WO2006111480A1 - Procede et dispositif embarque, pour aeronef, d'alerte d'incursion de piste - Google Patents

Procede et dispositif embarque, pour aeronef, d'alerte d'incursion de piste Download PDF

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WO2006111480A1
WO2006111480A1 PCT/EP2006/061426 EP2006061426W WO2006111480A1 WO 2006111480 A1 WO2006111480 A1 WO 2006111480A1 EP 2006061426 W EP2006061426 W EP 2006061426W WO 2006111480 A1 WO2006111480 A1 WO 2006111480A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
runway
aircraft
track
rwy
epe
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/061426
Other languages
English (en)
Inventor
Bernard Fabre
Sylvain Fontaine
Nicolas Marty
Philippe Salmon
Original Assignee
Thales
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to US11/912,243 priority patent/US20080195301A1/en
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/06—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC] for control when on the ground
    • G08G5/065—Navigation or guidance aids, e.g. for taxiing or rolling
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/0017—Arrangements for implementing traffic-related aircraft activities, e.g. arrangements for generating, displaying, acquiring or managing traffic information
    • G08G5/0021—Arrangements for implementing traffic-related aircraft activities, e.g. arrangements for generating, displaying, acquiring or managing traffic information located in the aircraft

Definitions

  • the present invention relates to the prevention of collisions in an airport infrastructure, by alerts and alarms attracting the attention of an aircraft crew on the approach or crossing normal (alert) or abnormal (alarm), during of a maneuver on the ground or in flight, of a traffic zone at risk of collision (take-off or landing runway, runway access ramp, parking area, access area to gates, etc.).
  • Air traffic control authorities have been concerned at all times by the prevention of collisions on traffic areas in airport infrastructures.
  • various automated surveillance systems have been proposed, all based on the detection and location of mobiles (aircraft, service vehicles, personnel) stationary or moving on traffic areas, in relation to a stored map. the airport structure with its buildings and traffic areas and the traffic restrictions associated with them.
  • the first surveillance systems used one or more ground-based radars for mobile location and required bulky calculators for the exploitation of radar signals so that they were reserved for control tower personnel, with alerts and alarms transmitted to affected by radio or by track speakers, either automatically or through the staff of the control tower which otherwise performs a visual watch.
  • the present invention aims a device generating alerts and alarms signaling to the crew of the aircraft moving in an airport area, hazardous traffic areas when he encounters, with the least possible false alarms and alarms . It relates to an alarm and alarm process for signaling the zones of risk circulation in an airport infrastructure, to the crew of an aircraft equipped with flight instruments providing information on the phase of flight in which the aircraft is located. aircraft, a geographical location device and one or more issuers of alerts or audible or visual alarms, this method comprising the following successive steps:
  • It also relates to a device, embarked on board an aircraft provided with flight instruments providing flight information and a geographical location device, generating alerts and alarms signaling areas of risk circulation in a vehicle. airport infrastructure and comprising:
  • a calculator locating the aircraft in the airport infrastructure stored in the airports databank from position information delivered by the location device, analyzing the risks of runway incursion related to the position of the aircraft and , possibly to its movement, and, in the event of detection of a risk or a runway intrusion, determining the appropriate alarm or alarm and triggering its emission by the transmitter of alerts and alarms.
  • This device is remarkable in that its calculator analyzes the risk of runway incursion by investigating whether the current position of the aircraft and possibly its movement responds to a limited number of specific and predefined runway incursion or risk of runway situations.
  • runway incursion in the broad sense, called scenarios, chosen according to a type of flight phase selected from a limited and pre-established choice of predefined types of flight phase, from flight information provided by the flight instruments of the aircraft.
  • the predefined types of flight phase taken into account are:
  • the scenarios of runway incursion or risk of runway incursion taken into account are:
  • the scenarios taken into account are the approach to taxiing, a crossing of tracks and the approach to taxiing, an end of the runway.
  • the scenarios taken into account are the rolling approach, of a track crossing and approach to taxiing, an end of track.
  • the device when no predefined type of phase of flight is recognized, the device does not take into account any scenario and emits no alert or alarm
  • the device considers that the aircraft is on a track when the component D RW ⁇ normal to the axis of the track considered, a vector joining the aircraft at the beginning of the track in question, component said axial distance from the compared to the track in question, is smaller, in module, than the sum of a position error margin EPE allowed for the locating device, of the longitudinal distance ALR separating the front end of the aircraft from the plane reference point used for its measurements, by the locating device, and half of the width of the RW RW track ⁇ considered, and when the component L RW ⁇ parallel to the axis of the track in question of the same vector, longitudinal component of the aircraft relative to the runway considered, lies between the opposite of the error margin -EPE and the sum of the position error margin EPE and the runway length RL RW ⁇ : D RWY ⁇ EPE + ALR + 0.5RW 1 RWY and El E ⁇ L gcy ⁇ ⁇ Er E + RL j ⁇ y ⁇
  • the device assimilates the predefined type of flight phase corresponding to the part of the take-off where the aircraft rolls on the runway while accelerating until reaching the lift speed to the fact that the information coming from the flight instruments of the aircraft indicate:
  • the device assimilates the predefined type of flight phase corresponding to a landing to the fact that the information from the flight instruments of the aircraft indicate: - that he is on the ground,
  • the device assimilates the predefined type of flight phase corresponding to a ground displacement, while driving, between a parking area and a runway or runway. landing to the fact that the information from the flight instruments of the aircraft indicate:
  • the device detects a taxi incursion scenario, on a beginning of the runway, when the axial distance, taken into absolute value, ⁇ the aircraft compared one of the runways of the airport infrastructure is less than the sum of:
  • the position error margin EPE of the geographical location device of the aircraft the maximum of the distance ALR separating the front end of the aircraft from the reference point of the airplane used for its measurements by the geographical location device the aircraft and the AWS span of the aircraft,
  • the device detects a taxi incursion scenario, on an end of the runway with a bad take-off orientation, when the previous conditions of the taxiing scenario on a runway start are respected.
  • the device detects an incursion scenario, when taxiing, on the intermediate portion of a track when the axial distance, taken into absolute value, the aircraft in relation to a runway of the airport infrastructure, is less than the sum of: - the position error margin EPE of the geographical location device of the aircraft,
  • the device detects a risk scenario of runway incursion by rolling approach, of a runway entry, when the axial distance D RW ⁇ and the longitudinal distance L RW ⁇ of the aircraft relative to a runway satisfy inequalities :
  • RDT is a default value of a distance between the track and an access ramp along it
  • ADT is a delay defined by the relation:
  • ARD Max (RTD, RPL) I TSL + ARM RPL being an outer runway protection distance, TSL being an upper limit of authorized taxiing speed, and ARM a reaction time left to the crew of the aircraft, GS ⁇ E is the rolling speed component of the aircraft. aircraft perpendicular to the centreline of the runway, and
  • GS ⁇ R is the running speed component of the aircraft parallel to the center line of the runway
  • the device detects a runway incursion risk scenario by rolling approach, of an intermediate part of a runway, when the axial distance D RW ⁇ and the axial distance L RW ⁇ of the aircraft with respect to a track check the inequalities:
  • AID is a delay defined by the relation:
  • AIM being a reaction time left to the crew of the aircraft.
  • the device detects a runway incursion risk scenario by approach to taxiing an intersection of runways when the distance D ! N of the aircraft relative to an intersection of tracks verifies the inequalities:
  • GS being the speed of the aircraft when taxiing
  • the device detects a runway incursion risk scenario by rolling approach of an end of runway by applying:
  • a first criterion of presence on the runway meaning that the aircraft is on a runway consists of the following conditions:
  • a second runway criterion consisting in retaining, among the runways satisfying the runway presence criterion, the one whose orientation is closest to the true heading of the aircraft, the true heading and the orientation of the runway; selected not to differ more than ⁇ 60 degrees, and
  • M B is a margin of braking distance corresponding to the distance that is estimated necessary for the aircraft to stop when it rolls at the maximum speed of travel allowed TSL. a criterion of taxiing on a runway consisting of two sets of conditions, at least one of which must be satisfied,
  • a first set of conditions meaning that the aircraft is at a distance from the end of the runway less than the braking margin M B :
  • the device detects a risk scenario of runway incursion by taxi approach, of a boarding gate by applying two criteria:
  • a first criterion meaning that the aircraft is not on a runway area of the airport infrastructure, consists of the set of conditions, one of which must not be respected:
  • RPL being a margin of protection in length of the considered track
  • DG ARP being the distance to the aircraft from any of the boarding gates.
  • the device when the device has detected a runway incursion risk scenario by taxi approach, of a boarding gate, it signals the orientation of the nearest boarding gate by determining which angular sector of the pink of the caps of the aircraft it is located.
  • the device detects a runway incursion risk scenario by attempting to take off off a runway by applying two criteria:
  • a criterion which signifies that the aircraft is preparing for take-off - engine speed information corresponding to the takeoff given by the flight instruments, and - information flaps issued by the flight instruments, and
  • a criterion meaning that the aircraft is not on a runway, consisting of a set of conditions, one of which must not be respected:
  • RPL being a margin of protection in length of the considered track
  • the device comprises an alarm or alarm generator delivering alerts and alarms adapted to different scenarios of incursion or risk of runway incursion, associated with priority levels allowing, at the simultaneous detection of several incursion or risk of incursion scenario deserving several alarms, to make emit alarms emit only the most important alarm or alarm.
  • FIG. 1 is an exemplary diagram of an on-board runway incursion warning device according to the invention
  • FIG. 2 is a diagram giving an example of locating a track in an airport topographic database
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a runway-to-aircraft distance calculation
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the distances taken into consideration for measuring the size of an aircraft and the location of the airplane reference point
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the notion of presence on the runway for an aircraft
  • FIG. 6 is a table summarizing the criteria underlying the selection of a predefined flight phase
  • FIG. 7 is a table summarizing the predefined runway incursion scenarios associated with each predefined flight phase
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the notion of presence at the beginning of the runway for an aircraft
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a taxi incursion scenario at the end of the runway
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the notions of longitudinal velocity components and perpendicular to a track
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a rolling approach scenario, of a runway start
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a rolling approach scenario of an intermediate portion of a runway
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a rolling approach scenario of an intersection of runways
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a rolling approach scenario, of an end of runway
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a rolling approach scenario, of passenger boarding gates
  • FIG. 16 is a diagram illustrating the notion of angular sectors cut in the rosé of the caps of an aircraft
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an approach scenario in the air, of an airport
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an approach scenario in the air of an airport runway
  • FIG. 19 is a table summarizing the priorities of the various alerts and alarms generated by a device for alerts and runway incursion alarms according to the invention.
  • the on-board alert or runway incursion alarm device 1 is inserted into the on-board equipment of an aircraft between the flight instruments 2 delivering information on the flight conditions.
  • a localization device 3 for example a receiver of a GNSS satellite positioning system (acronym for the term “Global Navigation Satellite System”) such as GPS (acronym for the English acronym “Global Positioning System”) can also be used by a flight management computer not shown, and issuers of alerts and alarms placed in the cockpit, either sound or voice type 4: speaker, siren, buzzer, etc., or visual type 5: indicator, risk card display screen, etc. It mainly comprises:
  • a database 10 containing information on the topology of the airports frequented by the aircraft; a calculator 11 exploiting the information coming from the flight instruments 2, the locator device 3 and the airports database 10 to produce alerts and alarms relayed in the cockpit by the issuers of alerts and alarms 4, 5, and
  • an HMI human-machine interface 12 for example an MCDU (acronym derived from the English expression: "Multipurpose Contrai
  • Display Unit allowing parameterization by a member of the crew of the aircraft or a maintenance team.
  • FIG. 1 there is also a GCAM equipment 6
  • GCAM equipment provides a collision avoidance function with the ground when the aircraft is in flight. It locates the aircraft with respect to the overflown region by virtue of the position information provided by the location device 3 and a map of the overflown terrain extracted from a map database, and ensures that the aircraft has always at its disposal a loophole when its predictable medium or short-term trajectory impacts the ground.
  • This equipment GCAM 6 which is optional, is assumed here to provide further monitoring of the flight path of the aircraft approaching an airport, either for a landing or for a takeoff, this monitoring consisting, when of a landing or takeoff, to report to the crew, by cockpit alerts or alarms, a deviation of the aircraft from a single or multiple virtual tunnel containing the trajectories authorized to access the runways. an airport or leave them. It is mentioned here, because the described example of device 1 of alert or alarm of incursion of track is incidentally used to generate alerts or alarms which are specific to him while being close to the alerts or alarms of incursion of track like an airport proximity alert or an airport runway proximity alert which relates to the aircraft while it is air and not taxiing.
  • the airport data base 10 of the device 1 of alerts and runway incursion alarms is a topographic database containing, for various airports, the plan of the airport structure, with its runways and take-offs, the different ramps access to runways, service routes, aircraft parking areas, passenger boarding gate access areas, passenger boarding gates, associated buildings and bypass facilities, etc. each with their own traffic restrictions.
  • the computer 1 1 is configured to implement a method of generating alerts and alarms comprising the following successive steps:
  • the predefined flight phase types considered for alerts and alarms related to runway incursions are:
  • the selection of a type of flight phase is based on several information from the flight instruments 2 and possibly on first analyzes of the location and heading of the aircraft relative to the airport runways.
  • - information on the position on the ground, or in the air of the aircraft, taken from the weight load supported by the landing gear of the aircraft is the comparison of the altitude of the aircraft provided by an altimeter, a radio-altimeter or by the device of location with the altitude of the tracks of the airport concerned, - ground speed information not or less than the authorized driving speed,
  • runway is taken here, in its usual aeronautical sense, that is to say, designating a strip of land designed for landings and takeoffs, associated with a direction of travel.
  • two different tracks in the aeronautical sense can share the same strip of landscaped terrain but with opposite directions of course.
  • the airports database 10 lists, for each airport, all the tracks used for take-off and landing. In the following, a track is
  • the location device 2 such as the airports database 10, use, at an airport, the same local reference reference geographic. It is located at the point ARP corresponding to the longitude LO ⁇ A RP and the latitude lat A Rp assigned to the airport in question in the WGS84 ("World Geodetic System") system used by the GPS system. . It is of direct type, with its x-axis oriented parallel to the direction of longitudes and its ordinate axis oriented true north, parallel to the direction of latitudes. The distance calculation is done with a locally flat land hypothesis. Thus, a point A of longitude and latitude Lon Lat A, has coordinates x a, y a geographical landmark in the local airport:
  • the first analysis of the location of the aircraft with respect to the airport runways is intended to determine whether the aircraft is present on a runway or not. It rests, like the following location analyzes, on a study of the axial components D RW ⁇ , oriented at + ⁇ / 2 of the axes of the tracks, and longitudinal components L RW ⁇ oriented parallel to the axes of the tracks, vectors connecting the beginnings or track inputs at the position of the aircraft.
  • the axial components D RW ⁇ and longitudinal L RW ⁇ of the vector connecting the input of a track RWY to the position of the aircraft can, as shown in FIG.
  • T is the angle oriented R
  • T TR TRcos (b)
  • the first analysis of the location of the aircraft with respect to the airport runways takes considering the size of the aircraft which is estimated, as shown in Figure 4, by means of the longitudinal distance ALR which separates the front end of the aircraft, the aircraft reference point used for its measurements, by the location device 3 and the AWS span of the aircraft.
  • the first analysis of the location of the aircraft with respect to the airport runways to determine whether or not the aircraft is on a runway is to find out whether, among the identified runways of the airport, each strip of terrain laid out on the runway to appear twice in the airports database 10, under two different identities depending on the end considered to be the beginning of the track, there exists at least one verifying the following track presence criterion: D RWY ⁇ EPE + ALR + 0.5 X RW, RWY and
  • EPE being a permissible position error margin for the location device 3
  • RW RWY being the width of the considered RWY track
  • RL RWY being the length of the considered track.
  • this runway presence criterion makes it possible to ascertain, as shown in FIG. 5, that the aircraft is inside a surface constituted by that of a runway surrounded by a border 21 taking the position error margin EPE of the locating device 3 and the overall size of the aircraft estimated here by the longitudinal distance ALR because the aircraft is not supposed to run along the runway but possibly reach it at an intermediate level. .
  • a logical flag "On RWY" is associated for each track RWY to the criterion of presence on track. This flag takes a value 1 when the criterion is verified and 0 when it is not.
  • a predefined "Roll-Out" flight phase corresponding to the part of the take-off where the aircraft rolls on the runway while accelerating to reach the lift speed is selected when the information from the flight instruments 2 of the aircraft indicate:
  • the aircraft is on the ground (undercarriage extended and under weight or altitude corresponding to that of the airport),
  • a predefined "Landing" flight phase corresponding to a landing is selected when the information from the flight instruments 2 indicates:
  • the aircraft is on the ground (landing gear extended and under weight or altitude of the aircraft less than or equal to those runways of the airport in question),
  • a predefined "Taxi" flight phase corresponding to a ground movement, while traveling, between a parking area and a take-off or landing runway is selected when the information from the flight instruments 2 indicates:
  • the aircraft is on the ground (landing gear extended and under weight or altitude of the aircraft less than or equal to those runways of the airport), and
  • a predefined "take-off" flight phase corresponding to a take-off end, the aircraft being in the air, is selected when the flight instruments 2 indicate that:
  • a predefined "Approach" flight phase corresponding to a next landing, with the aircraft in the air, is selected when the flight instruments 2 indicate that:
  • the aircraft is in the air (landing gear with no weight or altitude of the aircraft greater than those runways of the airport), and - the vertical speed of the aircraft is negative, and when GCAM 6 indicates that it is in the virtual tunnel monitoring phase.
  • a predefined flight phase called "unrecognized" is selected by default, in case none of the preceding predefined flight phases could be recognized.
  • the runway incursion scenarios or risk runway incursion considered are:
  • the scenarios taken into account are the approach of a crossing of tracks while taxiing and the approach of an end of the runway while driving at ground.
  • the scenarios taken into account are the approach of a crossing of tracks while rolling on the ground and the approach of an end of track while rolling on the ground.
  • the scenarios considered are:
  • this runway occupancy criterion makes it possible to ascertain, as shown in FIG. 8, that the aircraft is inside a rectangular surface centered on the beginning of the runway with the length, in the runway centreline, twice the sum of the EPE uncertainty margin of the locating device 3 and the ALR longitudinal offset of the aircraft, and for width, perpendicular to the centreline of the runway, twice the sum of the EPE uncertainty margin of the location device 3 and the maximum of the longitudinal offset ALR or the AWS span of the aircraft.
  • the dimensions of this surface are adapted to the fact that the aircraft can approach laterally the runway entrance in a wide range of directions.
  • a verification of this runway occupancy criterion confirms the likelihood of an incursion on a start of the runway and leads to the transmission, in the cockpit, after a confirmation period, for example a second, of an alarm.
  • RPL is a default value, outer distance of protection of the track in the direction of its length, RTD being a default value, a minimum protection spacing between a track and an access ramp along it, GS being the taxiing speed on the ground,
  • TSL being the maximum speed of travel allowed outside a take-off or landing.
  • the runway incursion alarm is provisionally suppressed to be permanently removed after 2 seconds when one of the previous conditions continues to be verified.
  • an incursion scenario while driving at the end of the runway and with a wrong takeoff direction (“Wrong heading for take-off”) consists in applying the runway entry occupancy criterion and to complete it when verified by a comparison of the true heading of the aircraft and the runway. If the true heading of the aircraft given by its flight instruments 2 differs by more than 120 degrees from that of the runway in question, taken from the airport 10 database, the incursion scenario when rolling at the end of the runway with a wrong take-off orientation is accepted as likely and a "Wrong heading for take-off" alarm is issued in the cockpit after a confirmation delay, for example one second, by the alarm transmitters 4, 5.
  • FIG. 9 shows the two possible cases of presentation of an aircraft with respect to a strip of land used for take-off and landing in both directions, one of the senses being assigned to one runway 22 and the other to a track 23.
  • the alarm does not trigger.
  • the aircraft 26 which approaches the entrance of the runway 23 by practically turning its back, more than 120 ° with respect to its direction, the alarm is triggered.
  • an intermediate runway incursion scenario is assumed to be probable and leads, after a confirmation period, for example one second, the issuance in the cockpit, by the alarm transmitters 4, 5, an incursion alarm on an intermediate track ("Entering runway intermediate").
  • This intermediate runway incursion alarm is repeated periodically, every second, as long as one of the following conditions is not met: RWY ⁇ * ⁇ RWY ⁇ ⁇ ⁇ "- L + - 1 1 2 OR
  • a risk scenario for runway incursion by approaching a runway start by taxiing consists of comparing the foreseeable short-term position of the aircraft deduced from the the position and the taxiing speed of the aircraft given by the locating device 3 and by the flight instruments 2 with the locations of the entrances of the different runways of the infrastructure of the airport where the aircraft is supposed to move on the ground from the airports database 10, checking whether there is at least one RWY track satisfying the criterion:
  • GS ⁇ E is the rolling speed component of the aircraft perpendicular to the center line of the runway and approaching it
  • GS ⁇ R is the running speed component of the aircraft parallel to the center line of the runway , in the sense of the latter.
  • Figure 10 illustrates the definition of the GS XE and GS XR components of the taxiing speed of the aircraft.
  • Figure 11 shows that the verification of this criterion makes it possible to ensure that the aircraft will penetrate, in the short term, if it does not modify its movement, inside a rectangular surface centered on the beginning of the runway.
  • the runway center line being twice the sum of the EPE uncertainty margin of the locating device 3 and the maximum of one-half of the RPL defect protection outer deflection distance of the following runway ends the runway centreline and the expected travel distance of the aircraft parallel to the runway centreline, and for the width, perpendicular to the centreline of the runway, twice the sum of the EPE uncertainty margin of the runway.
  • locating device 3 the longitudinal offset ALR of the aircraft and the maximum of half of the minimum default runway RTD protection clearance of the runway with respect to the access ramps along it and the foreseeable travel distance of the runway. aircraft towards the runway.
  • the risk scenario for runway incursion by approaching the intermediate part of a runway while taxiing consists of comparing the foreseeable short-term position of the aircraft deduced from the the position and speed of taxiing of the aircraft given by the locating device 3 and by the flight instruments 2 with the locations of the different runways of the airport infrastructure where the aircraft is supposed to move at ground, taken from the airports database 10, taking into account the congestion of the aircraft. This comparison is carried out by checking if there is at least one RWY track satisfying the following criterion of presence on a track area:
  • AID RTD I TSL + AIM AIM being a reaction time left to the crew of the aircraft.
  • Figure 12 shows that the verification of this criterion of presence on a runway area makes it possible to ensure that the aircraft will penetrate, in the short term, if it does not modify its movement, inside a surface rectangular centered on the runway with, for runway centreline length, the RL RWY of the augmented runway at the runway entrance, the EPE uncertainty margin of the locating device 3, and, for width perpendicular to the centreline of the runway, double the sum of the EPE uncertainty margin of the location device 3, the longitudinal offset ALR of the aircraft and the maximum of one half of the runway's default RTD spacing in relation to the ramps access to the runway and the expected travel distance of the aircraft to the runway.
  • a risk scenario for runway incursion by approach in the intermediate part is assumed likely and leads, after a confirmation delay, for example one second, the issuance in the cockpit, by the alarm transmitters 4, 5, of a risk warning runway incursion ("Approaching runway intermediate") which is repeated periodically, for example, every second, as long as one of the following conditions is not met:
  • runway intersection is to compare the current position and the foreseeable short-term position of the aircraft deducted from the position and ground taxiing speed of the aircraft given by the locating device 3 and by the flight instruments 2 with the runway locations and the intersections of runways of the airport infrastructure where the aircraft is supposed to move on the ground, taken from the airport database 10, this taking into account the size of the aircraft.
  • GS being the speed of the aircraft when taxiing
  • RID a reaction time left to the crew of the aircraft.
  • Figure 13 shows a risk scenario for runway incursion by intersection approach at take-off or landing. The aircraft is on a runway, at takeoff or landing and is approaching an intersection of runways. The two preceding criteria will be verified as soon as the aircraft reaches the circle 35 centered on the intersection, radius GSxRID. From this moment, a risk scenario of runway incursion by approach of an intersection of runways is assumed likely and leads, after a confirmation period, for example a second, to the emission in cockpit, by the transmitters of alarm 4, 5, an "Approaching runway intersection" warning which is repeated periodically, for example, every second, as long as one of the following conditions is not fulfilled:
  • a runway criterion consisting in retaining, among the runways satisfying the runway presence criterion, only the one whose orientation is closest to the true heading of the aircraft, the heading true and the orientation of the selected track must not differ by more than ⁇ 60 degrees
  • a first criterion of insufficient deceleration consisting in the satisfaction of the set of conditions:
  • M B being a margin of braking distance corresponding to the distance which is estimated necessary for the aircraft to stop when it rolls at the maximum permissible speed of travel TSL. or a second criterion of running on a track consisting of two sets of conditions, at least one of which must be satisfied,
  • a first set of conditions meaning that the aircraft is at a distance from the end of the runway less than the braking margin M B :
  • a risk scenario of runway incursion by passing an end of track is assumed likely and leads, after a confirmation period, for example 2 seconds, the issuance in the cockpit, by the alarm transmitters 4, 5, of an approach approach alert ("Approaching runway”). end ”) which is repeated periodically, for example, every second, and held until one of the criteria that causes it is no longer checked for at least 4 seconds in a row.
  • the taking into account of a runway incursion risk scenario by approaching a boarding gate (“Approaching ditee”) consists in comparing the position of the aircraft given by the locating device 3 with the locations of the aircraft.
  • This comparison consists in verifying that all the distances of the aircraft from the runways of the airport satisfy: - a first criterion of location outside the runways and their neighborhoods, one of the following conditions to be respected for the all the runways of the airport concerned:
  • DG ARP being the distance to the aircraft from the nearest boarding gate.
  • Figure 15 shows a risk scenario for runway incursion by gate approach ("approaching nache").
  • the aircraft is on a traffic area off the runways and their immediate neighborhoods, and approaches gates.
  • the gateway approach runway incursion risk scenario is supposed probable and leads to remission in the cockpit, by the alarm transmitters 4, 5, of a boarding proximity alert ("Approaching ticae") which is repeated periodically for example, every second, as long as one of the following conditions is not met:
  • the runway incursion warning and alarm device signals the direction relative to the aircraft, from the nearest boarding gate.
  • the pink caps of the aircraft is divided into four sectors: a forward sector, a right sector and a left sector, each of 60 ° opening, completed by a rear sector blind 180 °.
  • the nearest boarding gate is selected from the boarding gates referenced in the airports database 10 on a minimum distance criterion with respect to the aircraft and then located in relation to the sectors of the cape rosé of the aircraft to specify the approach gate proximity alert ("Approaching spoils") by an additional alert on the direction of the nearest boarding gate such as: nearest boarding gate in front (“Nearest spoils" ahead "), the nearest boarding gate on the left (“ Nearest gatte on left ”) or the nearest boarding gate on the right” Nearest nostie on right "), the supplementary alert may be substituted for the general boarding gate proximity alert.
  • a runway incursion risk scenario by attempting to take off from a runway consists in applying two criteria: - a criterion meaning that the aircraft is preparing for take-off :
  • the runway incursion alert device handles two types of alerts for the approaching flight. airport, concerning incursions into the immediate clearance area of the runways. These alerts based on GCAM 6 equipment information are an Approaching airport alert and an approaching runway alert.
  • the airport approach alert is given when the aircraft's flight instruments 2 report that the aircraft is in the air (landing gear not overweight or higher than airport runways considered) and when the GCAM 6 equipment reports that it is in multiple tunnel mode, that is to say that it monitors that the aircraft remains inside a virtual volume containing the trajectories authorized to access several tracks of the same airport.
  • the runway alert is given when the aircraft's flight instruments report that the aircraft is in the air (landing gear not overweight or higher than that of the runway) and when the aircraft GCAM 6 reports that it is in single tunnel mode, that is to say it monitors that the aircraft remains inside a virtual volume containing only the trajectories allowed to access a specific track.
  • Figure 17 illustrates an airport approach alert situation, the aircraft being in flight in the virtual tunnels of access to two adjacent tracks.
  • FIG. 18 illustrates a runway warning situation, the aircraft having continued its flight from the situation of FIG. 17 to only being in the virtual tunnel of access to a single runway.
  • Airport approach and runway approach alerts are issued after a confirmation period, for example 3 seconds, of the information signaling the flight status of the aircraft and of one of the information: tunnel multiple, single tunnel and deleted after a cancellation period, for example 3 seconds, of one of the previous information.
  • a confirmation period for example 3 seconds
  • Several predefined scenarios analyzed for the same phase of flight may prove to be likely at the same time and justify simultaneous transmissions of several different alarms or alarms.
  • the alerts or alarms are assigned a priority and only the alert or alarm with the highest priority is issued in the cockpit.
  • the table in Figure 19 summarizes the priority ranks assigned to the different alerts and alarms, knowing that the higher the priority is the note is low.
  • the end-of-run approach alarm has priority over the approach warning of a runway intersection.
  • the speeding alarm has priority over the counter-directional alarm which is itself priority over all other alerts and alarms.

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Abstract

Le dispositif attire l'attention d'un équipage d'aéronef à l'approche ou au franchissement normal (alerte) ou anormal (alarme), d'une zone de circulation d'une infrastructure aéroportuaire présentant des risques de collision. Pour ce faire, il sélectionne (110) à partir des informations fournies par les instruments de vol (2), un type de phase de vol parmi un choix limité et préétabli de types prédéfinis de phase de vol. Puis considère (111) un ou plusieurs scénarii d'incursion de piste prédéfinis en fonction du type de phase de vol sélectionné dont il analyse (112) la vraisemblance par comparaison de la position de l'aéronef fournie par un dispositif embarqué de localisation (3) avec un plan de l'infrastructure aéroportuaire tiré d'une base de données aéroports (10) et détermine (113) à partir des scénarii analysés apparaissant vraisemblables des alertes et alarmes à émettre en cockpit.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF EMBARQUE, POUR AERONEF, D'ALERTE
D'INCURSION DE PISTE
La présente invention est relative à la prévention des collisions dans une infrastructure aéroportuaire, par des alertes et alarmes attirant l'attention d'un équipage d'aéronef sur l'approche ou le franchissement normal (alerte) ou anormal (alarme), au cours d'une manœuvre au sol ou en vol, d'une zone de circulation à risque de collision (piste de décollage ou d'atterrissage, bretelle d'accès piste, aire de parking, aire d'accès à des portes d'embarquement, etc.).
Les autorités du contrôle du trafic aérien ont été préoccupées de tout temps par la prévention des collisions sur les aires de circulations dans les infrastructures aéroportuaires. Pour répondre à cette préoccupation, divers systèmes automatiques de surveillance ont été proposés, tous basés sur la détection et la localisation des mobiles (aéronefs, véhicules de service, personnels) stationnant ou se déplaçant sur les aires de circulation, par rapport à un plan mémorisé de la structure aéroportuaire avec ses édifices et ses aires de circulation et les restrictions de circulation qui leur sont associées. Les premiers systèmes de surveillance employaient un ou plusieurs radars sol pour la localisation des mobiles et nécessitaient des calculateurs encombrants pour l'exploitation des signaux radar de sorte qu'ils étaient réservés au personnel de la tour de contrôle, les alertes et alarmes étant transmises aux mobiles concernés par radio ou par des haut-parleurs de piste, soit d'une façon automatique, soit par l'intermédiaire du personnel de la tour de contrôle qui effectue par ailleurs, une veille visuelle.
Avec l'apparition des systèmes de positionnement par satellites permettant un guidage individuel des mobiles dans un enchevêtrement de voies de circulation et l'évolution des calculateurs, des bases de données et des équipements de transmission numérique vers une diminution de leurs encombrements et une augmentation de leurs performances, les systèmes automatiques de surveillance de zone aéroportuaire ont migré à bord des mobiles.
Un exemple parmi d'autres, de système automatique de surveillance du trafic sur les aires de circulation d'une infrastructure aéroportuaire pouvant avoir des terminaux embarqués sur des mobiles assurant une fonction complète de détection de risque de collision et d'alerte est décrit dans le brevet américain US 6,182,005 (colonnes 147, 148). Ces terminaux sont des équipements qui assurent un guidage au sol en fonction d'un trajet préétabli tout à fait analogue au guidage d'un véhicule ou d'un piéton réalisé par un récepteur de positionnement par satellites après programmation du point de destination et éventuellement de points de passage obligés et qui n'engendrent des alertes et alarmes que si le non suivi de leurs consignes a pour conséquence un risque de franchissement ou un franchissement d'une zone protégée répertoriée sur un plan mémorisé de l'infrastructure aéroportuaire. Ils ont l'inconvénient de réclamer une programmation du trajet à suivre faute de quoi, ils engendrent des fausses alarmes qui ont plus pour effet de déconcentrer le pilote du mobile ou le piéton que d'assurer sa sécurité.
Un autre exemple de système automatique de surveillance du trafic sur les aires de circulation d'une infrastructure aéroportuaire, fonctionnant à l'aide d'un système de positionnement par satellites et d'un plan mémorisé des voies et de leurs restrictions de circulation, avec des terminaux embarqués à bord de mobile émettant des alertes et alarmes à chaque fois que le mobile équipé approche ou franchit au sol, une zone protégée d'une infrastructure d'aéroport est décrit dans le brevet américain US 6,606,563. Ici encore, il se pose le problème des fausses alertes et alarmes intervenant lorsque le mobile équipé approche ou pénètre de bon droit dans une zone protégée.
Pour un aéronef, le problème des fausses alertes et alarmes d'approche ou de pénétration des zones à circulation protégée est partiellement traité dans les systèmes de la technique antérieure par une prise en compte du fait qu'il est sur le sol au roulage ou en vol. Malgré cela, les fausses alertes et alarmes restent une source importante de perturbations qui limite la confiance accordée par les équipages à ces systèmes.
La présente invention a pour but un dispositif engendrant des alertes et alarmes signalant à l'équipage de l'aéronef se déplaçant dans une zone aéroportuaire, les zones de circulation à risques lorsqu'il en rencontre, avec le moins possible de fausses alertes et alarmes. Elle a pour objet un procédé d'alertes et d'alarmes pour signaler les zones de circulation à risque dans une infrastructure aéroportuaire, à l'équipage d'un aéronef pourvu d'instruments de vol renseignant sur la phase de vol dans laquelle est l'aéronef, d'un dispositif de localisation géographique et d'un ou plusieurs émetteurs d'alertes ou alarmes sonores ou visuelles, ce procédé comportant les étapes successives suivantes :
- sélection, à partir des informations fournies par les instruments de vol et, éventuellement, par un équipement de prévention de collision avec le sol, d'un type de phase de vol parmi un choix limité et préétabli de types prédéfinis de phase de vol,
- sélection à partir du type retenu de phase de vol, d'un ou plusieurs scenarii d'incursion de piste parmi un ensemble prédéfini de types de scenarii d'incursion de piste, - analyse de la vraisemblance du ou des scenarii d'incursion de piste retenus à partir de la localisation de l'aéronef fournie par le dispositif de localisation, par rapport aux structures aéroportuaires répertoriées dans une base des données aéroports, et
- détermination à partir des scenarii d'incursion de piste considérés comme vraisemblables, des alertes et alarmes à faire émettre par les émetteurs d'alertes et alarmes.
Elle a également pour objet, un dispositif, embarqué à bord d'un aéronef pourvu d'instruments de vol fournissant des informations de vol et d'un dispositif de localisation géographique, engendrant des alertes et alarmes signalant des zones de circulation à risque dans une infrastructure aéroportuaire et comportant :
- une banque de données cartographiques d'aéroports, renfermant un plan de l'infrastructure aéroportuaire et les restrictions de circulation associées,
- un émetteur d'alertes ou alarmes sonores ou visuelles, et
- un calculateur localisant l'aéronef dans l'infrastructure aéroportuaire mémorisé dans la banque de données aéroports à partir d'informations de position délivrées par le dispositif de localisation, analysant les risques d'incursion de piste liés à la position de l'aéronef et, éventuellement à son mouvement, et, en cas de détection d'un risque ou d'une intrusion de piste, déterminant l'alerte ou l'alarme convenable et déclenchant son émission par l'émetteur d'alertes et alarmes. Ce dispositif est remarquable en ce que son calculateur analyse les risques d'incursion de piste en recherchant si la position actuelle de l'aéronef et éventuellement son mouvement répond à un nombre limité de situations spécifiques et prédéfinies d'incursion de piste ou de risque d'incursion de piste au sens large, dites scénarii, choisies en fonction d'un type de phase de vol sélectionné parmi un choix limité et préétabli de types prédéfinis de phase de vol, à partir d'informations de vol fournies par les instruments de vol de l'aéronef.
Avantageusement, les types prédéfinis de phase de vol pris en compte sont :
- l'atterrissage, - le déplacement au sol, en roulant, entre une aire de parking et une piste de décollage ou d'atterrissage,
- la partie du décollage où l'aéronef roule sur la piste en accélérant jusqu'à atteindre la vitesse de sustentation.
Avantageusement, les scénarii d'incursion de piste ou de risque d'incursion de piste pris en compte sont :
- l'entrée au roulage sur le début de piste,
- l'entrée au roulage en fin de piste en vue d'un décollage à l'opposé de la piste,
- l'entrée au roulage sur une piste, à un niveau intermédiaire, - l'approche au roulage, d'un début de piste,
- l'approche au roulage, de la partie intermédiaire d'une piste,
- l'approche au roulage, d'un croisement de pistes,
- l'approche au roulage, d'une fin de piste,
- l'approche au roulage, d'une porte d'embarquement, - une vitesse de roulage trop élevée (tentative de décollage en dehors d'une piste).
Avantageusement, pour le type prédéfini de phase de vol correspondant à l'atterrissage, les scénarii pris en compte sont l'approche au roulage, d'un croisement de pistes et l'approche au roulage, d'une fin de piste. Avantageusement, pour le type prédéfini de phase de vol correspondant à la partie du décollage où l'aéronef roule sur la piste en accélérant jusqu'à atteindre la vitesse de sustentation, les scénarii pris en compte sont l'approche au roulage, d'un croisement de piste et l'approche au roulage, d'une fin de piste.
Avantageusement, pour le type prédéfini de phase de vol correspondant à un déplacement au roulage, entre une aire de parking et une piste de décollage ou d'atterrissage, les scénarii pris en compte sont :
- l'entrée au roulage en début de piste, - l'entrée au roulage en fin de piste en vue d'un décollage à l'opposé de la piste,
- l'entrée au roulage, sur une piste, à un niveau intermédiaire,
- l'approche au roulage, d'un début de piste,
- l'approche au roulage, d'une partie intermédiaire de piste, - l'approche au roulage, d'un croisement de pistes,
- l'approche au roulage, d'une porte d'embarquement, et
- une vitesse de roulage trop élevée.
Avantageusement, lorsque aucun type prédéfini de phase de vol n'est reconnu, le dispositif ne tient compte d'aucun scénario et n'émet aucune alerte ou alarme
Avantageusement, le dispositif considère que l'aéronef est sur une piste lorsque la composante DRWγ normale à l'axe de la piste considérée, d'un vecteur joignant l'aéronef au début de la piste considérée, composante dite distance axiale de l'aéronef par rapport à la piste considérée, est inférieure, en module, à la somme d'une marge d'erreur de position EPE admise pour le dispositif de localisation, de la distance ALR longitudinale séparant l'extrémité avant de l'aéronef du point de référence avion utilisé pour ses mesures, par le dispositif de localisation, et de la moitié de la largeur de la piste RWRWγ considérée, et lorsque la composante LRWγ parallèle à l'axe de la piste considérée du même vecteur, composante dite distance longitudinale de l'aéronef par rapport à la piste considérée, est comprise entre l'opposée de la marge d'erreur -EPE et la somme de la marge d'erreur de position EPE et de la longueur de piste RLRWγ : DRWY < EPE + ALR + 0,5RW1 RWY et El E < Lgçyγ < Er E + RLj^yγ
Avantageusement, le dispositif assimile le type prédéfini de phase de vol correspondant à la partie du décollage où l'aéronef roule sur la piste en accélérant jusqu'à atteindre la vitesse de sustentation au fait que les informations provenant des instruments de vol de l'aéronef indiquent :
- que l'aéronef est au sol,
- que sa vitesse sol est supérieure à un maximum de vitesse autorisé pour un trajet au roulage entre une aire de parking et une piste d'atterrissage ou de décollage,
- qu'il est en accélération,
- que ses volets sont sortis et lorsqu'une première analyse de la localisation et du cap de l'aéronef par rapport à l'infrastructure aéroportuaire montre : - que l'aéronef est sur une piste, et
- que son cap correspond à celui de la piste où il se trouve, Avantageusement, le dispositif assimile le type prédéfini de phase de vol correspondant à un atterrissage au fait que les informations provenant des instruments de vol de l'aéronef indiquent : - qu'il est au sol,
- que sa vitesse est supérieure à un maximum de vitesse autorisé pour un trajet entre un parking et une piste d'atterrissage ou de décollage,
- qu'il est en décélération. et lorsqu'une première analyse de la localisation et du cap de l'aéronef par rapport à l'infrastructure aéroportuaire montre que :
- que l'aéronef est sur une piste, et
- que son cap correspond à celui de la piste où il se trouve, Avantageusement, le dispositif assimile le type prédéfini de phase de vol correspondant à un déplacement au sol, en roulant, entre une aire de parking et une piste de décollage ou d'atterrissage au fait que les informations provenant des instruments de vol de l'aéronef indiquent :
- qu'il est au sol, et - que sa vitesse est inférieure à un maximum de vitesse autorisé pour un trajet entre une aire de parking et une piste d'atterrissage ou de décollage.
Avantageusement, le dispositif détecte un scénario d'incursion au roulage, sur un début de piste, lorsque la distance axiale, prise en valeur absolue,
Figure imgf000009_0001
\ de l'aéronef par rapport l'une des pistes de l'infrastructure aéroportuaire est inférieure à la somme de :
- la marge d'erreur de position EPE du dispositif de localisation géographique de l'aéronef, - du maximum de la distance ALR séparant l'extrémité avant de l'aéronef du point de référence avion utilisé pour ses mesures par le dispositif de localisation géographique de l'aéronef et de l'envergure AWS de l'aéronef,
- de la moitié de la largeur de la piste RW considérée et lorsque la distance longitudinale, en valeur absolue,
Figure imgf000009_0002
\ de l'aéronef par rapport à cette même piste, est inférieure à la somme de la marge d'erreur EPE et de la distance ALR séparant longitudinalement l'extrémité avant de l'aéronef du point de référence avion utilisé pour ses mesures par le dispositif de localisation géographique.
DRWY | < EPE + Max(ALR, AWS) + 0,5R W et
Figure imgf000009_0003
Avantageusement, le dispositif détecte un scénario d'incursion au roulage, sur une fin de piste avec une mauvaise orientation au décollage, lorsque les conditions précédentes du scénario au roulage sur un début de piste sont respectées
DRWY | < EPE + ALR + 0,5R W et
Figure imgf000009_0004
et lorsque que le cap délivré par les instruments de vol de l'aéronef diffère de plus de 120 degrés de celui de la piste considérée. Avantageusement, le dispositif détecte un scénario d'incursion, au roulage, sur la partie intermédiaire d'une piste lorsque la distance axiale, prise en valeur absolue,
Figure imgf000010_0001
de l'aéronef par rapport à une piste de l'infrastructure aéroportuaire, est inférieure à la somme de : - la marge d'erreur de position EPE du dispositif de localisation géographique de l'aéronef,
- de la distance ALR séparant l'extrémité avant de l'aéronef du point de référence avion utilisé pour ses mesures par le dispositif de localisation, et - de la moitié de la largeur de la piste RWRWγ considérée et lorsque la distance longitudinale LRWγ de l'aéronef par rapport à la piste considérée est comprise entre l'opposé -EPE de la marge d'erreur du dispositif de localisation et la somme de la marge d'erreur de position EPE et de la longueur de piste RLRWγ:
DRWY < EPE + ALR + 0,5RW} RWY et
-EPE < LRWY < EPE + RLRWY
Avantageusement, le dispositif détecte un scénario de risque d'incursion de piste par approche au roulage, d'une entrée de piste, lorsque la distance axiale DRWγ et la distance longitudinale LRWγ de l'aéronef par rapport à une piste vérifient les inégalités :
DR RWWYY < EPE + Max{RTD 12; ARD x GS ^ ) + ALR + 0,5R WRWY et
LRWY < EPE + Max{RPL 12; ARD x GS m )
dans lesquelles :
RDT est une valeur par défaut d'une distance d'espacement entre la piste et une bretelle d'accès la longeant, ADT est un délai défini par la relation :
ARD = Max(RTD; RPL)I TSL + ARM RPL étant une distance extérieure de protection de la piste, TSL étant une limite supérieure de vitesse autorisée de roulage, et ARM un délai de réaction laissé à l'équipage de l'aéronef, GSχE est la composante de vitesse au roulage de l'aéronef perpendiculaire à l'axe de la piste, et
GSχR est la composante de vitesse au roulage de l'aéronef parallèle à l'axe de la piste,
Avantageusement, le dispositif détecte un scénario de risque d'incursion de piste par approche au roulage, d'une partie intermédiaire d'une piste, lorsque la distance axiale DRWγ et la distance axiale LRWγ de l'aéronef par rapport à une piste vérifient les inégalités :
DRWY | < EPE + Max{RTD 12 ; AID x GS m ) + ALR + 0,5R W et hlPhl < Lgçyγ < RLl
dans lesquelles :
AID est un délai défini par la relation :
AID = RTD I TSL + AIM
AIM étant un délai de réaction laissé à l'équipage de l'aéronef.
Avantageusement, le dispositif détecte un scénario de risque d'incursion de piste par approche au roulage d'une intersection de pistes lorsque la distance D!N de l'aéronef par rapport à une intersection de pistes vérifie les inégalités :
DRWY | < EPE + ALR + 0,5R W et
- EPE < LRWY < EPE + RL et
D1N < GS X RID
GS étant la vitesse de l'aéronef au roulage, et
RID un délai de réaction laissé à l'équipage de l'aéronef. Avantageusement, le dispositif détecte un scénario de risque d'incursion de piste par approche au roulage d'une fin de piste en appliquant :
- un premier critère de présence sur piste signifiant que l'aéronef est sur une piste est constitué des conditions suivantes :
Figure imgf000012_0001
et
EPE < LRWY < EPE + RL
- un deuxième critère de parcours de piste consistant à ne retenir parmi les pistes satisfaisant au critère de présence sur piste que celle dont l'orientation est la plus proche du cap vrai de l'aéronef, le cap vrai et l'orientation de la piste sélectionnée ne devant pas différer de plus ± 60 degrés, et
- un alternat de deux critères : soit un critère de décélération insuffisante consistant dans la satisfaction du jeu de conditions :
GS > \33%TSL μ < 0
Figure imgf000012_0002
μ étant l'accélération du roulage au sol de l'aéronef, et dβ une distance de freinage répondant à la relation de définition :
Figure imgf000012_0003
les sens des vitesses étant comptés négativement du fait que le vecteur piste est orienté à l'inverse de l'habitude avec pour origine la fin de piste,
MB étant une marge de distance de freinage correspondant à la distance qui est estimée nécessaire à l'aéronef pour s'arrêter lorsqu'il roule à la vitesse maximum de roulage autorisée TSL. soit un critère de roulage sur une piste constitué de deux jeux de conditions dont l'un au moins doit être satisfait,
• un premier jeu de conditions signifiant que l'aéronef est à une distance de la fin de piste inférieure à la marge de freinage MB :
GS < \33%TSL
"RWY < EPE + M
OU un deuxième jeu de conditions signifiant que l'aéronef est au roulage en accélération bien que proche de la fin de piste :
GS < \33%TSL LRwr < EPE + 2M1
Avantageusement, le dispositif détecte un scénario de risque d'incursion de piste par approche au roulage, d'une porte d'embarquement en appliquant deux critères :
- un premier critère signifiant que l'aéronef n'est pas sur une aire de piste de l'infrastructure aéroportuaire, est constitué du jeu de conditions dont l'une d'entre elles ne doit pas être respectée :
Figure imgf000013_0001
OU
LRWY < -RPL ou D RWY < RTD
RPL étant une marge de protection en longueur de la piste considérée,
- un deuxième critère signifiant que l'aéronef est à portée des portes d'embarquement sans les avoir accoster, est constitué de la condition : DGARP < 500m
DGARP étant la distance à l'aéronef de l'une quelconque des portes d'embarquement.
Avantageusement, lorsque le dispositif a détecté un scénario de risque d'incursion de piste par approche au roulage, d'une porte d'embarquement, il signale l'orientation de la porte d'embarquement la plus proche en déterminant dans quel secteur angulaire de la rosé des caps de l'aéronef elle se situe.
Avantageusement, le dispositif détecte un scénario de risque d'incursion de piste par tentative de décollage en dehors d'une piste en appliquant deux critères :
- un critère signifiant que l'aéronef se prépare au décollage : - information régime moteur correspondant au décollage donné par les instruments de vol, et - information volets sortis donnée par les instruments de vol, et
- un critère signifiant que l'aéronef n'est pas sur une piste, constitué du jeu de conditions dont l'une d'entre elles ne doit pas être respectée :
LRWY < RL + RPL ou
L < -RPL
RWY OU
Figure imgf000014_0001
RPL étant une marge de protection en longueur de la piste considérée,
Avantageusement, le dispositif comporte un générateur d'alerte ou d'alarme délivrant des alertes et alarmes adaptées aux différents scénarii d'incursion ou de risque d'incursion de piste, associées à des niveaux de priorité permettant, lors de la détection simultanée de plusieurs scénarii d'incursion ou de risque d'incursion méritant plusieurs alarmes, de ne faire émettre par les émetteurs d'alarme que l'alerte ou l'alarme la plus importante. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après, d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel :
- une figure 1 est un exemple de schéma d'un dispositif embarqué d'alerte d'incursion de piste selon l'invention,
- une figure 2 est un schéma donnant un exemple de repérage d'une piste dans une base de données topographiques d'aéroports,
- une figure 3 est un schéma illustrant un calcul de distance piste- aéronef, - une figure 4 est un schéma illustrant les distances prises en considération pour mesurer l'encombrement d'un aéronef ainsi que l'emplacement du point de référence avion,
- une figure 5 est un schéma illustrant la notion de présence sur piste pour un aéronef, - une figure 6 est un tableau résumant les critères à la base de la sélection d'une phase prédéfinie de vol,
- une figure 7 est un tableau résumant les scénarii prédéfinis d'incursion de piste associés à chaque phase prédéfinie de vol,
- une figure 8 est un schéma illustrant la notion de présence en début de piste pour un aéronef,
- une figure 9 est un schéma illustrant un scénario d'incursion au roulage en fin de piste,
- une figure 10 est un schéma illustrant les notions de composantes de vitesse longitudinale et perpendiculaire à une piste, - une figure 1 1 est un schéma illustrant un scénario d'approche au roulage, d'un début de piste,
- une figure 12 est un schéma illustrant un scénario d'approche au roulage, d'une partie intermédiaire de piste,
- une figure 13 est un schéma illustrant un scénario d'approche au roulage, d'une intersection de pistes,
- une figure 14 est un schéma illustrant un scénario d'approche au roulage, d'une fin de piste,
- une figure 15 est un schéma illustrant un scénario d'approche au roulage, de portes d'embarquement de passagers, - une figure 16 est un schéma illustrant la notion de secteurs angulaires découpés dans la rosé des caps d'un aéronef,
- une figure 17 est un schéma illustrant un scénario d'approche en l'air, d'un aéroport, - une figure 18 est un schéma illustrant un scénario d'approche en l'air d'une piste d'aéroport, et
- une figure 19 est un tableau résumant les priorités des différentes alertes et alarmes engendrées par un dispositif d'alertes et alarmes d'incursion de piste selon l'invention.
Comme montré à la figure 1 , le dispositif embarqué d'alerte ou d'alarme d'incursion de piste 1 s'insère dans les équipements embarqués d'un l'aéronef entre les instruments de vol 2 délivrant des informations sur les conditions de vol, un dispositif de localisation 3, par exemple un récepteur d'un système de positionnement par satellites GNSS (acronyme de l'expression anglo-saxonne :"Global Navigation Satellite System") tel que le GPS (acronyme de l'expression anglo-saxonne "Global Positioning System") pouvant être utilisé par ailleurs par un calculateur de gestion du vol non représenté, et des émetteurs d'alertes et alarmes placés dans le cockpit, soit de type sonore ou vocal 4 : haut-parleur, sirène, buzzer, etc., soit de type visuel 5 : voyant, écran d'affichage de carte de risques, etc.. Il comporte principalement :
- une base de données 10 renfermant des informations sur la topologie des aéroports fréquentés par l'aéronef, - un calculateur 11 exploitant les informations en provenance des instruments de vol 2, du dispositif de localisation 3 et de la base de données aéroports 10 pour produire des alertes et alarmes relayés en cockpit par les émetteurs d'alertes et alarmes 4, 5, et
- une interface homme-machine IHM 12, par exemple un MCDU (acronyme provenant de l'expression anglo-saxonne :"Multipurpose Contrai
Display Unit") permettant un paramétrage par un membre de l'équipage de l'aéronef ou d'une équipe de maintenance.
On distingue en outre, sur la figure 1 , un équipement GCAM 6
(acronyme tiré de l'expression anglo-saxonne :"Ground Collision Awareness Module") également connu sous la dénomination TAWS (acronyme tiré de l'expression anglo-saxonne :"Terrain Awareness Warning System"). Cet équipement GCAM assure une fonction de prévention des collisions avec le sol lorsque l'aéronef est en vol. Il situe l'aéronef par rapport à la région survolée grâce à l'information de position délivrée par le dispositif de localisation 3 et à une carte du terrain survolé extraite d'une base de données cartographiques, et veille à ce que l'aéronef ait toujours à sa disposition une échappatoire lorsque sa trajectoire prévisible à moyen ou court terme impacte le sol. Cet équipement GCAM 6, qui est facultatif, est supposé ici assurer en outre une surveillance de la trajectoire en vol de l'aéronef à l'approche d'un aéroport, soit pour un atterrissage, soit pour un décollage, cette surveillance consistant, lors d'un atterrissage ou d'un décollage, à signaler à l'équipage, par des alertes ou alarmes en cockpit, un écart de l'aéronef par rapport à un tunnel virtuel unique ou multiple contenant les trajectoires autorisées pour accéder aux pistes d'un aéroport ou les quitter. Il est mentionné ici, car l'exemple décrit de dispositif 1 d'alerte ou alarme d'incursion de piste est accessoirement utilisé pour engendrer des alertes ou alarmes qui lui sont spécifiques tout en étant proches des alertes ou alarmes d'incursion de piste comme une alerte de proximité d'aéroport ou une alerte de proximité de piste d'aéroport et qui concernent l'aéronef alors qu'il est l'air et non posé au roulage.
La base des données aéroports 10 du dispositif 1 d'alertes et alarmes d'incursion piste est une base de données topographiques renfermant, pour divers aéroports, le plan de la structure aéroportuaire, avec ses pistes d'atterrissage et de décollage, les différentes bretelles d'accès aux pistes, les voies de services, les aires de parking des aéronefs, les aires d'accès aux portes d'embarquement des passagers, les portes d'embarquement des passagers, les constructions et installations à contourner, etc., associées chacune aux restrictions de circulation qui leur sont propres. Le calculateur 1 1 est configuré pour mettre en œuvre un procédé de génération d'alertes et d'alarmes comportant les étapes successives suivantes :
- sélection, en 110, à partir des informations fournies par les instruments de vol 2, le dispositif de localisation 3, la base de données aéroports 10 et, éventuellement, lorsqu'il est présent, par l'équipement GCAM 6, d'une phase de vol parmi un choix limité préétabli de phases de vol,
- sélection, en 111 , à partir de la phase de vol retenue, d'un ou plusieurs types de scénarii d'incursion de piste parmi un ensemble prédéfini de types de scénarii d'incursion de piste,
- analyse, en 112, de la vraisemblance des types de scénarii d'incursion de piste retenus en fonction de la localisation de l'aéronef par rapport aux structures aéroportuaires répertoriées dans la base des données aéroports 10, et - production, en 113, des alertes et alarmes associées aux types de scénarii d'incursion de piste considérés comme vraisemblables à destination des émetteurs d'alertes et alarmes 4, 5.
Les types prédéfinis de phase de vol pris en considération pour les alertes et alarmes liées aux incursions de piste sont :
- l'atterrissage ("Landing" en langage anglo-saxon),
- le déplacement au sol, en roulant, entre une aire de parking et une piste de décollage ou d'atterrissage ("Taxi" en langage anglo-saxon),
- la partie du décollage où l'aéronef roule sur la piste en accélérant jusqu'à atteindre la vitesse de sustentation ("RoII out" en langage anglo- saxon).
A ces types de phase de vol liés aux possibilités d'incursions de piste au sens large, c'est-à-dire génératrices de risques de collision pour un aéronef au roulage, avec un autre aéronef, un véhicule de piste ou une construction, etc. on ajoute, en raison de la présence d'un équipement GCAM 6, l'approche à l'atterrissage ("Approach" en langage anglo-saxon) alors que l'aéronef est en l'air.
La sélection d'un type de phase de vol est basée sur plusieurs informations provenant des instruments de vol 2 et, éventuellement sur des premières analyses de la localisation et du cap de l'aéronef par rapport aux pistes d'aéroport.
Les informations provenant des instruments de bord prises en compte pour la sélection d'une phase de vol sont :
- une information sur la position au sol, ou en l'air de l'aéronef, tirée soit de la charge pondérale supportée par le train d'atterrissage de l'aéronef (pression hydraulique des amortisseurs des trains d'atterrissage) soit de la comparaison de l'altitude de l'aéronef fournie par un altimètre, un radio-altimètre ou par le dispositif de localisation avec l'altitude des pistes de l'aéroport considéré, - une information de vitesse sol supérieure ou non à la vitesse de roulage autorisée,
- le signe de l'accélération du mouvement au sol de l'aéronef,
- la position des volets de l'aéronef, et
- le signe de la vitesse verticale de l'aéronef.
Le terme de piste est pris ici, dans son acception aéronautique habituelle, c'est-à-dire désignant un ruban de terrain aménagé pour des atterrissages et des décollages, associé à un sens de parcours. Ainsi, deux pistes différentes au sens aéronautique, peuvent se partager le même ruban de terrain aménagé mais avec des sens de parcours opposés. La base de données aéroports 10 répertorie, pour chaque aéroport, l'ensemble des pistes utilisables au décollage et à l'atterrissage. Dans la suite, une piste est
— > identifiée, comme montré à la figure 2, par un vecteur R qui a pour origine un début de piste et pour extrémité une fin de piste, et qui est répertorié dans la base de données aéroports 10, par les coordonnées (XRWY, VRWY) du début de piste, par l'orientation de la piste compte tenu de son sens ( "cap vrai" ou "true Heading" en langage anglo-saxon) et par la longueur de la piste.
Le dispositif de localisation 2, comme la base de données aéroports 10 utilisent, au niveau d'un aéroport, un même repère local de référence géographique. Celui-ci est situé au point ARP correspondant à la longitude LOΠARP et la latitude latARp affectées à l'aéroport considéré dans le système de repérage WGS84 ("World Geodetic System" en langage anglo- saxon) utilisé par le système GPS. Il est de type direct, avec son axe des abscisses orienté parallèlement à la direction des longitudes et son axe des ordonnées orienté au nord vrai, parallèlement à la direction des latitudes. Le calcul des distances se fait avec une hypothèse de terre localement plate. Ainsi, un point A de longitude LonA et de latitude LatA, a pour coordonnées xa, ya dans le repère géographique local de l'aéroport :
Figure imgf000020_0001
La distance euclidienne d(A,B) séparant ce point A d'un autre point B de longitude LonB et de Latitude LatB, est donnée par la relation :
d{A, B) = 1852 X
Figure imgf000020_0002
La première analyse de localisation de l'aéronef par rapport aux pistes d'aéroport a pour but de déterminer si l'aéronef est présent ou non sur une piste. Elle repose, comme les analyses suivantes de localisation, sur une étude des composantes axiales DRWγ, orientées à +π/2 des axes des pistes, et des composantes longitudinales LRWγ orientées parallèlement aux axes des pistes, des vecteurs reliant les débuts ou entrées des pistes à la position de l'aéronef. Les composantes axiale DRWγ et longitudinale LRWγ du vecteur reliant l'entrée d'une piste RWY à la position de l'aéronef, peuvent, comme montré sur la figure 3, être déduites des composantes XT, yT du vecteur T reliant l'entrée M de la piste RWY à la position de l'aéronef et des composantes XR, yR du vecteur de piste R . En effet, si l'on complète les vecteurs T et R par le vecteur R' déduit du vecteur R par une rotation de π/2 et ayant pour origine la position de l'aéronef, il vient :
Figure imgf000020_0003
avec :
T.R = T.R.cos{a) et
L1 cos{a) = "Rwr
T a étant l'angle orienté R,T - T.R = T.R.cos(b) et
Figure imgf000021_0001
b étant l'angle orienté i?',r
de sorte que :
Y _ X T XR + yτyR
K et
Figure imgf000021_0002
Sachant que les composantes xτ et yτ du vecteur T se déduisent des coordonnées XRWY et VRWY de son origine, tirées de la base de données aéroports 10 et des coordonnées de son extrémité, fournies par le dispositif de localisation, ces relations permettent d'estimer les distances orientées axiale DRWγ et longitudinale LRWγ de l'aéronef par rapport à une piste RWY.
Outre les composantes axiale DRWγ et longitudinale LRWγ du vecteur distance séparant une entrée de piste, de l'aéronef, la première analyse de localisation de l'aéronef par rapport aux pistes d'aéroport, comme les analyses suivantes de localisation prennent en compte l'encombrement de l'aéronef qui est estimé, comme le montre la figure 4, au moyen de la distance longitudinale ALR qui sépare l'extrémité avant de l'aéronef, du point de référence avion utilisé pour ses mesures, par le dispositif de localisation 3 et de l'envergure AWS de l'aéronef. La première analyse de localisation de l'aéronef par rapport aux pistes d'aéroport pour déterminer si l'aéronef est ou non sur une piste consiste à rechercher si, parmi les pistes répertoriées de l'aéroport, chaque ruban de terrain aménagé en piste pouvant apparaître deux fois dans la base de données aéroports 10, sous deux identités différentes en fonction de l'extrémité considérée comme début de piste, il en existe au moins une vérifiant le critère de présence sur piste suivant : DRWY < EPE + ALR + 0,5 X RW, RWY et
- EPE < L RWY < EPE + RL RWY
EPE étant une marge d'erreur de position admise pour le dispositif de localisation 3, et RWRWY étant la largeur de la piste RWY considérée, et RLRWY étant la longueur de la piste considérée.
La vérification de ce critère de présence sur piste permet de s'assurer, comme le montre la figure 5, que l'aéronef est à l'intérieur d'une surface constituée de celle 20 d'une piste entourée d'une bordure 21 prenant en compte la marge d'erreur de position EPE du dispositif de localisation 3 et l'encombrement de l'aéronef estimé ici par la distance longitudinale ALR car l'aéronef n'est pas supposé longer la piste mais éventuellement la rejoindre à un niveau intermédiaire. Dans la suite, un drapeau logique "On RWY" est associé pour chaque piste RWY au critère de présence sur piste. Ce drapeau prend une valeur 1 lorsque le critère est vérifié et 0 lorsqu'il ne l'est pas.
Si en plus du critère de présence sur une piste vérifié pour une piste RWY (On RWY=I ), le cap de l'aéronef se révèle être à plus ou moins 60 degrés de la direction de cette piste RWY, l'aéronef est supposé dans une phase de vol correspondant au roulage, soit au décollage, soit à l'atterrissage.
Plus précisément, une phase prédéfinie de vol "Roll-Out" correspondant à la partie du décollage où l'aéronef roule sur la piste en accélérant jusqu'à atteindre la vitesse de sustentation est sélectionnée lorsque les informations provenant des instruments de vol 2 de l'aéronef indiquent :
- que l'aéronef est au sol (train d'atterrissage sorti et sous charge pondérale ou altitude correspondant à celle de l'aéroport),
- que sa vitesse sol est supérieure à un maximum de vitesse autorisé pour un trajet au roulage entre une aire de parking et une piste d'atterrissage ou de décollage,
- qu'il est en accélération,
- que ses volets sont sortis, et lorsqu'une première analyse de la localisation et du cap de l'aéronef par rapport à l'infrastructure aéroportuaire montre :
- que l'aéronef est sur une piste (On RWY=I )pour l'une des pistes, et - que son cap correspond à celui de la piste où il se trouve,
Une phase prédéfinie de vol "Landing" correspondant à un atterrissage est sélectionnée lorsque les informations provenant des instruments de vol 2 indiquent :
- que l'aéronef est au sol (trains d'atterrissage sortis et sous charge pondérale ou altitude de l'aéronef inférieure ou égale à celles des pistes de l'aéroport considéré),
- que sa vitesse est supérieure à un maximum de vitesse autorisé pour un trajet au roulage entre une aire de parking et une piste d'atterrissage ou de décollage, et - qu'il est en décélération, et lorsqu'une première analyse de la localisation et du cap de l'aéronef par rapport à l'infrastructure aéroportuaire montre :
- que l'aéronef est sur une piste (On RWY=I ), et
- que son cap correspond à celui de la piste où il se trouve. Une phase prédéfinie de vol "Taxi" correspondant à un déplacement au sol, en roulant, entre une aire de parking et une piste de décollage ou d'atterrissage est sélectionnée lorsque les informations provenant des instruments de vol 2 indiquent :
- que l'aéronef est au sol (trains d'atterrissage sortis et sous charge pondérale ou altitude de l'aéronef inférieure ou égale à celles des pistes de l'aéroport considéré), et
- que sa vitesse est inférieure à un maximum de vitesse autorisé pour un trajet entre une aire de parking et une piste d'atterrissage ou de décollage. Une phase prédéfinie de vol "take-Off" correspondant à une fin de décollage, l'aéronef étant en l'air, est sélectionnée lorsque les instruments de vol 2 indiquent que :
- que l'aéronef est en l'air (trains d'atterrissage sans charge pondérale ou altitude de l'aéronef supérieure à celles des pistes de l'aéroport considéré), et - que la vitesse verticale de l'aéronef est positive, et lorsque l'équipement GCAM 6 indique qu'il est en phase de surveillance de tunnel virtuel.
Une phase prédéfinie de vol "Approach" correspondant à un prochain atterrissage, l'aéronef étant en l'air, est sélectionnée lorsque les instruments de vol 2 indiquent que :
- que l'aéronef est en l'air (trains d'atterrissage sans charge pondérale ou altitude de l'aéronef supérieure à celles des pistes de l'aéroport considéré), et - que la vitesse verticale de l'aéronef est négative, et lorsque l'équipement GCAM 6 indique qu'il est en phase de surveillance de tunnel virtuel.
Enfin, une phase prédéfinie de vol dite "non-reconnue" est sélectionnée par défaut, au cas où aucune des phases de vol prédéfinies précédentes n'a pu être reconnue.
L'ensemble des critères de sélection des phases prédéfinies de vol est résumé dans le tableau de la figure 6
Les scénarii d'incursion de piste ou de risque d'incursion de piste pris en considération sont :
- l'entrée au roulage sur un début de piste ("Entering Runway" en langage anglo-saxon),
- l'entrée au roulage sur une fin de piste vue d'un décollage à l'opposé de la piste ("Wrong Heading for Take-off" en langage anglo-saxon), - l'entrée au roulage sur une piste, à un niveau intermédiaire,
("Entering Runway Intermediate" en langage anglo-saxon),
- l'approche au roulage d'un début de piste ("Approaching Runway" en langage anglo-saxon),
- l'approche au roulage, de la partie intermédiaire d'une piste ("Approaching Runway Intermediate" en langage anglo-saxon),
- l'approche au roulage, d'un croisement de pistes ("Approaching Runway Intersection" en langage anglo-saxon),
- l'approche au roulage, d'une fin de piste ("Approaching Runway End" en langage anglo-saxon), - l'approche au roulage, d'une porte d'embarquement ("Approaching Gâte" en langage anglo-saxon),
- une vitesse de roulage trop élevée pouvant correspondre à une tentative de décollage en dehors d'une piste ("Too-High Speed" en langage anglo-saxon).
A ces scénarii d'incursion de piste s'ajoute deux scénarii assimilés, propres à l'équipement GCAM 6 justifiant la prise en considération des phases prédéfinies de vol "Take-Off" et "Approach", et conduisant à rémission d'une alerte de proximité d'aéroport ou de proximité de piste alors que l'aéronef est en vol, en approche pour un atterrissage.
Pour le type prédéfini de phase de vol correspondant à un atterrissage ("Landing"), les scénarii pris en compte sont l'approche d'un croisement de pistes en roulant au sol et l'approche d'une fin de piste en roulant au sol. Pour le type prédéfini de phase de vol correspondant à la partie du décollage où l'aéronef roule sur la piste en accélérant jusqu'à atteindre la vitesse de sustentation ("Roll-Out"), les scénarii pris en compte sont l'approche d'un croisement de pistes en roulant au sol et l'approche d'une fin de piste en roulant au sol. Pour le type prédéfini de phase de vol correspondant à un déplacement au sol, en roulant, entre une aire de parking et une piste de décollage ou d'atterrissage ("Taxi"), les scénarii pris en compte sont :
- l'entrée en roulant au sol sur un début de piste,
- l'entrée en roulant au sol sur une fin de piste en vue d'un décollage,
- l'entrée en roulant au sol sur une piste, à un niveau intermédiaire,
- l'approche d'un début de piste en roulant au sol,
- l'approche de la partie intermédiaire d'une piste en roulant au sol, - l'approche d'un croisement de pistes en roulant au sol,
- l'approche d'une porte d'embarquement en roulant au sol, et
- une vitesse de roulement au sol trop élevée.
Lorsque aucun type de phase de vol prédéfini n'est reconnu, le dispositif ne tient compte d'aucun scénario et n'émet aucune alerte ou alarme Les divers scénarii d'incursion de piste pris en compte en fonction de chaque type prédéfini de phase de vol sont récapitulés dans le tableau de la figure 7.
La prise en compte d'un scénario d'incursion, en roulant, en début de piste ("Entering Runway"), consiste à comparer la position de l'aéronef donnée par le dispositif de localisation 3 avec celles des entrées des différentes pistes de l'infrastructure de l'aéroport où l'aéronef est sensé se déplacer au sol, tirées de la banque de données aéroports 10, en vérifiant s'il existe au moins une piste RWY satisfaisant le critère d'occupation d'entrée de piste :
DRWY | < EPE + Max{ALR, AWS) + 0,5RW
Figure imgf000026_0001
La vérification de ce critère d'occupation d'entrée de piste permet de s'assurer, comme le montre la figure 8, que l'aéronef est à l'intérieur d'une surface rectangulaire centrée sur le début de piste avec pour longueur, dans l'axe de piste, le double de la somme de la marge d'incertitude EPE du dispositif de localisation 3 et du déport longitudinale ALR de l'aéronef, et pour largeur, perpendiculairement à l'axe de la piste, le double de la somme de la marge d'incertitude EPE du dispositif de localisation 3 et du maximum du déport longitudinal ALR ou de l'envergure AWS de l'aéronef. Les dimensions de cette surface sont adaptées au fait que l'aéronef peut aborder latéralement l'entrée de piste sous un large éventail de directions.
Une vérification de ce critère d'occupation d'entrée de piste confirme la vraisemblance d'une incursion sur un début de piste et conduit à l'émission, en cockpit, après un délai de confirmation, par exemple une seconde, d'une alarme d'entrée de piste ("entering runway") par les émetteurs d'alarme 4, 5. Cette alarme est répétée périodiquement par exemple, toutes les secondes, tant que l'une des conditions suivantes n'est pas remplie : LRWY > RPL 12 ou
DRWY > RTD 12 ou
GS < 33% xTSL ou
GS > \33% xTSL
RPL étant une valeur par défaut, de distance extérieure de protection de la piste dans le sens de sa longueur, RTD étant une valeur par défaut, d'un espacement de protection minimum entre une piste et une bretelle d'accès la longeant, GS étant la vitesse de roulage au sol,
TSL étant la vitesse maximale de roulage autorisée en dehors d'un décollage ou d'un atterrissage. La satisfaction de l'une des deux premières conditions montre que l'aéronef a quitté le voisinage de la piste. Celle de la troisième condition montre que l'aéronef est au roulage et celle de la quatrième condition montre que l'aéronef est au décollage.
Une fois, l'une de ces conditions remplies, l'alarme d'incursion en entrée de piste est provisoirement supprimée pour l'être définitivement au bout de 2 secondes lorsque l'une des conditions précédentes continue à être vérifiée.
La prise en compte d'un scénario d'incursion en roulant, en fin de piste et avec une mauvaise orientation au décollage ("Wrong heading for take-off") consiste, à appliquer le critère d'occupation d'entrée de piste et à le compléter lorsqu'il est vérifié par une comparaison des caps vrais de l'aéronef et de la piste. Si le cap vrai de l'aéronef donné par ses instruments de vol 2 diffère de plus de 120 degrés de celui de la piste considérée, tiré de la base de données aéroports 10, le scénario d'incursion en roulant, en fin de piste avec une mauvaise orientation au décollage est admis comme vraisemblable et une alarme de mauvais cap au décollage ("Wrong heading for take-off') est émise en cockpit après un délai de confirmation, par exemple une seconde, par les émetteurs d'alarme 4, 5. Cette alarme est répétée périodiquement par exemple, toutes les secondes, tant que le cap vrai de l'aéronef diffère de plus de 60 degrés de celui de la piste considérée. Elle est définitivement supprimée au bout de 2 secondes lorsque le cap vrai de l'aéronef continue à ne pas différer de plus de 60 degrés de celui de la piste considérée. La figure 9 montre les deux cas possibles de présentation d'un aéronef par rapport à une bande de terrain utilisée au décollage et à l'atterrissage dans les deux sens, l'un des sens étant attribué à une piste 22 et l'autre à une piste 23. Dans le cas de l'aéronef 25 qui aborde l'entrée de la piste 22 sans lui tourner le dos, 90 degrés au plus par rapport à sa direction, l'alarme ne se déclenche pas. Dans le cas de l'aéronef 26 qui aborde l'entrée de la piste 23 en lui tournant pratiquement le dos, plus de 120° par rapport à sa direction, l'alarme se déclenche.
La prise en compte d'un scénario d'incursion, en roulant, dans la partie intermédiaire d'une piste ("Entering runway intermediate") reprend le critère de présence sur piste employé lors de la première analyse de situation :
DRWY < EPE + ALR + 0,5 x RW RWY et
- EPE < LRfvr < EPE + RLRfvr
Si l'une au moins des pistes de l'aéroport dans l'infrastructure duquel l'aéronef est supposé roulé, vérifie ce critère, un scénario d'incursion de piste en partie intermédiaire est supposé vraisemblable et conduit, après un délai de confirmation, par exemple de une seconde, à l'émission en cockpit, par les émetteurs d'alarme 4, 5, d'une alarme d'incursion sur une partie intermédiaire de piste ("Entering runway intermediate"). Cette alarme d'incursion en partie intermédiaire de piste est répétée périodiquement, toutes les secondes, tant que l'une des conditions suivantes n'est pas remplie : RWY ^* ^^RWY ~^~ "-L +-1 1 2 OU
LRWY < -RPL/2 ou
Figure imgf000029_0001
ou
GS < 33% xTSL ou
GS > \33% xTSL
supprimée provisoirement dès que l'une de ces conditions est remplie et supprimée définitivement au bout de 2 secondes lorsque l'une des conditions reste toujours remplie.
La prise en compte d'un scénario de risque d'incursion de piste par approche d'un début de piste en roulant au sol ("Approaching runway"), consiste à comparer la position prévisible à court terme de l'aéronef déduite de la position et de la vitesse de roulage au sol de l'aéronef données par le dispositif de localisation 3 et par les instruments de vol 2 avec les emplacements des entrées des différentes pistes de l'infrastructure de l'aéroport où l'aéronef est sensé se déplacer au sol tirés de la base de données aéroports 10, en vérifiant s'il existe au moins une piste RWY satisfaisant le critère :
DRWY | < EPE + Max{RDT 12; ARD x GS m ) + ALR + 0,5RW
LRWY | < EPE + Max{RPL 12; ARD x GS ^ )
ARD étant un délai défini par la relation :
ARD = Max{RDT; RPL) I TSL + ARM ARM étant un délai de réaction laissé à l'équipage de l'aéronef,
GSχE est la composante de vitesse au roulage de l'aéronef perpendiculaire à l'axe de la piste et en rapprochement de cette dernière, et GSχR est la composante de vitesse au roulage de l'aéronef parallèle à l'axe de la piste, dans le sens de cette dernière. La figure 10 illustre la définition des composantes GSXE et GSXR de vitesse au roulage de l'aéronef. La figure 11 montre que la vérification de ce critère permet de s'assurer que l'aéronef va pénétrer, à court terme, s'il ne modifie pas son mouvement, à l'intérieur d'une surface rectangulaire centrée sur le début de piste avec pour longueur, dans l'axe de la piste, le double de la somme de la marge d'incertitude EPE du dispositif de localisation 3 et du maximum de la moitié d'une distance extérieure de protection par défaut RPL des extrémités de piste suivant l'axe de piste et de la distance de parcours prévisible de l'aéronef parallèlement à l'axe de piste, et pour largeur, perpendiculairement à l'axe de la piste, le double de la somme de la marge d'incertitude EPE du dispositif de localisation 3, du déport longitudinal ALR de l'aéronef et du maximum de la moitié de l'espacement de protection minimum par défaut RTD de la piste par rapport aux bretelles d'accès la longeant et de la distance de parcours prévisible de l'aéronef en direction de la piste.
Si l'une au moins des pistes de l'aéroport dans l'infrastructure duquel l'aéronef est supposé roulé, vérifie ce critère, un scénario de risque d'incursion sur une piste par approche d'un début de piste est supposé vraisemblable et conduit, après un délai de confirmation, par exemple une seconde, à l'émission en cockpit, par les émetteurs d'alarme 4, 5, d'une alerte de risque d'incursion sur une entrée de piste ("Approaching runway"). Cette alarme d'approche d'un début de piste est répétée périodiquement, toutes les secondes, tant que l'une des conditions suivantes n'est pas remplie :
-^1R WY > RPL + EPE
OU
^RWY > RTD ou
GS < 33%xTSL ou
GS > \33%xTSL
supprimée provisoirement lorsque l'une de ces conditions est remplie et supprimée définitivement au bout de 2 secondes lorsque l'une de ces conditions continue à être vérifiée. La prise en compte du scénario de risque d'incursion de piste par approche de la partie intermédiaire d'une piste en roulant au sol ("Approaching runway intermediate") consiste à comparer la position prévisible à court terme de l'aéronef déduite de la position et de la vitesse de roulage au sol de l'aéronef données par le dispositif de localisation 3 et par les instruments de vol 2 avec les emplacements des différentes pistes de l'infrastructure de l'aéroport où l'aéronef est sensé se déplacer au sol, tirés de la base de données aéroports 10, en tenant compte de l'encombrement de l'aéronef. Cette comparaison s'effectue en vérifiant s'il existe au moins une piste RWY satisfaisant le critère suivant de présence sur une aire de piste :
DRWY < EPE + Max{RDT 12; AID x GS^ ) + ALR + 0,5R W1 RWY
EPE + ALR < LRWY < EPE + RL
AID étant un délai défini par la relation :
AID = RTD I TSL + AIM AIM étant un délai de réaction laissé à l'équipage de l'aéronef.
La figure 12 montre que la vérification de ce critère de présence sur une aire de piste permet de s'assurer que l'aéronef va pénétrer, à court terme, s'il ne modifie pas son mouvement, à l'intérieur d'une surface rectangulaire centrée sur la piste avec, pour longueur dans l'axe de piste, celle RLRWY de la piste augmentée côté entrée de piste, de la marge d'incertitude EPE du dispositif de localisation 3, et, pour largeur perpendiculairement à l'axe de la piste, le double de la somme de la marge d'incertitude EPE du dispositif de localisation 3, du déport longitudinal ALR de l'aéronef et du maximum de la moitié de l'espacement par défaut RTD de la piste par rapport aux bretelles d'accès la longeant et de la distance de parcours prévisible de l'aéronef en direction de la piste.
Si l'une au moins des pistes de l'aéroport dans l'infrastructure duquel l'aéronef est supposé roulé, vérifie ce critère, un scénario de risque d'incursion de piste par approche en partie intermédiaire est supposé vraisemblable et conduit, après un délai de confirmation, par exemple une seconde, à l'émission en cockpit, par les émetteurs d'alarme 4, 5, d'une alerte de risque d'incursion de piste ("Approaching runway intermediate") qui est répétée périodiquement par exemple, toutes les secondes, tant que l'une des conditions suivantes n'est pas remplie :
Figure imgf000032_0001
+ ou
RWY ^ — RPLi — LLPLL ou
Figure imgf000032_0002
ou
GS < 33% xTSL ou
GS > \33%xTSL
supprimée provisoirement lorsque l'une de ces conditions est vérifiée et supprimée définitivement au bout de 2 secondes lorsque l'une de ces conditions reste vérifiée.
La prise en compte d'un scénario de risque d'incursion de piste par approche d'une intersection de pistes ("Approaching runway intersection") consiste à comparer la position actuelle et la position prévisible à court terme de l'aéronef déduites des position et vitesse de roulage au sol de l'aéronef données par le dispositif de localisation 3 et par les instruments de vol 2 avec les emplacements des pistes et les intersections de pistes de l'infrastructure de l'aéroport où l'aéronef est sensé se déplacer au sol, tirés de la base de données aéroport 10, cela en tenant compte de l'encombrement de l'aéronef. Cette comparaison s'effectue en vérifiant que l'aéronef est sur une piste et que sa position prévisible à court terme n'est pas sur ou au-delà d'une intersection de pistes. Elle consiste à reprendre le critère de présence sur piste employé lors de la première analyse de situation (On RWY=I ou 0) :
DRWY < EPE + ALR + 0,5 x RW RWY et
- EPE < LRfvr < EPE + RLRfvr en lui ajoutant le critère supplémentaire suivant testé sur chaque point d'intersection de pistes répertorié dans la base de données aéroport 10 pour l'aéroport concerné :
D1N < GS x RID
DIN étant la distance de l'aéronef à l'intersection de piste,
GS étant la vitesse de l'aéronef au roulage, et
RID un délai de réaction laissé à l'équipage de l'aéronef. La figure 13 montre un scénario de risque d'incursion de piste par approche d'intersection au décollage ou à l'atterrissage. L'aéronef est sur une piste, au décollage ou à l'atterrissage et se rapproche d'une intersection de pistes. Les deux critères précédents vont se trouver vérifiés dès que l'aéronef parvient dans le cercle 35 centré sur l'intersection, de rayon GSxRID. Dès cet instant, un scénario de risque d'incursion de piste par approche d'une intersection de pistes est supposé vraisemblable et conduit, après un délai de confirmation, par exemple une seconde, à l'émission en cockpit, par les émetteurs d'alarme 4, 5, d'une alerte de risque d'incursion de piste ("Approaching runway intersection") qui est répétée périodiquement par exemple, toutes les secondes, tant que l'une des conditions suivantes n'est pas remplie :
DRWY > EPE + ALR + 0,5 x RWRWY ou
RWY ^ — EPE ou
LRwr > EPE + RLRwr ou
D1N > 2 X GS X RID ou
GS < 33%x TSL ou GS > \33%x TSL supprimée provisoirement lorsque l'une de ces conditions est vérifiée et supprimée définitivement au bout de 2 secondes lorsque l'une de ces conditions reste toujours vérifiée.
Un scénario de risque d'incursion de piste par dépassement d'une fin de piste en roulant au sol peut couvrir deux situations : une première situation correspondant à un aéronef roulant sur une piste dans l'axe, avec une décélération insuffisante pour lui permettre d'atteindre une vitesse suffisamment faible en fin de piste et une deuxième situation correspondant à un aéronef roulant sur une piste pour la libérer le plus vite possible et ayant une vitesse de roulage élevée à proximité de la fin de la piste. Sa prise en compte n'a lieu que pour un aéronef roulant dans l'axe de piste en étant soit en phase de décélération, soit à proximité de la fin de piste. Elle consiste : - à déduire du critère de présence sur piste (On RWY= 1 ou 0) employé dans la première analyse :
DRWY < EPE + 0,5RW RWY
EPE < LRWY < EPE + RLRWY la localisation de l'aéronef sur une ou plusieurs pistes,
- à compléter ce critère de présence sur piste par un critère de parcours de piste consistant à ne retenir parmi les pistes satisfaisant au critère de présence sur piste que celle dont l'orientation est la plus proche du cap vrai de l'aéronef, le cap vrai et l'orientation de la piste sélectionnée ne devant pas différer de plus ± 60 degrés,
- à poursuivre par un alternat de deux critères : un premier critère de décélération insuffisante consistant dans la satisfaction du jeu de conditions :
GS > \33%TSL μ < 0
Figure imgf000034_0001
μ étant l'accélération du roulage au sol de l'aéronef, et dB une distance de freinage répondant à la relation de définition :
Figure imgf000034_0002
les sens des vitesses étant comptés négativement du fait que le vecteur piste est orienté à l'inverse de l'habitude avec pour origine la fin de piste (figure 14), MB étant une marge de distance de freinage correspondant à la distance qui est estimée nécessaire à l'aéronef pour s'arrêter lorsqu'il roule à la vitesse maximum de roulage autorisée TSL. ou un deuxième critère de roulage sur une piste constitué de deux jeux de conditions dont l'un au moins doit être satisfait,
• un premier jeu de conditions signifiant que l'aéronef est à une distance de la fin de piste inférieure à la marge de freinage MB :
GS < \33%TSL
"RWY < EPE + M
OU un deuxième jeu de conditions signifiant que l'aéronef est au roulage en accélération bien que proche de la fin de piste :
GS < \33%TSL LRwr < EPE + 2MB
Dès que les critères de présence sur piste et de parcours de piste ainsi qu'un critère de décélération insuffisante ou de roulage à proximité de la fin de piste sont satisfaits, un scénario de risque d'incursion de piste par dépassement d'une fin de piste est supposé vraisemblable et conduit, après un délai de confirmation, par exemple 2 secondes, à l'émission en cockpit, par les émetteurs d'alarme 4, 5, d'une alerte d'approche de fin de piste ("Approaching runway end") qui est répétée périodiquement par exemple, toutes les secondes, et maintenue jusqu'à ce que l'un des critères qui en sont à l'origine ne soit plus vérifié pendant au moins 4 secondes d'affilé. La prise en compte d'un scénario de risque d'incursion de piste par approche d'une porte d'embarquement ("Approaching gâte") consiste à comparer la position de l'aéronef donnée par le dispositif de localisation 3 avec les emplacements des pistes et des portes d'embarquement de l'aéroport où l'aéronef est sensé se déplacer au sol, tirés de la base de données aéroports 10 pour s'assurer que l'aéronef n'est pas sur une piste mais au voisinage des portes d'embarquement. Cette comparaison consiste à vérifier que l'ensemble des distances de l'aéronef par rapport aux pistes de l'aéroport satisfont : - un premier critère de localisation hors des pistes et de leurs voisinages consistant en l'une des conditions suivantes à respecter pour l'ensemble des pistes de l'aéroport concerné :
LRWY > RLRWY + RPL ou
OU
Figure imgf000036_0001
et
- un deuxième critère signifiant que l'aéronef est à portée des portes d'embarquement sans les avoir accostées consistant dans la condition : DGARP < 500m
DGARP étant la distance à l'aéronef de la porte d'embarquement la plus proche.
La figure 15 montre un scénario de risque d'incursion de piste par approche de porte d'embarquement ("approaching gâte"). L'aéronef est sur une aire de circulation en dehors des pistes et de leurs voisinages immédiats, et s'approche de portes d'embarquement. Dès que le critère de localisation hors des pistes et le critère de proximité de portes d'embarquement sont vérifiés sur un certain délai de confirmation, par exemple une seconde, le scénario de risque d'incursion de piste par approche de portes d'embarquement est supposé vraisemblable et conduit à rémission en cockpit, par les émetteurs d'alarme 4, 5, d'une alerte de proximité de porte d'embarquement ("Approaching gâte") qui est répétée périodiquement par exemple, toutes les secondes, tant que l'une des conditions suivantes n'est pas remplie :
33% x TSL < GS < 133% x TSL ou
DGARP < EPE + 2 X ALR + 3OWI OU
DGjgp > 500»i pendant au moins 3 secondes.
En plus, lors de la confirmation d'un scénario de risque d'incursion de piste par approche d'une porte d'embarquement, le dispositif d'alerte et d'alarme d'incursion de piste signale la direction par rapport à l'aéronef, de la porte d'embarquement la plus proche. Pour ce faire, comme montré à la figure 16, la rosé des caps de l'aéronef est partagée en quatre secteurs : un secteur avant, un secteur droit et un secteur gauche, chacun de 60° d'ouverture, complétés par un secteur arrière aveugle de 180°. La porte d'embarquement la plus proche est sélectionnée parmi les portes d'embarquement référencées dans la base de données aéroports 10 sur un critère de distance minimale par rapport à l'aéronef puis située par rapport aux secteurs de la rosé des caps de l'aéronef pour préciser l'alerte de proximité de porte d'embarquement ("Approaching gâte") par une alerte complémentaire sur la direction de la porte d'embarquement la plus proche telle que : porte d'embarquement la plus proche devant ("Nearest gâte ahead"), porte d'embarquement la plus proche sur la gauche ("Nearest gâte on left") ou porte d'embarquement la plus proche sur la droite "Nearest gâte on right"), l'alerte complémentaire pouvant être substituée à l'alerte générale de proximité de porte d'embarquement.
La prise en compte d'un scénario de risque d'incursion de piste par tentative de décollage en dehors d'une piste ("Too high speed") consiste à appliquer deux critères : - un critère signifiant que l'aéronef se prépare au décollage :
- information régime moteur décollage donnée par les instruments de vol 2, et - information volets sortis donnée par les instruments de vol 2. et - le critère de présence hors pistes ( on RWY=O, opposé au critère de présence sur une piste On RWY=I ) consistant dans la réalisation de l'une des conditions pour toutes les pistes de l'aéroport considéré :
DRWY > EPE + ALR + 0,5X RW1 RWY
OU
RWY ^ — EPE ou LRwr > EPE + RLRwr
Dès que le critère de préparation au décollage et le critère de présence hors pistes sont vérifiés sur un délai de confirmation, par exemple 3 secondes, le scénario de risque d'incursion de piste par tentative de décollage est supposé vraisemblable et conduit à l'émission d'une alarme de vitesse trop élevée ("Too high speed") maintenue tant que l'un des critères de préparation au décollage ou de présence hors pistes n'est pas invalidé pendant un délai d'annulation, par exemple 3 secondes.
En plus des différentes alertes et alarmes spécifiques des incursions de piste pouvant se produire alors que l'aéronef est au roulage au sol, le dispositif d'alerte d'incursion de piste gère deux types d'alertes pour le vol en approche d'un aéroport, concernant des incursions dans l'espace de dégagement immédiat des pistes. Ces alertes basées sur les informations de l'équipement GCAM 6 sont une alerte d'approche d'aéroport ("Approaching airport") et une alerte d'approche de piste ("approaching runway").
L'alerte d'approche d'aéroport est donnée lorsque les instruments de vol 2 de l'aéronef signalent que l'aéronef est en l'air (trains d'atterrissage hors charge pondérale ou altitude supérieure à celles des pistes de l'aéroport considéré) et lorsque l'équipement GCAM 6 signale qu'il est en mode tunnel multiple, c'est-à-dire qu'il surveille que l'aéronef reste à l'intérieur d'un volume virtuel renfermant les trajectoires autorisées pour accéder à plusieurs pistes d'un même aéroport.
L'alerte d'approche de piste est donnée lorsque les instruments de vol de l'aéronef signalent que l'aéronef est en l'air (train d'atterrissage hors charge pondérale ou altitude supérieure à celles des pistes) et lorsque l'équipement GCAM 6 signale qu'il est en mode tunnel unique, c'est-à-dire qu'il surveille que l'aéronef reste à l'intérieur d'un volume virtuel ne renfermant que les trajectoires autorisées pour accéder à une piste déterminée.
La figure 17 illustre une situation d'alerte d'approche d'aéroport, l'aéronef se trouvant en vol dans les tunnels virtuels d'accès à deux pistes voisines.
La figure 18 illustre une situation d'alerte de piste, l'aéronef ayant poursuivi son vol depuis la situation de la figure 17 pour ne plus être que dans le tunnel virtuel d'accès à une unique piste. Les alertes d'approche d'aéroport et d'approche de piste sont émises après un délai de confirmation, par exemple 3 secondes, de l'information signalant l'état en vol de l'aéronef et de l'une des informations : tunnel multiple, tunnel unique et supprimées au bout d'un délai d'annulation, par exemple 3 secondes, de l'une des informations précédentes. Plusieurs scénarii prédéfinis analysés pour une même phase de vol peuvent se révéler être vraisemblables au même instant et justifier les émissions simultanées de plusieurs alertes ou alarmes distinctes. Pour éviter de perturber l'équipage, les alertes ou alarmes sont affectées d'un rang de priorité et seule l'alerte ou alarme dont le rang de priorité est le plus élevé est émise en cockpit. Le tableau de la figure 19 résume les rangs de priorité affectés aux différentes alertes et alarmes, sachant que la priorité est d'autant plus élevée que la note est basse. Ainsi, dans une phase prédéfinie de vol au roulage avant décollage ("Roll-out"), l'alarme d'approche de fin de piste est prioritaire sur l'alerte d'approche d'une intersection de piste. De même, dans une phase prédéfinie de vol au roulage entre une aire de parking et une piste ("Taxi"), l'alarme d'excès de vitesse est prioritaire sur l'alarme de piste à contre-sens qui est elle-même prioritaire sur toutes les autres alertes et alarmes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'alertes et d'alarmes pour signaler les zones de circulation à risque dans une infrastructure aéroportuaire, à l'équipage d'un aéronef pourvu d'instruments de vol (2) renseignant sur la phase de vol dans laquelle est l'aéronef, d'un dispositif de localisation géographique (3) et d'un ou plusieurs émetteurs (4, 5) d'alertes ou alarmes sonores ou visuelles, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes : - sélection (110), à partir des informations fournies par les instruments de vol (2) et, éventuellement, par un équipement de surveillance de collision avec le sol GCAM (6), d'un type de phase de vol parmi un choix limité et préétabli de types prédéfinis de phase de vol,
- sélection (1 11 ), à partir du type retenu de phase de vol, d'un ou plusieurs scenarii d'incursion de piste parmi un ensemble prédéfini de types de scenarii d'incursion de piste,
- analyse (1 12) de la vraisemblance du ou des scenarii d'incursion de piste retenus à partir de la localisation de l'aéronef fournie par le dispositif de localisation (3), par rapport aux structures aéroportuaires répertoriées dans une base des données aéroports (10), et
- détermination (1 13), à partir des scenarii d'incursion de piste considérés comme vraisemblables, des alertes et alarmes à faire émettre par les émetteurs d'alertes et alarmes (4, 5).
2. Dispositif de mise en œuvre du procédé selon la revendication
1 , embarqué à bord d'un aéronef pourvu d'instruments de vol (2) fournissant des informations de vol et d'un dispositif de localisation géographique (3), engendrant des alertes et alarmes signalant des zones de circulation à risque dans une infrastructure aéroportuaire et comportant : - une banque de données cartographiques d'aéroports (10), renfermant un plan de l'infrastructure aéroportuaire et les restrictions de circulation associées,
- un émetteur (4, 5) d'alertes ou alarmes sonores ou visuelles, et - un calculateur (1 1 ) localisant l'aéronef dans l'infrastructure aéroportuaire mémorisé dans la banque de données aéroports (10) à partir d'informations de position délivrées par le dispositif de localisation (3), analysant les risques d'incursion de piste liés à la position de l'aéronef et, éventuellement à son mouvement, et, en cas de détection d'un risque ou d'une intrusion de piste, déterminant l'alerte ou l'alarme convenable et déclenchant son émission par l'émetteur (4, 5) d'alertes et alarmes ; caractérisé en ce que son calculateur (1 1 ) analyse les risques d'incursion de piste en recherchant si la position actuelle de l'aéronef et éventuellement son mouvement répond à un nombre limité de situations spécifiques et prédéfinies d'incursion de piste ou de risque d'incursion de piste au sens large, dites scénarii, choisies en fonction d'un type de phase de vol sélectionné parmi un choix limité et préétabli de types prédéfinis de phase de vol, à partir d'informations de vol fournies par les instruments de vol (2) de l'aéronef.
3. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les types prédéfinis de phase de vol pris en compte sont :
- l'atterrissage,
- le déplacement au sol, en roulant, entre une aire de parking et une piste de décollage ou d'atterrissage,
- la partie du décollage où l'aéronef roule sur la piste en accélérant jusqu'à atteindre la vitesse de sustentation.
4. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les scénarii d'incursion de piste ou de risque d'incursion de piste pris en compte sont : - l'entrée au roulage sur un début de piste,
- l'entrée au roulage en fin de piste en vue d'un décollage à l'opposé de la piste,
- l'entrée au roulage sur une piste, à un niveau intermédiaire,
- l'approche au roulage, d'un début de piste, - l'approche au roulage, de la partie intermédiaire d'une piste,
- l'approche au roulage, d'un croisement de pistes,
- l'approche au roulage, d'une fin de piste,
- l'approche au roulage, d'une porte d'embarquement,
- une vitesse de roulage trop élevée (tentative de décollage en dehors d'une piste).
5. Procédé selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les scénarii pris en compte pour le type prédéfini de phase de vol correspondant à l'atterrissage sont l'approche au roulage, d'un croisement de pistes et l'approche au roulage, d'une fin de piste.
6. Procédé selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les scénarii pris en compte pour le type prédéfini de phase de vol correspondant à la partie du décollage où l'aéronef roule sur la piste en accélérant jusqu'à atteindre la vitesse de sustentation sont l'approche au roulage, d'un croisement de pistes et l'approche au roulage, d'une fin de piste.
7. Procédé selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que, les scénarii pris en compte pour le type prédéfini de phase de vol correspondant à un déplacement au roulage, entre une aire de parking et une piste de décollage ou d'atterrissage sont :
- l'entrée au roulage en début de piste,
- l'entrée au roulage en fin de piste en vue d'un décollage à l'opposé de la piste, - l'entrée au roulage, sur une piste, à un niveau intermédiaire,
- l'approche au roulage, d'un début de piste,
- l'approche au roulage, d'une partie intermédiaire de piste,
- l'approche au roulage, d'un croisement de pistes,
- l'approche au roulage, d'une porte d'embarquement, et - une vitesse de roulage trop élevée.
8. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lorsque aucun type prédéfini de phase de vol n'est reconnu, il n'est tenu compte d'aucun scénario d'incursion de piste et aucune alerte ou alarme n'est émise.
9. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'aéronef est considéré présent sur une piste (ON RWY=I) d'une infrastructure aéroportuaire lorsque la composante DRWγ normale à l'axe de la piste considérée, d'un vecteur joignant l'aéronef au début de l'une des pistes de l'infrastructure aéroportuaire considérée, composante dite distance axiale de l'aéronef par rapport à la piste considérée, est inférieure, en module, à la somme d'une marge d'erreur de position EPE admise pour le dispositif de localisation (3), de la distance ALR longitudinale séparant l'extrémité avant de l'aéronef du point de référence avion utilisé pour ses mesures, par le dispositif de localisation (3), et de la moitié de la largeur de la piste RWRWY considérée, et lorsque la composante LRWγ parallèle à l'axe de la piste considérée du même vecteur, composante dite distance longitudinale de l'aéronef par rapport à la piste considérée, est comprise entre l'opposée de la marge d'erreur -EPE et la somme de la marge d'erreur de position EPE et de la longueur de piste RLRWγ.
DRWY < EPE + ALR + 0,5RW} RWY et
- EPE < LRWY < EPE + RLRWY
10. Procédé selon les revendications 3 et 9, caractérisé en ce que le type prédéfini de phase de vol correspondant à la partie du décollage où l'aéronef roule sur la piste en accélérant jusqu'à atteindre la vitesse de sustentation est sélectionné lorsque les informations provenant des instruments de vol (2) de l'aéronef indiquent :
- que l'aéronef est au sol, - que sa vitesse sol est supérieure à un maximum de vitesse TSL autorisé pour un trajet au roulage entre une aire de parking et une piste d'atterrissage ou de décollage,
- qu'il est en accélération,
- que ses volets sont sortis, et lorsqu'une première analyse de la localisation et du cap de l'aéronef par rapport à l'infrastructure aéroportuaire montre :
- que l'aéronef est sur une piste (ON RWY=I ), et
- que son cap correspond à celui de la piste où il se trouve.
1 1. Procédé selon les revendications 3 et 9, caractérisé en ce que le type prédéfini de phase de vol correspondant à un atterrissage est sélectionné lorsque les informations provenant des instruments de vol (2) de l'aéronef indiquent : - qu'il est au sol,
- que sa vitesse est supérieure à un maximum TSL de vitesse autorisé pour un trajet entre une aire de parking et une piste d'atterrissage ou de décollage, - qu'il est en décélération, et lorsqu'une première analyse de la localisation et du cap de l'aéronef par rapport à l'infrastructure aéroportuaire montre que :
- que l'aéronef est sur une piste (On RWY=I ), et
- que son cap correspond à celui de la piste où il se trouve.
12. Procédé selon les revendications 3 et 9, caractérisé en ce que le type prédéfini de phase de vol correspondant à un déplacement au sol, en roulant, entre une aire de parking et une piste de décollage ou d'atterrissage est sélectionné lorsque les informations provenant des instruments de vol (2) de l'aéronef indiquent :
- qu'il est au sol, et
- que sa vitesse est inférieure à un maximum TSL de vitesse autorisé pour un trajet entre un parking et une piste d'atterrissage ou de décollage.
13. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un scénario d'incursion au roulage, sur un début de piste, est considéré comme vraisemblable lorsque la distance axiale, prise en valeur absolue,
Figure imgf000044_0001
de l'aéronef par rapport l'une des pistes de l'infrastructure aéroportuaire est inférieure à la somme de :
- la marge d'erreur de position EPE du dispositif de localisation
(3),
- du maximum de la distance ALR séparant longitudinalement l'extrémité avant de l'aéronef du point de référence avion utilisé pour ses mesures par le dispositif de localisation (3) et de l'envergure AWS de l'aéronef, et
- de la moitié de la largeur RW de la piste considérée, et lorsque la distance longitudinale, en valeur absolue,
Figure imgf000044_0002
de l'aéronef par rapport à cette même piste, est inférieure à la somme de la marge d'erreur EPE et de la distance ALR séparant longitudinalement l'extrémité avant de l'aéronef du point de référence avion utilisé pour ses mesures par le dispositif de localisation (3) :
DRWY I < EPE + Max(ALR, AWS) + 0,5R W et
Figure imgf000045_0001
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la vraisemblance d'un scénario d'incursion au roulage, sur un début de piste, avérée sur un délai minimum de confirmation, conduit à l'émission d'une alerte d'incursion en début de piste, qui est maintenue tant que l'une des conditions suivantes n'est pas remplie :
> RPL/2
OU
^RWY > RTD /2 ou
GS < 33 % xTSL ou
GS > 133% x TSL
RPL étant une valeur par défaut, de distance extérieure de protection de la piste dans le sens de sa longueur,
RTD étant une valeur par défaut, d'un espacement de protection minimum entre une piste et une bretelle d'accès la longeant,
GS étant la vitesse de roulage au sol,
TSL étant la vitesse maximale de roulage autorisée en dehors d'un décollage ou d'un atterrissage sur un délai minimum d'acquittement.
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que le délai minimum de confirmation est de 1 seconde et le délai minimum d'acquittement de 2 secondes.
16. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un scénario d'incursion au roulage, sur une fin de piste avec une mauvaise orientation au décollage est considéré comme vraisemblable lorsque les conditions du scénario au roulage sur un début de piste sont respectées, le module
Figure imgf000046_0001
de la distance axiale de l'aéronef par rapport l'une des pistes de l'infrastructure aéroportuaire étant inférieure à la somme de :
- la marge d'erreur de position EPE du dispositif de localisation
(3),
- du maximum de la distance ALR séparant l'extrémité avant de l'aéronef du point de référence avion utilisé pour ses mesures par le dispositif de localisation (3) et de l'envergure AWS de l'aéronef, et
- de la moitié de la largeur RW de la piste considérée et le module
Figure imgf000046_0002
de la distance longitudinale de l'aéronef par rapport à cette même piste, étant inférieure à la somme de la marge d'erreur de position EPE de le dispositif de localisation (3) et de la distance ALR séparant longitudinalement l'extrémité avant de l'aéronef du point de référence avion utilisé pour ses mesures par le dispositif de localisation (3) :
DRWY | < EPE + ALR + 0,5R W et
Figure imgf000046_0003
et lorsque que le cap délivré par les instruments de vol (2) de l'aéronef diffère de plus de 120 degrés de celui de la piste considérée.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la vraisemblance d'un scénario d'incursion au roulage, sur une fin de piste avec une mauvaise orientation au décollage, avérée sur un délai minimum de confirmation, conduit à l'émission d'une alerte de mauvaise orientation au décollage, qui est maintenue tant que tant que le cap vrai de l'aéronef diffère de plus de 60 degrés de celui de la piste considérée pendant un délai minimum d'acquittement.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que le délai minimum de confirmation est de 1 seconde et le délai minimum d'acquittement de 2 secondes.
19. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un scénario d'incursion, au roulage, sur la partie intermédiaire d'une piste est considéré comme vraisemblable lorsque la distance axiale, prise en valeur absolue,
Figure imgf000047_0001
\ de l'aéronef par rapport à une piste de l'infrastructure aéroportuaire est inférieure à la somme de : - la marge d'erreur de position EPE du dispositif de localisation
(3),
- de la distance ALR séparant l'extrémité avant de l'aéronef du point de référence avion utilisé pour ses mesures par le dispositif de localisation (3), et - de la moitié de la largeur de la piste RWRWγ considérée et lorsque la distance longitudinale LRWγ de l'aéronef par rapport à la piste considérée est comprise entre l'opposé -EPE de la marge d'erreur du dispositif de localisation (3) et la somme de la marge d'erreur de position EPE et de la longueur de piste RLRWγ.
DRWY < EPE + ALR + 0,5RW} RWY et
- EPE < LRWY < EPE + RLRWY
20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que la vraisemblance d'un scénario d'incursion au roulage, sur la partie intermédiaire d'une piste, avérée sur un délai minimum de confirmation, conduit à l'émission d'une alerte d'incursion en partie intermédiaire de piste, qui est maintenue tant que l'une des conditions suivantes n'est pas remplie : RWY ^* ^^RWY ~^~ "-L +-1 1 2 OU
LRWY < -RPL/2 ou
Figure imgf000048_0001
ou
GS < 33% xTSL ou
GS > \33% xTSL
RPL étant une valeur par défaut, de distance extérieure de protection de la piste dans le sens de sa longueur, RTD étant une valeur par défaut, d'un espacement de protection minimum entre une piste et une bretelle d'accès la longeant, GS étant la vitesse de roulage au sol,
TSL étant la vitesse maximale de roulage autorisée en dehors d'un décollage ou d'un atterrissage sur un délai minimum d'acquittement.
21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que le délai minimum de confirmation est de 1 seconde et le délai minimum d'acquittement de 2 secondes.
22. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un scénario de risque d'incursion de piste par approche au roulage, d'une entrée de piste est considéré comme vraisemblable lorsque la distance axiale DRWγ et la distance longitudinale LRWγ de l'aéronef par rapport à une piste vérifient les inégalités :
DRWY | < EPE + Max{RTD 12; ARD x GS ^ ) + ALR + 0,5R W et
LRWY | < EPE + Max{RPL 12; ARD x GS m )
dans lesquelles : RDT est une valeur par défaut d'une distance d'espacement entre la piste et une bretelle d'accès la longeant, ADT est un délai défini par la relation :
ARD = Max(RTD; RPL)I TSL + ARM
RPL étant une distance extérieure de protection de la piste, TSL étant une limite supérieure de vitesse autorisée de roulage, et ARM un délai de réaction laissé à l'équipage de l'aéronef, GSχE est la composante de vitesse au roulage de l'aéronef perpendiculaire à l'axe de la piste, et
GSχR est la composante de vitesse au roulage de l'aéronef parallèle à l'axe de la piste.
23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que la vraisemblance d'un scénario de risque d'incursion de piste par approche au roulage, d'une entrée de piste, avérée sur un délai minimum de confirmation, conduit à l'émission d'une alerte d'approche d'entrée de piste, qui est maintenue tant que l'une des conditions suivantes n'est pas remplie :
Figure imgf000049_0001
ou
GS < 33% xTSL ou
GS > \33% xTSL
RPL étant une valeur par défaut, de distance extérieure de protection de la piste dans le sens de sa longueur,
RTD étant une valeur par défaut, d'un espacement de protection minimum entre une piste et une bretelle d'accès la longeant, GS étant la vitesse de roulage au sol,
TSL étant la vitesse maximale de roulage autorisée en dehors d'un décollage ou d'un atterrissage sur un délai minimum d'acquittement.
24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que le délai minimum de confirmation est de 1 seconde et le délai minimum d'acquittement de 2 secondes.
25. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un scénario de risque d'incursion de piste par approche au roulage, d'une partie intermédiaire d'une piste est considéré comme vraisemblable lorsque la distance axiale DRWγ et la distance axiale LRWγ de l'aéronef par rapport à une piste vérifient les inégalités :
DRWY | < EPE + Max(RTD / 2 ; AIDx GS^ ) + ALR + 0,5R W et
- EPE < LRWY < RL
dans lesquelles : AID est un délai défini par la relation :
AID = RTD I TSL + AIM
AIM étant un délai de réaction laissé à l'équipage de l'aéronef.
26. Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce que la vraisemblance d'un scénario de risque d'incursion de piste par approche au roulage, d'une partie intermédiaire d'une piste, avérée sur un délai minimum de confirmation, conduit à l'émission d'une alerte d'approche de partie intermédiaire de piste, qui est maintenue tant que l'une des conditions suivantes n'est pas remplie : RWY ^* ^^RWY ~^~ "* - '" ~^~ RPL OU
RWY ^ — RPL — EPE ou
Figure imgf000051_0001
ou
GS < 33% xTSL ou GS > \33%xTSL
RPL étant une valeur par défaut, de distance extérieure de protection de la piste dans le sens de sa longueur, RTD étant une valeur par défaut, d'un espacement de protection minimum entre une piste et une bretelle d'accès la longeant, GS étant la vitesse de roulage au sol,
TSL étant la vitesse maximale de roulage autorisée en dehors d'un décollage ou d'un atterrissage sur un délai minimum d'acquittement.
27. Procédé selon la revendication 26, caractérisé en ce que le délai minimum de confirmation est de 1 seconde et le délai minimum d'acquittement de 2 secondes.
28. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un scénario de risque d'incursion de piste par approche au roulage d'une intersection de pistes est considéré comme vraisemblable lorsque la distance DIN de l'aéronef par rapport à une intersection de pistes vérifie les inégalités :
DRWY | < EPE + ALR + 0,5R W et
- EPE < LRWY < EPE + RL et
D1N < GS x RID
GS étant la vitesse de l'aéronef au roulage, et RID un délai de réaction laissé à l'équipage de l'aéronef.
29. Procédé selon la revendication 28, caractérisé en ce que la vraisemblance d'un scénario de risque d'incursion de piste par approche au roulage, d'une intersection de pistes, avérée sur un délai minimum de confirmation, conduit à l'émission d'une alerte d'approche d'intersection de pistes, qui est maintenue tant que l'une des conditions suivantes n'est pas remplie :
DRWY > EPE + ALR + 0,5 x RWRWY ou
LRWY < -EPE ou
LRWY > EPE + RLRWY ou
D1N > 2 X GS X RID ou
GS < 33%x TSL ou
GS > \33%x TSL
RPL étant une valeur par défaut, de distance extérieure de protection de la piste dans le sens de sa longueur,
RTD étant une valeur par défaut, d'un espacement de protection minimum entre une piste et une bretelle d'accès la longeant,
GS étant la vitesse de roulage au sol,
TSL étant la vitesse maximale de roulage autorisée en dehors d'un décollage ou d'un atterrissage sur un délai minimum d'acquittement.
30. Procédé selon la revendication 29, caractérisé en ce que le délai minimum de confirmation est de 1 seconde et le délai minimum d'acquittement de 1 seconde.
31. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un scénario de risque d'incursion de piste par approche au roulage d'une fin de piste est considéré comme vraisemblable lorsque les critères suivants sont vérifiés : - un premier critère de présence sur piste signifiant que l'aéronef est sur la piste, constitué des conditions suivantes :
Figure imgf000053_0001
et
EPE < LRWY < EPE + RL
- un deuxième critère de parcours de piste consistant à ne retenir parmi les pistes satisfaisant au critère de présence sur piste que celle dont l'orientation est la plus proche du cap vrai de l'aéronef, le cap vrai et l'orientation de la piste sélectionnée ne devant pas différer de plus ± 60 degrés, et - un alternat de deux critères : soit un critère de décélération insuffisante consistant dans la satisfaction du jeu de conditions :
GS > \33%TSL μ < 0
Figure imgf000053_0002
μ étant l'accélération du roulage au sol de l'aéronef, et dβ une distance de freinage répondant à la relation de définition :
Figure imgf000053_0003
les sens des vitesses étant comptés négativement du fait que le vecteur piste est orienté à l'inverse de l'habitude avec pour origine la fin de piste (figure 14), MB étant une marge de distance de freinage correspondant à la distance qui est estimée nécessaire à l'aéronef pour s'arrêter lorsqu'il roule à la vitesse maximum de roulage autorisée TSL.
soit un critère de roulage sur une piste constitué de deux jeux de conditions dont l'un au moins doit être satisfait,
• un premier jeu de conditions signifiant que l'aéronef est à une distance de la fin de piste inférieure à la marge de freinage MB :
GS < \33%TSL
"RWY < EPE + M
OU un deuxième jeu de conditions signifiant que l'aéronef est au roulage en accélération bien que proche de la fin de piste :
GS < \33%TSL LRwr < EPE + 2M1
32. Procédé selon la revendication 31 , caractérisé en ce que la vraisemblance d'un scénario de risque d'incursion de piste par approche au roulage, d'une fin de piste, avérée sur un délai minimum de confirmation, conduit à l'émission d'une alarme de fin de piste, qui est maintenue pendant un délai minimum d'acquittement au cours duquel les critères de vraisemblance ne doivent plus être vérifiés.
33. Procédé selon la revendication 32, caractérisé en ce que le délai minimum de confirmation et le délai minimum d'acquittement sont de 3 secondes.
34. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un scénario de risque d'incursion de piste par approche au roulage, d'une porte d'embarquement est considéré comme vraisemblable lorsque les critères suivants sont vérifiés : - un premier critère signifiant que l'aéronef n'est pas sur une aire de piste de l'infrastructure aéroportuaire, constitué du jeu de conditions dont l'une d'entre elles ne doit pas être respectée :
LRWY < RL + RPL ou
Figure imgf000055_0001
RPL étant une marge de protection en longueur de la piste considérée, et
- un deuxième critère signifiant que l'aéronef est à portée des portes d'embarquement sans les avoir accoster, constitué de la condition :
DGARP < 500m
DGARP étant la distance à l'aéronef de l'une quelconque des portes d'embarquement.
35. Procédé selon la revendication 34, caractérisé en ce que la vraisemblance d'un scénario de risque d'incursion de piste par approche au roulage, d'une porte d'embarquement, avérée sur un délai minimum de confirmation, conduit à l'émission d'une alerte d'approche de porte d'embarquement, qui est maintenue tant que l'une des conditions suivantes n'est pas remplie :
33% x TSL < GS < 133% x TSL ou
DGxSP < EPE + 2 x ALR + 30m ou
DGx^, > 500m
GS étant la vitesse de roulage au sol,
TSL étant la vitesse maximale de roulage autorisée en dehors d'un décollage ou d'un atterrissage sur un délai minimum d'acquittement.
36. Procédé selon la revendication 35, caractérisé en ce que le délai minimum de confirmation est de 1 seconde et le délai minimum d'acquittement de 3 secondes.
37. Procédé selon la revendication 34, caractérisé en ce que lorsqu'un scénario de risque d'incursion de piste par approche au roulage, d'une porte d'embarquement est considéré comme vraisemblable, la direction de la porte d'embarquement la plus proche est située par rapport à des secteurs angulaires découpés dans la rosé des caps de l'aéronef et en ce que le secteur concerné est mentionné dans l'alerte de proximité de porte d'embarquement.
38. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un scénario de risque d'incursion de piste par tentative de décollage en dehors d'une piste est considéré comme vraisemblable lorsque les critères suivants sont vérifiés :
- un critère signifiant que l'aéronef se prépare au décollage : - information régime moteur décollage donnée par les instruments de vol 2, et - information volets sortis donnée par les instruments de vol 2, et
- un critère signifiant que l'aéronef n'est pas sur une piste, constitué du jeu de conditions dont l'une d'entre elles ne doit pas être respectée :
Figure imgf000056_0001
OU
L < -RPL
RWY OU
Figure imgf000056_0002
RPL étant une marge de protection en longueur de la piste considérée.
39. Procédé selon la revendication 38, caractérisé en ce que la vraisemblance d'un scénario d'incursion de piste par tentative de décollage en dehors d'une piste, avérée sur un délai minimum de confirmation, conduit à l'émission d'une alarme de vitesse excessive, qui est maintenue pendant un délai minimum d'acquittement au cours duquel les critères de vraisemblance ne doivent plus être vérifiés.
40. Procédé selon la revendication 39, caractérisé en ce que le délai minimum de confirmation et le délai minimum d'acquittement sont de 3 secondes.
41. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les différentes alertes et alarmes adaptées aux différents scénarii d'incursion de piste sont associées à des niveaux de priorités permettant, lors de la détection simultanée de plusieurs scénarii d'incursion ou de risque d'incursion méritant plusieurs alarmes, de ne faire émettre par l'émetteur d'alertes ou d'alarmes (4, 5) que l'alerte ou l'alarme considérée comme la plus importante.
42. Dispositif selon la revendication 2, embarqué à bord d'un aéronef équipé d'un équipement GCAM de prévention de collision avec le sol surveillant la trajectoire en vol de l'aéronef pour signaler à l'équipage de l'aéronef tout écart par rapport aux trajectoires autorisées pour accéder aux pistes d'une infrastructure aéroportuaire dans un mode de fonctionnement tunnel multiple ou par rapport aux trajectoires autorisées pour accéder à une piste déterminée d'une infrastructure aéroportuaire dans un mode de fonctionnement tunnel unique, caractérisé en ce que son calculateur (11 ) déclenche l'émission, par l'émetteur (4, 5) d'alertes et d'alarmes, d'une alerte de proximité d'aéroport lorsque l'équipement de prévention des collisions avec le sol est en mode de fonctionnement tunnel multiple et d'une alerte de proximité de piste lorsque l'équipement de prévention des collisions avec le sol est en mode de fonctionnement tunnel unique.
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