrêter les traces au sol 20 et 20' ainsi paramétrées aux points P et P1 de réalisation d'un changement de route d'amplitude donnée, on peut se baser sur le temps nécessaire à la manœuvre.
Le temps de transition pour changer de cap dépend de la vitesse angulaire de l'avion et donc de son angle de roulis.
_ H2 - H1 transition
W avec :
TAS g. tanφro// w =
R TAS
Le changement de route (track) dépend en plus des conditions de vent. Le cap (heading) final s'écrit
Heading final =
Figure imgf000028_0001
et la duré du temps de transition pour changer de route
Figure imgf000028_0002
La figure 12 montre, dans un repérage sur la même zone d'évolution que les figures 1 , 5, 7 et 9, une variante de configuration des deux zones latérales d'évolution serrée liées à l'aéronef ZEVOL- Dans cette variante, les zones latérales d'évolution serrée ZEVOL comportent, en plus des mailles de la zone d'évolution traversées par les traces au sol des virages, les mailles de la zones d'évolution incluses au moins en partie à l'intérieur des traces au sol, dans les espaces délimités par des contours fermés formés des deux parties (20, 20' figure 11 ) des traces au sol des deux cercles (10, 11 figure 10) partant de la position initiale de l'aéronef (point S) jusqu'aux points (P, P' figure 11 ) correspondant au changement de route choisi, ici 180°, et de deux droites 21 , 21' joignant les extrémités P, P1 des deux parties de trace 20, 20' à la position initiale S de l'aéronef. Cela donne aux deux zones latérales d'évolution serrée ZEVOL une forme à deux lobes en aile de papillon. La figure 13 montre, toujours dans un repérage sur la même zone d'évolution que les figures 1 , 5, 7, 9 et 12, une autre variante de configuration des zones latérales d'évolution serrée ZEVOL OÙ ces dernières correspondent à une plage de rayons de courbure et sont délimitées par deux traces au sol de virages du même côté selon deux rayons de courbure différents, le plus court pouvant aller jusqu'à s'annuler.
Les contours des trois types de région à risque ZCLIMB, ZLEVEL, ZTURN et des deux zones latérales d'évolution serrée ZEVOL qui viennent d'être déterminés dans la zone d'évolution sélectionnée sont utilisés pour une signalisation des risques à destination de l'équipage de l'aéronef. Cette signalisation est basée sur une notation du niveau de risque des mailles de la grille de localisation appartenant en totalité ou en partie aux deux zones latérales d'évolution serrée ZEVOL- Cette notation Zmκ résulte de l'application au niveau de chaque maille de la grille de localisation appartenant à la zone d'évolution sélectionnée, de la formule : 2KlSK (h J) = 2EVOL (h J')X [2CLIMB (h j) + 2LEVEL (h j) + 2TURN (*> j)] (8)
On rappelle que :
- les mailles sont repérées au sein de la grille de localisation par des coordonnées i, j,
- la note ZEVOL(i,j) vaut +1 lorsque la maille appartient à la zone latérale d'évolution serrée ZEVOL située à droite de la route de l'aéronef, - 1 lorsque la maille appartient à la zone latérale d'évolution serrée ZEVOL située à la gauche de la route de l'aéronef et 0 lorsque la maille est en dehors des deux zones latérales d'évolution serrée ZEVOL,
- la note ZCLIMB(i,j) vaut 1 lorsque la maille appartient à une région du premier type de région à risque ZCLIMB, infranchissable car au-dessus des capacités de franchissement de l'aéronef ou interdite de franchissement, et 0 dans le cas contraire,
- la note ZLEVEL {i,j) vaut 1 lorsque la maille appartient à une région du deuxième type de région à risque ZLEVEL, infranchissable après l'adoption d'un profil de trajectoire de repli, ici après une remise à plat de l'aéronef, et 0 dans le cas contraire, et
- la note Zmm(i,j) vaut 1 lorsque la maille appartient à une région du troisième type de région à risque ZTURN OÙ l'aéronef n'a pas une entière liberté latérale de manœuvre, et 0 dans le cas contraire.
Les sept valeurs de cette notation (relation 8), correspondent à des risques de collision sol différents qui sont répertoriés dans le tableau ci- après :
Figure imgf000030_0001
La signalisation des risques de collision sol consiste en l'émission d'alarmes qui dépendent de la note la plus élevée, en valeur absolue, trouvées à chaque instant pour les mailles de la grille de localisation appartenant aux zones latérales d'évolution serrée et qui sont définies conformément au tableau ci-après :
Figure imgf000030_0002
Ces différentes alarmes sont communiquées à l'équipage de l'aéronef, soit oralement, soit visuellement sur une carte de navigation, par un marquage distinctif des mailles appartenant aux zones latérales d'évolution serrée, comme montré à la figure 14 concernant la variante de réalisation avec des zones latérales d'évolution serrée ayant les formes montrées à la figure 12.
On distingue dans la figure 1 1 , superposés au maillage de la grille de localisation quadrillant la zone d'évolution sélectionnée : - la position instantanée 30 de l'aéronef avec les contours 31 et 32 des deux zones latérales droite et gauche d'évolution serrée ZEVOL Nées à cette position qui apparaissent déjà dans la figure 12,
- les contours 33 des régions du premier type de région à risque ZCLIMB montrés à la figure 1 , situant les régions interdites de survol et les régions infranchissables car au-dessus des capacités de franchissement de l'aéronef,
- les contours 34 des régions du deuxième type de région à risque ZLEVEL montrés à la figure 5, situant les régions infranchissables dès lors que l'aéronef réalise une manœuvre de remise à plat, - les contours 35 des régions du troisième type de région à risque
ZTURN montrés à la figure 7, situant les régions où l'aéronef voit sa liberté d'évolution latérale limitée, et
- les notes de niveau de risque affectées à chaque maille de la grille de localisation en application de la formule de notation précédente. On remarque que, par construction, le premier type de région à risque ZCLIMB a ses contours 33 inclus dans ceux 34 du deuxième type de région à risque ZLEVEL- En effet, une portion de terrain non franchissable par l'aéronef utilisant ses meilleures performances en montée reste, a fortiori non franchissable si le pilote effectue une remise à plat. De même les contours 34 du deuxième type de région à risque ZLEVEL sont inclus dans ceux 35 du troisième type de région à risque ZTURN constituant les marges autour des régions infranchissables nécessaires à une totale liberté d'évolution latérale pour l'aéronef.
Dans la situation montrée à la figure 14, les points dont la notation de niveau de risque est la plus élevée (notes +3 ou -3) appartiennent à la zone latérale droite d'évolution serrée 31 , ce qui motive l'émission, à l'intention de l'équipage de l'aéronef, d'une alarme de risque élevé à droite, soit sonore, soit visuelle, soit à la fois sonore et visuelle.
L'affichage visuel des alarmes peut se faire par l'affichage, dans le cockpit de l'aéronef, d'une carte de navigation montrant les premier, deuxième et troisième types de régions à risque ZCLIMB, ZLEVEL et ZTURN SOUS des textures différentes et les points des zones latérales droite et gauche d'évolution serrée ZEVOL dans des couleurs fonction de la note de niveau de risque qui leur est attribuée, par exemple une couleur rouge pour un niveau de risque fort, une couleur jaune soutenu pour un niveau de risque moyen, une couleur jaune délavé pour un niveau de risque faible et une couleur verte pour le reste des points de la carte avec un niveau de risque nul. Il permet de conforter le pilote de l'aéronef dans son évaluation mentale du rayon de virage autorisé à l'aéronef en tenant compte du vent local. Cet affichage peut également montrer les zones latérales d'évolution serrées ZEVOL qui se présentent comme une sorte de paire de moustaches attachée à la silhouette de l'aéronef et permettent à l'équipage de localiser, d'un coup d'œil, la position relative par rapport à l'aéronef et la configuration d'une région à risque à l'origine d'une alarme sonore. Une manière de procéder à une notation de niveau de risque d'une maille de la grille de localisation d'une zone d'évolution sélectionnée aboutissant au même résultat que la formule (8) est illustrée par l'organigramme logique de la figure 15. Celle ci consiste :
- au cours d'une première étape 40, à lire la valeur du marquage ZEVOL(i,j) repérant l'appartenance éventuelle de la maille concernée de coordonnées i, j dans la grille de localisation, à l'une ou l'autre des zones latérales d'évolution serrées (31 , 32 figure 14),
- au cours d'une deuxième étape 41 , à comparer la valeur du marquage ZEVOL(i,j) avec la valeur nulle 0,
- au cours d'une troisième étape 42 à déclarer un niveau de risque nul lorsque la comparaison de la deuxième étape 41 aboutit à un constat d'égalité,
- au cours d'une quatrième étape 43, à tester si la valeur du marquage ZEVOL(i,j) est ou non positive lorsque la comparaison de la deuxième étape 41 aboutit à un constat d'inégalité,
- au cours d'une cinquième étape 44, à décréter une appartenance de la maille concernée à la zone latérale gauche d'évolution serrée lorsque le test de la quatrième étape 43 est négatif, - au cours d'une sixième étape 45, à décréter une appartenance de la maille concernée à la zone latérale droite d'évolution serrée lorsque le test de la quatrième étape 43 est positif,
- au cours d'une septième étape 46, à lire la valeur du marquage Z CLIMB{i,j) repérant l'appartenance éventuelle de la maille concernée de coordonnées i, j dans la grille de localisation, à une région inaccessible du premier type de région à risque (33 figure 14),
- au cours d'une huitième étape 47, à comparer la valeur du marquage ZCLIMB(i,j) avec la valeur nulle 0 pour constater ou non s'il y a égalité,
- au cours d'une neuvième étape 48 à déclarer un niveau de risque élevé lorsque la comparaison de la huitième étape 47 aboutit à un constat d'inégalité, - au cours d'une dixième étape 49, lorsque la comparaison de la huitième étape 47 aboutit à un constat d'égalité, à lire la valeur du marquage ZLEVEL {i,j) repérant l'appartenance éventuelle de la maille concernée de coordonnées i, j dans la grille de localisation, à une région inaccessible du deuxième type de région à risque (34 figure 14),
- au cours d'une onzième étape 50, à comparer la valeur du marquage ZLEVEL (i,j) avec la valeur nulle 0,
- au cours d'une douzième étape 51 à déclarer un niveau de risque moyen lorsque la comparaison de la onzième étape 50 aboutit à un constat d'inégalité,
- au cours d'une treizième étape 52, lorsque la comparaison de la onzième étape 50 aboutit à un constat d'égalité, à lire la valeur du marquage Zmm(i,j) repérant l'appartenance éventuelle de la maille concernée de coordonnées i, j dans la grille de localisation, à une région à liberté d'évolution latérale limitée appartenant au troisième type de région à risque (35 figure 14),
- au cours d'une quatorzième étape 53, à comparer la valeur du marquage Zmm(i,j) avec la valeur nulle 0, - au cours d'une quinzième étape 54 à déclarer un niveau de risque faible lorsque la comparaison de la onzième étape 50 aboutit à un constat d'inégalité, et
- au cours d'une seizième étape 42 à déclarer un niveau de risque nul lorsque la comparaison de la quatorzième étape 53 aboutit à un constat d'égalité.
La figure 16 montre un dispositif de signalisation de risques dans son environnement fonctionnel à bord d'un aéronef. Le dispositif de signalisation de risque se compose essentiellement d'un calculateur 60 associé à une base de données d'élévations du terrain et de zones interdites de survol 61 et à des dispositifs d'affichage visuel 62 et sonore 63. La base de données d'élévations du terrain et de zones interdites de survol 61 est représentée comme étant embarquée à bord de l'aéronef mais elle peut tout aussi bien être placée au sol et accessible de l'aéronef par radio- transmission. Le calculateur 60 peut être un calculateur spécifique à la génération des signalisations des risques motivés par la présence de relief ou de zones interdites de survol dans la zone d'évolution de l'aéronef ou un calculateur partagé avec d'autres tâches comme la gestion du vol ou le pilote automatique. En ce qui concerne la signalisation de risque, il reçoit des équipements de navigation 64 de l'aéronef, les principaux paramètres de vol dont la position de l'aéronef en latitude, longitude et altitude, et la direction et l'amplitude de son vecteur vitesse. A partir de ces paramètres de vol et d'instructions éventuelles provenant du pilote de l'aéronef, il détermine à chaque instant : - la position à la surface du globe terrestre, l'orientation et les dimensions d'une zone d'évolution où rechercher les différents types de régions à risques et les éventuelles zones à survol interdit,
- les emplacements et les contours des deux zones latérales d'évolution serrée liées à la position instantanée de l'aéronef, - les profils verticaux de vol correspondant à une mise de l'aéronef en montée à incidence maximale et à une remise à plat, et
- un seuil de distance horizontale pour une libre évolution latérale de l'aéronef.
A partir des informations de la base de données d'élévations du terrain et des zones interdites de survol 61 , il extrait une grille de localisation cartographiant la zone d'évolution sélectionnée. Il place ensuite, sur cette grille de localisation :
- les contours du premier type de régions à risque qu'il reçoit d'un équipement TAWS 65 où qu'il calcule en tenant compte du profil vertical de vol correspondant à une mise en montée de l'aéronef à incidence maximale, par exemple, au moyen d'une transformée de distance, le placement consistant à élaborer le marquage ZCLIMB des mailles de la grille de localisation appartenant à la zone d'évolution retenue, - les contours du deuxième type de région à risque qu'il calcule en tenant compte du profil vertical de vol correspondant à une remise à plat de l'aéronef, par exemple, au moyen d'une transformée de distance, le placement consistant à élaborer le marquage ZLEVEL des mailles de la grille de localisation appartenant à la zone d'évolution retenue,
- les contours du troisième type de région à risque qu'il calcule en tenant compte des contours des premier et deuxième type de région à risque, d'une distance verticale minimale de survol et du seuil de distance horizontal à respecter, le placement consistant à élaborer le marquage Zmm des mailles de la grille de localisation appartenant à la zone d'évolution retenue, et
- les contours des deux zones d'évolution latérale serrée, le placement consistant à élaborer le marquage ZEVOL des mailles de la grille de localisation appartenant à la zone d'évolution retenue, Une fois ces différentes zones placées sur la grille de localisation, il procède à l'élaboration d'une image les représentant affichable sur un écran 66 du cockpit, par exemple l'écran de navigation ND, à la notation de niveau de risque des mailles de la grille de localisation appartenant aux deux zones latérales de navigation serrées et, en présence de note de niveau de risque non nulle, à l'émission d'alarmes sonores précisant le niveau de risque et la situation à la droite ou à la gauche de l'aéronef de la zone latérale d'évolution serrée contenant la ou les mailles présentant les notes de niveau de risque les plus élevées.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de signalisation de risques encourus par un mobile du fait d'obstacles réels ou réglementaires situés dans son domaine de progression comportant : des moyens de sélection d'une zone d'évolution, des moyens de prise en compte de différents types de région à risque de la zone d'évolution sélectionnée, dont un premier type de région à risque (ZCLIMB) constitué de régions inaccessibles au mobile en raison de ses capacités de franchissement du moment ou/et de régions réglementairement interdites de franchissement, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre : des moyens de détermination d'un deuxième type de région à risque (ZLEVEL) de la zone d'évolution sélectionnée, constitué des régions inaccessibles au mobile après l'adoption d'un profil prévu à l'avance de trajectoire de repli, et des moyens de détermination, dans la zone d'évolution sélectionnée, de deux régions latérales d'évolution serrée (ZEVOL), à droite et à gauche par rapport à la position du mobile et à la direction de la route qu'il suit, définies à partir de la trace au sol de la trajectoire qui serait parcourue par le mobile s'il effectuait un changement de direction d'une ampleur déterminée au cours d'un virage à rayon de courbure également déterminé.
2. dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte en outre : des moyens de détermination, dans la zone d'évolution sélectionnée, d'un troisième type de région à risque (ZTURN) entourant les régions de premier et deuxième types (ZCLIMB et ZLEVEL) et constituant des marges nécessaires à une libre évolution latérale du mobile.
3. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte en outre : des moyens de détection d'appartenance de points des zones latérales d'évolution serrée (ZEVOL) à un ou des types de région à risque (ZCLIMB, ZLEVEL), et des moyens d'alarme déclenchés par les moyens de détection à chaque détection d'une appartenance d'un point d'une zone latérale d'évolution serrée (ZEVOL) à au moins un type de région à risque (ZCLIMB OU ZLEVEL)-
4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre : des moyens de détermination, dans la zone d'évolution sélectionnée, de deux régions latérales d'évolution serrée (ZEVOL), à droite et à gauche par rapport à la position du mobile et à la direction de la route qu'il suit, définies à partir de la trace au sol de la trajectoire qui serait parcourue par le mobile s'il effectuait un changement de direction d'une ampleur déterminée au cours d'un virage à rayon de courbure également déterminé, des moyens de détection d'appartenance de points des zones latérales d'évolution serrée (ZEVOL) à un ou des types de région à risque (ZCLIMB, ZLEVEL OU ZTURN), et des moyens d'alarme déclenchés par les moyens de détection à chaque détection d'une appartenance d'un point d'une zone latérale d'évolution (ZEVOL) à au moins un type de région à risque (ZCLIMB, ZLEVEL OU ZTURN)-
5. Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'alarme engendrent différents niveaux d'alarme selon les types de région à risque (ZCLIMB, ZLEVEL, ZTURN) détectés dans les zones latérales d'évolution serrée (ZEVOL)-
6. Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'alarme délivrent des alarmes distinctes dépendant à la fois de la zone latérale d'évolution serrée (ZEVOL) concernée, droite ou gauche, et des types de région à risque (ZCLIMB, ZLEVEL, ZTURN) détectés dans ladite zone latérale d'évolution serrée (ZEVOL)-
7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de détection comportent des moyens de notation du niveau de risque attribuant à chaque point des deux régions latérales d'évolution serrée (ZEVOL), une note correspondant à : un niveau de risque nul lorsque le point considéré n'appartient à aucun type de région à risque pris en considération, un niveau de risque faible lorsque le point considéré n'appartient qu'au troisième type de région à risque (ZTURN) ne présentant pas les marges nécessaires à une libre évolution latérale, un niveau de risque moyen lorsque le point considéré appartient au deuxième type de région à risque (ZLEVEL) ne constituant une menace qu'après l'adoption du profil de trajectoire de repli, et un niveau de risque élevé lorsque le point considéré appartient au premier type de région à risque (ZCLIMB) constituant une menace car au-dessus des capacités actuelles de franchissement du mobile ou/et réglementairement interdites de franchissement, les moyens d'alarmes délivrant un niveau d'alarme correspondant à la note de plus fort niveau de risque affectée aux points des deux régions latérales d'évolution serrée (ZEVOL) et signalant le côté de provenance de la menace par prise en compte de la nature droite ou gauche de la ou des régions latérales d'évolution serrée (ZEVOL) comportant les points à plus forte notation de risque.
8. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'affichage montrant la zone d'évolution sélectionnée sous la forme d'une carte de zones à risques présentant sous des apparences distinctes chacun des types pris en compte de région à risque (ZCLIMB, ZLEVEL, ZTURN) et la partie de la zone d'évolution sélectionnée complémentaire aux différents types pris en compte de région à risque.
9. Dispositif selon la revendication 3, pour aéronef, caractérisé en ce que : le premier type de région à risque (ZCLIMB) correspond aux régions infranchissables pour l'aéronef en supposant qu'il acquiert, après un temps d'anticipation fixé arbitrairement (Ta1), une pente maximum de montée ou/et aux régions dont le franchissement lui est réglementairement interdit, le deuxième type de région à risque (ZLEVEL) correspond aux régions infranchissables par l'aéronef en supposant qu'il se mette en palier horizontal après un temps d'anticipation fixé arbitrairement (Ta2), le troisième type de région à risque (ZTURN) correspond à des franges marginales entourant les régions des premier et deuxième types
(ZCLIMB et ZLEVEL), de largeur correspondant à celle nécessaire à l'aéronef pour effectuer un virage à plat complet au rayon le plus court autorisé, et les deux régions latérales d'évolution serrée (ZEVOL) correspondent à un changement de direction d'amplitude arbitraire obtenu au cours d'un virage de rayon de courbure arbitraire.
10. Dispositif selon la revendication 3, pour aéronef, caractérisé en ce que les deux régions latérales d'évolution serrée (ZEVOL) sont définies à partir des traces laissées au sol, par des trajectoires portées par des virages de même rayon, et déformées par la dérive due au vent local.
11. Carte de niveaux de risque obtenue par un dispositif selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'elle affiche, de manière distincte, au sein d'une zone d'évolution, un premier type (ZCLIMB) de région inaccessible au mobile en raison de ses capacités de franchissement du moment et/ou réglementairement interdites de franchissement, un deuxième type (ZLEVEL) de région inaccessible au mobile après l'adoption d'un profil de trajectoire de repli et les parties de la zone d'évolution complémentaires aux différents types de région pris en compte (ZCLIMB, ZLEVEL)-
12. Carte de niveaux de risque obtenue avec un dispositif selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle affiche, de manière distincte, au sein d'une zone d'évolution, un premier type (ZCLIMB) de région inaccessible au mobile en raison de ses capacités de franchissement du moment et/ou réglementairement interdites de franchissement, un deuxième type (ZLEVEL) de région inaccessible au mobile après l'adoption d'un profil de trajectoire de repli, un troisième type (ZTURN) de région constituant des marges nécessaires, autour des premier et deuxième types de région à risque (ZCLIMB et ZTURN) pour une libre évolution latérale du mobile et les parties de la zone d'évolution complémentaires aux différents types de région pris en compte (ZCLIMB, ZLEVEL, ZTURN)-
13. Carte de niveaux de risque selon la revendication 11 ou la revendication 12, caractérisé en ce qu'elle affiche, également de manière distincte, deux régions latérales d'évolution serrée (ZEVOL), placées à droite et à gauche par rapport à la position occupée par le mobile et à la direction de la route qu'il suit, et définies à partir d'une amplitude arbitraire de changement de direction et d'une amplitude arbitraire de rayon de virage.
14. Procédé d'élaboration de carte de niveau de risque selon la revendication 12 caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : élaboration de contours de région appartenant au premier type de région à risque (ZCLIMB) par application, aux éléments d'une base de données d'élévations du terrain (61 ) couvrant la zone d'évolution du mobile, d'une transformée de distance contrainte ayant, pour point source, un point au voisinage de la position instantanée du mobile et, pour contrainte, un profil de trajet adoptant au bout d'un temps d'anticipation fixé arbitrairement (Ta1 ), la pente de montée maximale admise pour le mobile, et complémentation des contours des régions
(ZCLIMB) du premier type de région à risque par les contours de régions à franchissement réglementairement interdit extraits d'une base de données de zones interdites (61 ), élaboration des contours de régions appartenant au deuxième type de région à risque (ZLEVEL) par application, aux éléments de la base de données d'élévations du terrain (61 ), d'une transformée de distance contrainte ayant, pour point source, un point au voisinage de la position instantanée du mobile et, pour contrainte, un profil de trajet adoptant au bout d'un temps d'anticipation fixé arbitrairement (Ta2), la pente du profil de trajectoire de repli, et attribution d'apparences distinctes aux points des premier et deuxième types de région à risque (ZCLIMB et ZLEVEL)-
15. Procédé d'élaboration de carte de niveau de risque selon la revendication 12 caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : élaboration de contours de région appartenant au premier type de région à risque (ZCLIMB) par application, aux éléments d'une base de données d'élévations du terrain (61 ) couvrant la zone d'évolution du mobile, d'une transformée de distance contrainte ayant, pour point source, un point au voisinage de la position instantanée du mobile et, pour contrainte, un profil de trajet adoptant au bout d'un temps d'anticipation fixé arbitrairement (Ta1 ), la pente de montée maximale admise pour le mobile et complémentation des contours des régions (ZCLIMB) du premier type de région à risque par les contours de régions à franchissement réglementairement interdit extrait d'une base de données de zones interdites (61 ), élaboration des contours de régions appartenant au deuxième type de région à risque (ZLEVEL) par application, aux éléments de la base de données d'élévations du terrain (61 ), d'une transformée de distance contrainte ayant, pour point source, un point au voisinage de la position instantanée du mobile et, pour contrainte, un profil de trajet adoptant au bout d'un temps d'anticipation fixé arbitrairement (Ta2), la pente du profil de trajectoire de repli, détermination, en fonction des performances du mobile, d'une distance horizontale minimum de manœuvre (Sd) permettant au mobile d'effectuer un virage complet, estimation des distances par rapport aux contours des régions des premier et deuxième types de région à risque (ZCLIMB et ZLEVEL) au moyen d'une transformée de distance ayant les premier et deuxième types de région à risque (ZCLIMB et ZLEVEL) comme points source, placement de contours autour des régions des premier et deuxième type de région à risques (ZCLIMB et ZLEVEL) aux plus faibles distances respectant à la fois la distance horizontale minimum de manœuvre (Sd) et une distance verticale minimum par rapport au relief et adoption de ces contours en tant que contours des régions de troisième type (ZTURN), et attribution d'apparences distinctes aux points des différents types de région à risque (ZCLIMB, ZLEVEL et ZTURN).
16. Procédé selon la revendication 14 ou la revendication 15 caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes : élaboration, de part et d'autre de la position instantanée du mobile et de sa route instantanée, de deux régions latérales d'évolution serrée (ZEVOL), Nées à la position instantanée du mobile et définies à partir de la trace au sol du mobile effectuant un changement déterminé de direction au cours d'un virage à rayon de courbure également déterminé, et marquage distinctif des points des deux régions latérales d'évolution serrée (ZEVOL) en fonction de leur appartenance à des régions de premier, deuxième ou troisième type. (ZCLIMB, ZLEVEL et ZTURN)-
17. Procédé selon la revendication 16, appliqué à un aéronef, caractérisé en ce que les deux régions latérales d'évolution serrée (ZEVOL) sont définies à partir des traces laissées au sol, par des trajectoires portées par des virages de même rayon, déformées par la dérive due au vent local.
18. Procédé selon la revendication 14 ou la revendication 15 caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes : - élaboration, de part et d'autre de la position instantanée du mobile et de sa route instantanée, de deux régions latérales d'évolution serrée (ZEVOL), Nées à la position instantanée du mobile et correspondant, sur un côté et sur l'autre, aux surfaces comprises entre deux virages complets du mobile effectués d'un même côté avec des rayons de courbure différents, et marquage distinctif des points des deux régions latérales d'évolution serrée (ZEVOL) en fonction de leur appartenance à des régions de premier, deuxième ou troisième type (ZCLIMB, ZLEVEL et ZTURN)-
19. Procédé selon la revendication 18, appliqué à un aéronef, caractérisé en ce que les deux régions latérales d'évolution serrée (ZEVOL) sont définies à partir des traces laissées au sol, par des trajectoires portées par des virages de même rayon, déformées par la dérive due au vent local.
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