WO2016162297A1 - Dispositif, système et procédé d'aide au roulage au sol d'un aéronef - Google Patents

Dispositif, système et procédé d'aide au roulage au sol d'un aéronef Download PDF

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WO2016162297A1
WO2016162297A1 PCT/EP2016/057316 EP2016057316W WO2016162297A1 WO 2016162297 A1 WO2016162297 A1 WO 2016162297A1 EP 2016057316 W EP2016057316 W EP 2016057316W WO 2016162297 A1 WO2016162297 A1 WO 2016162297A1
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WO
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aircraft
vehicle
situation
unit
predicted
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PCT/EP2016/057316
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English (en)
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Pierre Scacchi
Thibault LEFEZ
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Airbus Operations (S.A.S.)
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C23/00—Combined instruments indicating more than one navigational value, e.g. for aircraft; Combined measuring devices for measuring two or more variables of movement, e.g. distance, speed or acceleration
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
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    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/0004—Transmission of traffic-related information to or from an aircraft
    • G08G5/0008—Transmission of traffic-related information to or from an aircraft with other aircraft
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    • 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
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device, a system and a method for assisting the taxiing of an aircraft, as well as to an aircraft comprising such a device and / or such a system for assisting taxiing. ground.
  • Aircraft in particular passenger aircraft, are required to taxi on airport surfaces. Taxiing generally takes place between a passenger boarding gate and a runway (or landing) and vice versa. For this, the pilot of the aircraft must maneuver it on the airport surface. In particular, the pilot must pay attention that the aircraft, particularly the extreme parts of it such as the wings, does not come into contact with another vehicle on the surface of the airport. Such another vehicle may correspond to another aircraft or to a service vehicle, for example a passenger transport bus, a refueling truck, a luggage transport cart, etc. To assist the pilot in this task, some aircraft, especially large aircraft, are provided with a camera and a screen in the cockpit to display images captured by the camera.
  • the camera is usually placed on the dagger, which provides images of the top of the fuselage, as well as the environment of the aircraft. These images help the pilot to maneuver the aircraft.
  • Document EPO.980.828 describes a system for assisting the taxiing of an aircraft comprising such cameras.
  • the images from the camera generally allow only a limited view of the environment of the aircraft, which does not allow to see vehicles located outside the field of the camera.
  • the images from the camera have limited value in case of adverse weather conditions, for example in case of fog. It would be interesting to have on board the aircraft information to help the pilot to maneuver the aircraft with better anticipation, thanks to an awareness of the presence of vehicles located both outside the field only in the field of such a camera.
  • the present invention is intended to provide a solution to these problems. It relates to a device for assisting the taxiing of an aircraft on the surface of an airport, this aircraft comprising:
  • a cockpit including a display screen
  • This device for assisting taxiing is remarkable in that it is configured for:
  • the device therefore allows the pilot to better anticipate the piloting the aircraft. In addition, it has the advantage of operating even under adverse weather conditions.
  • the situation information of the aircraft comprises the position and the current speed of the aircraft, and the situation information of each other vehicle comprises the position and the current speed of said vehicle;
  • the situation information of each other vehicle comprises the current direction of said vehicle, the predicted positions of the vehicle for the different instants of the set of future instants being determined along a rectilinear trajectory corresponding to this direction;
  • the situation information of the aircraft further comprises the current direction of the aircraft, the predicted positions of the aircraft for the different instants of the set of future instants being determined along a straight trajectory corresponding to this direction;
  • the aircraft comprising a ground trajectory management computer
  • the ground taxi assistance device is configured to acquire, from said ground trajectory management computer, information relating to a projected trajectory of the aircraft; predicted positions of the aircraft for the different instants of the set of future instants being determined along said predicted trajectory furthermore according to said information relating to the aircraft's projected trajectory;
  • the vehicles of the set of vehicles are configured to transmit information relating to their predicted trajectories and the device for assisting taxiing is configured to acquire, from the radiocommunication unit, information relating to the predicted trajectory of each vehicle, the predicted positions of the vehicle for the different instants of the set of future instants being determined along said predicted trajectory furthermore according to said information relating to the projected trajectory of the vehicle;
  • said display screen is a head-up display screen and said at least one indication is displayed on this screen in a manner consistent with the position of the corresponding vehicle; the situation information is transmitted by the vehicle according to an ADS-B type communication.
  • the invention also relates to a system for assisting the taxiing of an aircraft on a surface of an airport, this system comprising:
  • the invention also relates to a method of assisting the taxiing of an aircraft, this aircraft comprising:
  • a cockpit including a display screen
  • the method of assisting taxiing is remarkable in that it comprises the following steps implemented by an aid device for taxiing the aircraft:
  • the invention also relates to an aircraft comprising an aircraft condition monitoring unit, a radiocommunication unit and a cockpit comprising a display screen, the aircraft comprising a device for assisting taxiing such as than mentioned above.
  • the invention also relates to an aircraft comprising a taxiing aid system as mentioned above.
  • Figure 1 schematically illustrates an aircraft as well as a set of other vehicles on an airport surface.
  • FIG. 2 represents a system for assisting taxiing according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 3 illustrates an example of determination of predicted positions of two aircraft on an airport surface, according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 4 illustrates an example of determination of predicted positions of two aircraft on an airport surface, according to another embodiment of the invention.
  • the aircraft 1 shown in FIG. 1 comprises an antenna 4 enabling in particular ADS-B type communications ("Automatic Dependent Surveillance Broadcast").
  • the aircraft is located on the surface of an airport, on which it can circulate.
  • Other vehicles are also present on the surface of the airport, for example another aircraft 8, a truck 9a of refueling, a bus 9b of passenger transport between a terminal and an aircraft, a set of baggage carts 9c, etc. These other vehicles are equipped to communicate information via ADS-B radio frequency links.
  • the aircraft 1 comprises a system 20 for taxiing assistance.
  • the system 20 for assisting taxiing comprises a device 10 for assisting taxiing, a unit 14 for monitoring the situation of the aircraft, a radiocommunication unit 12 and a screen 18.
  • the unit 14 for monitoring the situation of the aircraft can in particular correspond to an inertial unit of the aircraft, to an ADIRS type unit ("Air Data Inertial Reference System” in English) delivering both inertial information and anemobarometric information of the aircraft, or a multi-mode receiver MMR ("Multi Mode Receiver" in English) grouping an inertial system or ADIRS and a GNSS (Global Navigation Satellite System) satellite navigation receiver, for example of the GPS type.
  • ADIRS Air Data Inertial Reference System
  • MMR Multi Mode Receiver
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the device 10 for taxiing is connected to the unit 14 for monitoring the situation of the aircraft and to the radio communication unit 12 of the aircraft.
  • the radiocommunication unit 12 is connected to the antenna 4 of the aircraft.
  • the device 10 for taxiing is also connected to the screen 18, which may be located in a cockpit 3 of the aircraft.
  • the device 10 for taxiing comprises a processing unit 15, for example a processor or a microprocessor. This device 10 for taxiing assistance can in particular be integrated in an avionics bay 2 of the aircraft.
  • the device 10 for assisting taxiing acquires, from the unit of the aircraft position monitoring unit 14, information relating to the situation of the aircraft on the surface of the aircraft. airport. From said information, the device 10 determines, with the aid of its processing unit 15, predicted positions of the aircraft 1 for a set of future instants. These predicted positions can in particular correspond to predicted positions of the aircraft along a predicted trajectory of the aircraft determined by the processing unit 15 as a function of said information.
  • the different instants of the set of future instants for which said predicted positions are determined can for example be uniformly distributed over a given time horizon. In order to avoid generating too many nuisance alerts, this time horizon may for example be chosen equal to 30 seconds, the different times being distributed every 2 seconds over this time horizon. The number of times for which the device 10 for taxiing determines these predicted positions is then equal to 15.
  • the other vehicles present on the surface of the airport transmit information of situation concerning them, by the links radio frequencies of type ADS-B.
  • This information is received by the radiocommunication unit 12, via the antenna 4, then they are acquired by the device 10 for taxiing.
  • this information is stored in the radiocommunication unit, which transmits them to the device 10 for taxiing on request of the latter.
  • the radiocommunication unit 12 broadcasts this information on a communication network of the aircraft to which the device 10 for taxiing is also connected. , and this device acquires and stores this information.
  • the device 10 for taxiing acquires said situation information for each of the other vehicles present on the surface of the airport and which transmit such information. From said information, the device 10 determines, with the aid of its processing unit 15, predicted positions of each vehicle for said set of future instants. For each of the other vehicles, the device 10 for assisting taxiing calculates, for each of said instants, a distance between the predicted position of the aircraft and the predicted position of the vehicle at this moment, then compares this distance with a predetermined distance threshold. If a calculated distance is less than this predetermined distance threshold, the device 10 for taxiing sends an alert in the cockpit of the aircraft. For this, it transmits information to a computer associated with the screen 18 located in the cockpit, so as to display an alert indication on this screen.
  • a predicted position of the aircraft may for example correspond to a position of the center of gravity of the aircraft or to a position of a party located at the front of the aircraft.
  • the choice of a position corresponding to the center of gravity is interesting in that this position is close to the wings of the aircraft, which allows better protection against a risk of collision of the wings with another vehicle.
  • the choice of a position corresponding to a front part of the aircraft is interesting in that it allows better protection against a risk of collision of a front part of the aircraft with another vehicle.
  • a predicted position of another vehicle may for example correspond to a position of the center of gravity of the vehicle or at a position of a part at the front of the vehicle.
  • the predicted position of the aircraft and of another vehicle are given for illustrative purposes and other positions may be chosen without departing from the scope of the invention. It is also possible to determine several predicted positions of the aircraft and / or another vehicle, these predicted positions corresponding to several parts of the aircraft or the vehicle. For example, for the aircraft, it may be advantageous to determine four predicted positions corresponding to a front portion of the aircraft, the ends of the two wings and a rear portion of the aircraft. These four positions have the advantage of corresponding to the main ends of the aircraft. The calculation of distances between these four positions and the predicted positions of other vehicles allows better protection of the aircraft against the risk of collision. When the predicted position corresponds to the center of gravity of the aircraft, the predetermined distance threshold may for example be chosen equal to 100 meters, so as to take into account the size and length of the aircraft.
  • the situation information of the aircraft comprises the position and the current speed of the aircraft
  • the situation information of each other vehicle comprises the position and the current speed of said vehicle
  • the situation information of the aircraft 1 furthermore comprises the current direction of the aircraft.
  • This current direction may be expressed as a heading angle or current course of the aircraft.
  • the predicted positions P1, P2,... P9 of the aircraft 1 corresponding to the different instants of the set of future instants are determined along a rectilinear trajectory T1 corresponding to this current direction.
  • the number of future times, and thus predicted positions, has been limited to 9 so as not to overload the figure.
  • the aircraft 1 is represented at its current position.
  • the current speed is used to determine the different positions P1, P2, ... P9 along the trajectory T1, assuming that the speed of the aircraft remains constant.
  • the other vehicle represented in this figure corresponds to another aircraft 8.
  • the situation information also includes, in addition, the current direction of said aircraft 8.
  • the predicted positions Q1, Q2,. aircraft 8 corresponding to the different instants of the set of future instants are determined along a rectilinear trajectory T8 corresponding to this current direction.
  • the device 10 for taxiing calculates distances between the predicted positions of the aircraft 1 and the other aircraft 8 for each of said instants. It thus calculates distances D1 between the positions P1 and Q1, D2 between P2 and Q2, ... D9 between P9 and Q9. For clarity of the figure, only distances D4 and D5 are shown. The distances D4 and D5, as well as the distances D6 and D7 not shown, are less than a predetermined threshold of distance Sd. Therefore, the ground taxi assist device, which compares each of the distances D1 to D9 with this predetermined distance threshold, sends information to the computer associated with the screen 1 8 so as to display an indication of alert on the screen 18 in the cockpit 3 of the aircraft 1.
  • the coordinates of the aircraft 1 and of another vehicle are defined in a two-dimensional Cartesian coordinate system defined by two X and Y axes in a plane corresponding to the surface of the airport.
  • the current position of the aircraft 1 is defined by its coordinates x ° and y ° in this frame.
  • the current position of the other aircraft 8 is defined by its coordinates x ° and y ° in this frame.
  • the coordinates of the predicted position Pk of the aircraft 1 at a time k of the set of future instants can be defined by the following system of equations:
  • ⁇ ! is a heading or course angle corresponding to the current direction of the aircraft 1;
  • d-L is the distance between the current position of the aircraft 1 and said predicted position Pk, this distance being calculated using the following equation:
  • V 1 is the speed of the aircraft 1 along its longitudinal axis; and At is the interval between two consecutive instants of the set of future instants.
  • the coordinates of the predicted position Qk of the other aircraft 8 at a time k of the set of future instants can be defined by the following system of equations:
  • ⁇ 8 is a course or course angle corresponding to the current direction of the other aircraft 8;
  • d 8 is the distance between the current position of the other aircraft 8 and said predicted position Qk, this distance being calculated using the following equation:
  • V 8 is the speed of the aircraft 8 along its longitudinal axis.
  • the device 10 for taxiing sends information to the computer associated with the screen 18 so as to display an indication warning on the screen 18 in the cockpit 3 of the aircraft 1.
  • the aircraft 1 comprises a ground-based flight management computer and the ground-taxi aid device 10 is configured to acquire, from said ground-based flight management computer, information about a trajectory forecast ⁇ 1 '.
  • this trajectory allows the aircraft 1 to join a terminal 5.
  • the device 10 for taxiing determines the predicted positions P1, P2, ... P9 of the aircraft, for the different instants of the set of future instants, along said forecast trajectory as a function of the current position, the current speed and said information relating to the aircraft's projected trajectory.
  • At least a portion of the vehicles of the set of other vehicles are configured to transmit, by the ADS-B radio frequency links, information relating to their predictive trajectories and the device for assisting taxiing is configured to acquire, from the radiocommunication unit, information relating to the predicted trajectory of each of said vehicles, the predicted positions of the vehicle for the various instants of the set of future instants being determined along said projected trajectory according to its current position, its current speed and said information relating to the vehicle's projected trajectory.
  • This other embodiment can be combined with the determination of the predicted positions of the aircraft 1 along a rectilinear trajectory corresponding to its current direction, as represented in FIG. 3, or preferably with the determination of said predicted positions of the aircraft. 1 along a predicted trajectory of said aircraft 1, as shown in FIG. 4.
  • the predicted positions of both the aircraft 1 and the other vehicle are determined along projected trajectories. real, which allows improve the relevance of alerts that can be issued in the cockpit.
  • the display screen 18 is a head-up display screen and, during an alert, said at least one indication is displayed on this screen in a manner consistent with the position of the vehicle corresponding, that is to say superimposed said vehicle as it can be seen by a pilot of the aircraft through the windshield of the aircraft.
  • this indication allows him to immediately identify a vehicle for which there is a potential risk of collision. This allows the pilot to take appropriate measures to avoid such a collision, for example to slow down or stop the aircraft 1.

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Abstract

Dans un aéronef (1) comportant un cockpit (3), une unité (14) de surveillance de la situation de l'aéronef et une unité (12) de radiocommunication, le dispositif (10) d'aide au roulage au sol est configuré pour : acquérir, de l'unité de surveillance de la situation de l'aéronef, des informations de situation de l'aéronef et déterminer des positions prédites de l'aéronef pour un ensemble d'instants futurs, et pour chaque véhicule d'un ensemble d'autres véhicules (8, 9a, 9b, 9c) situés sur la surface de l'aéroport : acquérir, de l'unité de radiocommunication, des informations de situation du véhicule transmises par ce véhicule, déterminer des positions prédites du véhicule et calculer une distance entre la position prédite de l'aéronef et la position prédite du véhicule pour chaque instant de l'ensemble d'instants futurs et comparer cette distance avec un seuil de distance prédéterminé (Sd) et, émettre une alerte dans le cockpit si cette distance est inférieure à ce seuil de distance.

Description

Dispositif, système et procédé d'aide au roulage au sol d'un aéronef.
L'invention est relative à un dispositif, à un système et à un procédé d'aide au roulage au sol d'un aéronef, ainsi qu'à un aéronef comportant un tel dispositif et/ou un tel système d'aide au roulage au sol.
Les aéronefs, en particulier les avions de transport de passagers, sont amenés à rouler au sol sur des surfaces aéroportuaires. Le roulage au sol à généralement lieu entre une porte d'embarquement des passagers et une piste de décollage (ou d'atterrissage) et réciproquement. Pour cela, le pilote de l'aéronef doit manœuvrer celui-ci sur la surface aéroportuaire. Le pilote doit en particulier prêter attention à ce que l'aéronef, en particulier des parties extrêmes de celui-ci telles que les ailes, ne vienne pas toucher un autre véhicule situé sur la surface de l'aéroport. Un tel autre véhicule peut correspondre à un autre aéronef ou encore à un véhicule de service, par exemple un bus de transport de passagers, un camion de ravitaillement en carburant, un chariot de transport de bagages, etc. Pour aider le pilote dans cette tâche, certains aéronefs, en particulier des aéronefs de grandes dimensions, sont pourvus d'une caméra et d'un écran dans le cockpit permettant d'afficher des images capturées par la caméra. La caméra est généralement placée sur la dérive, ce qui permet d'obtenir des images du dessus du fuselage, ainsi que de l'environnement de l'aéronef. Ces images permettent d'aider le pilote à manœuvrer l'aéronef. Le document EPO.980.828 décrit un système d'aide au roulage au sol d'un aéronef comportant de telles caméras. Toutefois, les images provenant de la caméra ne permettent généralement qu'une vue limitée de l'environnement de l'aéronef, ce qui ne permet pas de voir des véhicules situés en dehors du champ de la caméra. De plus, les images provenant de la caméra ont un intérêt limité en cas de conditions météorologiques défavorables, par exemple en cas de brouillard. Il serait intéressant de disposer, à bord de l'aéronef, d'informations permettant d'aider le pilote à manœuvrer l'aéronef avec une meilleure anticipation, grâce à une prise de conscience de la présence de véhicules situés aussi bien en dehors du champ que dans le champ d'une telle caméra. EXPOSE DE L'INVENTION
La présente invention a notamment pour but d'apporter une solution à ces problèmes. Elle concerne un dispositif d'aide au roulage au sol d'un aéronef sur la surface d'un aéroport, cet aéronef comportant :
- un cockpit comprenant un écran d'affichage ;
- une unité de surveillance de la situation de l'aéronef ; et
- une unité de radiocommunication.
Ce dispositif d'aide au roulage au sol est remarquable en ce qu'il est configuré pour :
a) acquérir, de l'unité de surveillance de la situation de l'aéronef, des informations de situation de l'aéronef ;
b) déterminer des positions prédites de l'aéronef pour un ensemble d'instants futurs, sur la base au moins desdites informations de situation de l'aéronef, et
pour chaque véhicule d'un ensemble d'autres véhicules situés sur la surface de l'aéroport :
c) acquérir, de l'unité de radiocommunication, des informations de situation du véhicule transmises par ce véhicule ;
d) déterminer des positions prédites du véhicule pour cet ensemble d'instants futurs, sur la base au moins desdites informations de situation du véhicule ; e) calculer une distance entre la position prédite de l'aéronef et la position prédite du véhicule pour chaque instant de l'ensemble d'instants futurs et comparer cette distance avec un seuil de distance prédéterminé ; et f) émettre une alerte dans le cockpit de l'aéronef si cette distance est inférieure à ce seuil de distance prédéterminé pour au moins un instant de l'ensemble d'instants futurs, en affichant au moins une indication sur ledit écran d'affichage du cockpit. Ainsi, grâce à ce dispositif, le pilote de l'aéronef est averti si la distance entre les positions prédites de l'aéronef et d'un autre véhicule, à un instant futur, est inférieure à ce seuil prédéterminé. Cela permet donc de prévenir le pilote d'un risque de collision de l'aéronef avec ce véhicule, de façon à ce que le pilote puisse prendre les mesures nécessaires pour éviter une telle collision. Le dispositif permet donc au pilote de mieux anticiper le pilotage de l'aéronef. De plus, il présente l'intérêt de fonctionner même en cas de conditions météorologiques défavorables.
Selon des modes particuliers de réalisation pouvant être pris en compte isolément ou en combinaison :
- les informations de situation de l'aéronef comprennent la position et la vitesse courante de l'aéronef et, les informations de situation de chaque autre véhicule comprennent la position et la vitesse courante dudit véhicule ;
- les informations de situation de chaque autre véhicule comprennent la direction courante dudit véhicule, les positions prédites du véhicule pour les différents instants de l'ensemble d'instants futurs étant déterminées le long d'une trajectoire rectiligne correspondant à cette direction ;
- les informations de situation de l'aéronef comprennent en outre la direction courante de l'aéronef, les positions prédites de l'aéronef pour les différents instants de l'ensemble d'instants futurs étant déterminées le long d'une trajectoire rectiligne correspondant à cette direction ;
- l'aéronef comportant un calculateur de gestion de trajectoire au sol, le dispositif d'aide au roulage au sol est configuré pour acquérir, dudit calculateur de gestion de trajectoire au sol, des informations relatives à une trajectoire prévisionnelle de l'aéronef, les positions prédites de l'aéronef pour les différents instants de l'ensemble d'instants futurs étant déterminées le long de ladite trajectoire prévisionnelle en fonction en outre desdites informations relatives à la trajectoire prévisionnelle de l'aéronef ;
- les véhicules de l'ensemble de véhicules sont configurés pour transmettre des informations relatives à leurs trajectoires prévisionnelles et le dispositif d'aide au roulage au sol est configuré pour acquérir, de l'unité de radiocommunication, des informations relatives à la trajectoire prévisionnelle de chaque véhicule, les positions prédites du véhicule pour les différents instants de l'ensemble d'instants futurs étant déterminées le long de ladite trajectoire prévisionnelle en fonction en outre desdites informations relatives à la trajectoire prévisionnelle du véhicule ;
- ledit écran d'affichage est un écran d'affichage tête haute et ladite au moins une indication est affichée sur cet écran de façon conforme par rapport à la position du véhicule correspondant ; - les informations de situation sont transmises par le véhicule selon une communication de type ADS-B.
L'invention est également relative à un système d'aide au roulage au sol d'un aéronef sur une surface d'un aéroport, ce système comportant :
- une unité de surveillance de la situation de l'aéronef ;
- une unité de radiocommunication ;
- un écran d'affichage d'un cockpit de l'aéronef ; et
- un dispositif d'aide au roulage au sol tel que précité.
L'invention est également relative à un procédé d'aide au roulage au sol d'un aéronef, cet aéronef comportant :
- un cockpit comprenant un écran d'affichage ;
- une unité de surveillance de la situation de l'aéronef ; et
- une unité de radiocommunication.
Le procédé d'aide au roulage au sol est remarquable en ce qu'il comporte les étapes suivantes mises en œuvre par un dispositif d'aide au roulage au sol de l'aéronef :
a) acquérir, de l'unité de surveillance de la situation de l'aéronef, des informations de situation de l'aéronef ;
b) déterminer des positions prédites de l'aéronef pour un ensemble d'instants futurs, sur la base au moins desdites informations de situation de l'aéronef ; et
pour chaque véhicule d'un ensemble d'autres véhicules situés sur la surface de l'aéroport :
c) acquérir, de l'unité de radiocommunication, des informations de situation du véhicule transmises par ce véhicule ;
d) déterminer des positions prédites du véhicule pour cet ensemble d'instants futurs, sur la base au moins desdites informations de situation du véhicule ; e) calculer une distance entre la position prédite de l'aéronef et la position prédite du véhicule pour chaque instant de l'ensemble d'instants futurs et comparer cette distance avec un seuil de distance prédéterminé ; et f) émettre une alerte dans le cockpit de l'aéronef si cette distance est inférieure à ce seuil de distance prédéterminé pour au moins un instant de l'ensemble d'instants futurs, en affichant au moins une indication sur ledit écran d'affichage du cockpit.
L'invention est également relative à un aéronef comportant une unité de surveillance de la situation de l'aéronef, une unité de radiocommunication et un cockpit comprenant un écran d'affichage, l'aéronef comportant un dispositif d'aide au roulage au sol tel que précité. L'invention est également relative à un aéronef comportant un système d'aide au roulage au sol tel que précité.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures annexées.
La figure 1 illustre de façon simplifiée un aéronef ainsi qu'un ensemble d'autres véhicules sur une surface aéroportuaire.
La figure 2 représente un système d'aide au roulage au sol conforme à un mode de réalisation de l'invention.
La figure 3 illustre un exemple de détermination de positions prédites de deux aéronefs sur une surface aéroportuaire, selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 4 illustre un exemple de détermination de positions prédites de deux aéronefs sur une surface aéroportuaire, selon un autre mode de réalisation de l'invention.
L'aéronef 1 représenté sur la figure 1 comporte une antenne 4 permettant notamment des communications de type ADS-B (« Automatic Dépendant Surveillance Broadcast » en anglais). L'aéronef est situé sur la surface d'un aéroport, sur laquelle il peut circuler. D'autres véhicules sont aussi présents sur la surface de l'aéroport, par exemple un autre aéronef 8, un camion 9a de ravitaillement en carburant, un bus 9b de transport de passagers entre une aérogare et un aéronef, un ensemble de chariots à bagages 9c, etc. Ces autres véhicules sont équipés pour communiquer des informations par des liaisons radiofréquence de type ADS-B. L'aéronef 1 comporte un système 20 d'aide au roulage au sol.
Comme représenté sur la figure 2, le système 20 d'aide au roulage au sol comprend un dispositif 10 d'aide au roulage au sol, une unité 14 de surveillance de la situation de l'aéronef, une unité de radiocommunication 12 et un écran 18. L'unité 14 de surveillance de la situation de l'aéronef peut notamment correspondre à une centrale inertielle de l'aéronef, à une unité de type ADIRS (« Air Data Inertial Référence System » en anglais) délivrant à la fois des informations inertielles et des informations anémobarométriques de l'aéronef, ou encore à un récepteur multimode MMR (« Multi Mode Receiver » en anglais) regroupant un système inertiel ou ADIRS ainsi qu'un récepteur de navigation par satellite GNSS (« Global Navigation Satellite System » en anglais), par exemple de type GPS. Le dispositif 10 d'aide au roulage au sol est relié à l'unité 14 de surveillance de la situation de l'aéronef et à l'unité de radiocommunication 12 de l'aéronef. L'unité de radiocommunication 12 est reliée à l'antenne 4 de l'aéronef. Le dispositif 10 d'aide au roulage au sol est aussi relié à l'écran 18, lequel peut être situé dans un cockpit 3 de l'aéronef. Le dispositif 10 d'aide au roulage au sol comporte une unité de traitement 15, par exemple un processeur ou un microprocesseur. Ce dispositif 10 d'aide au roulage au sol peut en particulier être intégré dans une baie avionique 2 de l'aéronef.
En fonctionnement, le dispositif 10 d'aide au roulage au sol acquiert, de l'unité de l'unité 14 de surveillance de la position de l'aéronef, des informations relatives à la situation de l'aéronef sur la surface de l'aéroport. A partir desdites informations, le dispositif 10 détermine, à l'aide de son unité de traitement 15, des positions prédites de l'aéronef 1 pour un ensemble d'instants futurs. Ces positions prédites peuvent notamment correspondre à des positions prédites de l'aéronef le long d'une trajectoire prévisionnelle de l'aéronef déterminée par l'unité de traitement 15 en fonction desdites informations. Les différents instants de l'ensemble d'instants futurs pour lesquels sont déterminées ces positions prédites peuvent par exemple être uniformément répartis sur un horizon de temps déterminé. Afin d'éviter de générer un nombre trop élevé d'alertes intempestives, cet horizon de temps peut par exemple être choisi égal à 30 secondes, les différents instants étant répartis toutes les 2 secondes sur cet horizon de temps. Le nombre d'instants pour lesquels le dispositif 10 d'aide au roulage au sol détermine ces positions prédites est donc alors égal à 15.
Par ailleurs, les autres véhicules présents sur la surface de l'aéroport transmettent des informations de situation les concernant, par les liaisons radiofréquences de type ADS-B. Ces informations sont reçues par l'unité de radiocommunication 12, via l'antenne 4, puis elles sont acquises par le dispositif 10 d'aide au roulage au sol. Plusieurs modes de réalisation sont envisageables pour l'acquisition desdites informations par le dispositif 10 d'aide au roulage au sol. Selon un premier mode de réalisation, ces informations sont mémorisées dans l'unité de radiocommunication, laquelle les transmet au dispositif 10 d'aide au roulage au sol sur requête de celui-ci. Selon un autre mode de réalisation, lorsqu'elle reçoit des informations provenant des autres véhicules, l'unité de radiocommunication 12 diffuse ces informations sur un réseau de communication de l'aéronef auquel est également raccordé le dispositif 10 d'aide au roulage au sol, et ce dispositif acquiert et mémorise ces informations. Le dispositif 10 d'aide au roulage au sol réalise l'acquisition desdites informations de situation pour chacun des autres véhicules présents sur la surface de l'aéroport et qui transmettent de telles informations. A partir desdites informations, le dispositif 10 détermine, à l'aide de son unité de traitement 15, des positions prédites de chaque véhicule pour ledit ensemble d'instants futurs. Pour chacun des autres véhicules, le dispositif 10 d'aide au roulage au sol calcule, pour chacun desdits instants, une distance entre la position prédite de l'aéronef et la position prédite du véhicule à cet instant, puis il compare cette distance avec un seuil de distance prédéterminé. Si une distance calculée est inférieure à ce seuil de distance prédéterminé, le dispositif 10 d'aide au roulage au sol émet une alerte dans le cockpit de l'aéronef. Pour cela, il transmet une information vers un calculateur associé à l'écran 18 situé dans le cockpit, de façon à afficher une indication d'alerte sur cet écran.
Une position prédite de l'aéronef peut par exemple correspondre à une position du centre de gravité de l'aéronef ou encore à une position d'une partie située à l'avant de l'aéronef. Le choix d'une position correspondant au centre de gravité est intéressant en ce que cette position est proche des ailes de l'aéronef, ce qui permet une meilleure protection contre un risque de collision des ailes avec un autre véhicule. Le choix d'une position correspondant à une partie avant de l'aéronef est quant à lui intéressant en ce qu'il permet une meilleure protection contre un risque de collision d'une partie avant de l'aéronef avec un autre véhicule. Une position prédite d'un autre véhicule peut par exemple correspondre à une position du centre de gravité du véhicule ou encore à une position d'une partie située à l'avant du véhicule. Ces exemples de position prédite de l'aéronef et d'un autre véhicule sont donnés à titre illustratif et d'autres positions peuvent être choisies sans sortir du cadre de l'invention. Il est aussi possible de déterminer plusieurs positions prédites de l'aéronef et/ou d'un autre véhicule, ces positions prédites correspondant à plusieurs parties de l'aéronef ou du véhicule. Par exemple, pour l'aéronef, il peut être intéressant de déterminer quatre positions prédites correspondant à une partie avant de l'aéronef, aux extrémités des deux ailes et à une partie arrière de l'aéronef. Ces quatre positions présentent l'avantage de correspondre aux principales extrémités de l'aéronef. Le calcul de distances entre ces quatre positions et les positions prédites d'autres véhicules permet une meilleure protection de l'aéronef contre des risques de collision. Lorsque la position prédite correspond au centre de gravité de l'aéronef, le seuil de distance prédéterminé peut par exemple être choisi égal à 100 mètres, de façon à tenir compte de l'envergure et de la longueur de l'aéronef.
De façon avantageuse, les informations de situation de l'aéronef comprennent la position et la vitesse courante de l'aéronef et, les informations de situation de chaque autre véhicule comprennent la position et la vitesse courante dudit véhicule.
Dans un mode de réalisation représenté sur la figure 3, les informations de situation de l'aéronef 1 comprennent en outre la direction courante de l'aéronef. Cette direction courante peut être exprimée sous la forme d'un angle de cap ou de route courant de l'aéronef. Les positions prédites P1 , P2, ... P9 de l'aéronef 1 correspondant aux différents instants de l'ensemble d'instants futurs sont déterminées le long d'une trajectoire rectiligne T1 correspondant à cette direction courante. Le nombre d'instants futurs, et donc de positions prédites, a été limité à 9 afin de ne pas surcharger la figure. Sur la figure, l'aéronef 1 est représenté à sa position courante. La vitesse courante est utilisée pour déterminer les différentes positions P1 , P2, ... P9 le long de la trajectoire T1 , en faisant l'hypothèse que la vitesse de l'aéronef reste constante. L'autre véhicule représenté sur cette figure correspond à un autre aéronef 8. Pour cet autre aéronef, les informations de situation comprennent aussi, en outre, la direction courante dudit aéronef 8. Les positions prédites Q1 , Q2, ... Q9 de l'aéronef 8 correspondant aux différents instants de l'ensemble d'instants futurs sont déterminées le long d'une trajectoire rectiligne T8 correspondant à cette direction courante. Le dispositif 10 d'aide au roulage au sol calcule des distances entre les positions prédites de l'aéronef 1 et de l'autre aéronef 8 pour chacun desdits instants. Il calcule ainsi des distances D1 entre les positions P1 et Q1 , D2 entre P2 et Q2, ... D9 entre P9 et Q9. Pour la clarté de la figure, seules les distances D4 et D5 sont représentées. Les distances D4 et D5, ainsi que les distances D6 et D7 non représentées, sont inférieures à un seuil prédéterminé de distance Sd. Par conséquent, le dispositif 10 d'aide au roulage au sol, qui compare chacune des distances D1 à D9 avec ce seuil prédéterminé de distance, envoie une information vers le calculateur associé à l'écran 1 8 de façon à afficher une indication d'alerte sur l'écran 18 dans le cockpit 3 de l'aéronef 1 .
Les calculs de distance peuvent être réalisés comme indiqué ci-après. Pour cela, les coordonnées de l'aéronef 1 et d'un autre véhicule, tel que par exemple l'autre aéronef 8, sont définies dans un repère cartésien à deux dimensions défini par deux axes X et Y dans un plan correspondant à la surface de l'aéroport. La position courante de l'aéronef 1 est définie par ses coordonnées x° et y° dans ce repère. La position courante de l'autre aéronef 8 est définie par ses coordonnées x° et y° dans ce repère.
Les coordonnées de la position prédite Pk de l'aéronef 1 à un instant k de l'ensemble d'instants futurs peuvent être définies par le système d'équations suivant :
Figure imgf000011_0001
dans lequel :
Φ! est un angle de cap ou de route correspondant à la direction courante de l'aéronef 1 ; et
d-L est la distance entre la position courante de l'aéronef 1 et ladite position prédite Pk, cette distance étant calculée à l'aide de l'équation suivante :
d1 = V1 x k x At (2) dans laquelle :
V1 est la vitesse de l'aéronef 1 selon son axe longitudinal ; et At est l'intervalle entre deux instants consécutifs de l'ensemble d'instants futurs.
Dans le cas particulier où lesdites informations de situation comprennent en outre l'accélération courante ^ de l'aéronef 1 selon son axe longitudinal, la distance d peut être calculée à l'aide de l'équation suivante : d1 = V1 x k x At + i x a x (k x At)2 (3)
Les coordonnées de la position prédite Qk de l'autre aéronef 8 à un instant k de l'ensemble d'instants futurs peuvent quant à elles être définies par le système d'équations suivant :
Figure imgf000012_0001
dans lequel :
φ8 est un angle de cap ou de route correspondant à la direction courante de l'autre aéronef 8 ; et
d8 est la distance entre la position courante de l'autre aéronef 8 et ladite position prédite Qk, cette distance étant calculée à l'aide de l'équation suivante :
d8 = V8 x k x At (5) dans laquelle :
V8 est la vitesse de l'aéronef 8 selon son axe longitudinal.
La distance Dk entre la position prédite Pk de l'aéronef 1 et la position prédite Qk de l'autre aéronef 8 à l'instant k peut être calculée à l'aide de l'équation suivante : ok = J(x£ - x&2 + (y? - y¾2 (6)
Lorsque Dk < Sd pour au moins un instant k de l'ensemble d'instants futurs, alors le dispositif 10 d'aide au roulage au sol envoie une information vers le calculateur associé à l'écran 18 de façon à afficher une indication d'alerte sur l'écran 18 dans le cockpit 3 de l'aéronef 1 .
Dans un autre mode de réalisation représenté sur la figure 4, l'aéronef 1 comporte un calculateur de gestion de trajectoire au sol et le dispositif 10 d'aide au roulage au sol est configuré pour acquérir, dudit calculateur de gestion de trajectoire au sol, des informations relatives à une trajectoire prévisionnelle Τ1 '. Dans l'exemple représenté sur la figure, cette trajectoire permet à l'aéronef 1 de rejoindre une aérogare 5. Le dispositif 10 d'aide au roulage au sol détermine les positions prédites P1 , P2, ... P9 de l'aéronef, pour les différents instants de l'ensemble d'instants futurs, le long de ladite trajectoire prévisionnelle en fonction de la position courante, de la vitesse courante et desdites informations relatives à la trajectoire prévisionnelle de l'aéronef. Comme dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, les positions prédites Q1 , Q2, ... Q9 de l'autre aéronef 8 sont déterminées le long d'une trajectoire rectiligne T8' correspondant à la direction courante de l'aéronef 8. Un tel mode de réalisation présente l'avantage de déterminer les positions prédites de l'aéronef 1 le long de la trajectoire T1 ' réellement prévue pour le roulage de l'aéronef. Ainsi, dans l'exemple représenté sur la figure, les différentes distances D1 à D9 sont toutes supérieures au seuil prédéterminé de distance Sd et aucune alerte n'est donc émise dans le cockpit de l'aéronef. Un tel mode de réalisation présente donc l'avantage d'éviter l'émission d'alertes intempestives dans le cockpit.
Dans un autre mode de réalisation, non représenté sur les figures, au moins une partie des véhicules de l'ensemble d'autres véhicules sont configurés pour transmettre, par les liaisons radiofréquence de type ADS-B, des informations relatives à leurs trajectoires prévisionnelles et le dispositif d'aide au roulage au sol est configuré pour acquérir, de l'unité de radiocommunication, des informations relatives à la trajectoire prévisionnelle de chacun desdits véhicules, les positions prédites du véhicule pour les différents instants de l'ensemble d'instants futurs étant déterminées le long de ladite trajectoire prévisionnelle en fonction de sa position courante, de sa vitesse courante et desdites informations relatives à la trajectoire prévisionnelle du véhicule. Cet autre mode de réalisation peut être combiné avec la détermination des positions prédites de l'aéronef 1 le long d'une trajectoire rectiligne correspondant à sa direction courante, comme représenté sur la figure 3, ou de préférence avec la détermination desdites positions prédites de l'aéronef 1 le long d'une trajectoire prévisionnelle dudit aéronef 1 , comme représenté sur la figure 4. Dans le deuxième cas, les positions prédites, tant de l'aéronef 1 que de l'autre véhicule, sont déterminées le long de trajectoires prévisionnelles réelles, ce qui permet d'améliorer la pertinence des alertes susceptibles d'être émises dans le cockpit.
Dans un mode particulier de réalisation, l'écran d'affichage 18 est un écran d'affichage tête haute et, lors d'une alerte, ladite au moins une indication est affichée sur cet écran de façon conforme par rapport à la position du véhicule correspondant, c'est-à-dire en superposition dudit véhicule tel qu'il peut être vu par un pilote de l'aéronef à travers le pare-brise de l'aéronef. Ainsi, lorsque le pilote de l'aéronef regarde à l'extérieur de l'aéronef à travers le pare-brise, cette indication lui permet d'identifier immédiatement un véhicule pour lequel il existe un risque potentiel de collision. Cela permet au pilote de prendre les mesures adéquates pour éviter une telle collision, par exemple ralentir ou arrêter l'aéronef 1 .

Claims

REVENDICATIONS
1 - Dispositif (10) d'aide au roulage au sol d'un aéronef (1 ) sur la surface d'un aéroport, cet aéronef comportant :
- un cockpit (3) comprenant un écran d'affichage (18) ;
- une unité (14) de surveillance de la situation de l'aéronef ; et
- une unité (12) de radiocommunication,
caractérisé en ce que ce dispositif (10) d'aide au roulage au sol est configuré pour :
a) acquérir, de l'unité de surveillance de la situation de l'aéronef, des informations de situation de l'aéronef ;
b) déterminer des positions prédites (P1 , P2, ... P9) de l'aéronef pour chaque instant d'un ensemble d'instants futurs, sur la base au moins desdites informations de situation de l'aéronef ; et
pour chaque véhicule d'un ensemble d'autres véhicules (8, 9a, 9b, 9c) situés sur la surface de l'aéroport :
c) acquérir, de l'unité de radiocommunication, des informations de situation du véhicule transmises par ce véhicule ;
d) déterminer des positions prédites (Q1 , Q2, ... Q9) du véhicule pour chaque instant de l'ensemble d'instants futurs, sur la base au moins desdites informations de situation du véhicule ;
e) calculer une distance entre la position prédite de l'aéronef et la position prédite du véhicule pour chaque instant de l'ensemble d'instants futurs et comparer cette distance avec un seuil de distance prédéterminé (Sd) ; et f) émettre une alerte dans le cockpit de l'aéronef si cette distance est inférieure à ce seuil de distance prédéterminé pour au moins un instant de l'ensemble d'instants futurs, en affichant au moins une indication sur ledit écran d'affichage (18) du cockpit.
2- Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdites informations de situation de l'aéronef comprennent la position et la vitesse courante de l'aéronef et, les informations de situation de chaque autre véhicule comprennent la position et la vitesse courante dudit véhicule. 3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les informations de situation de chaque autre véhicule comprennent la direction courante dudit véhicule, les positions prédites du véhicule pour les différents instants de l'ensemble d'instants futurs étant déterminées le long d'une trajectoire rectiligne correspondant à cette direction.
4- Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que lesdites informations de situation de l'aéronef comprennent en outre la direction courante de l'aéronef, les positions prédites de l'aéronef pour les différents instants de l'ensemble d'instants futurs étant déterminées le long d'une trajectoire rectiligne correspondant à cette direction.
5- Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que l'aéronef comportant un calculateur de gestion de trajectoire au sol, le dispositif d'aide au roulage au sol est configuré pour acquérir, dudit calculateur de gestion de trajectoire au sol, des informations relatives à une trajectoire prévisionnelle de l'aéronef, les positions prédites de l'aéronef pour les différents instants de l'ensemble d'instants futurs étant déterminées le long de ladite trajectoire prévisionnelle en fonction en outre desdites informations relatives à la trajectoire prévisionnelle de l'aéronef.
6- Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, combinées avec la revendication 2, caractérisé en ce que les véhicules de l'ensemble de véhicules sont configurés pour transmettre des informations relatives à leurs trajectoires prévisionnelles et le dispositif d'aide au roulage au sol est configuré pour acquérir, de l'unité de radiocommunication, des informations relatives à la trajectoire prévisionnelle de chaque véhicule, les positions prédites du véhicule pour les différents instants de l'ensemble d'instants futurs étant déterminées le long de ladite trajectoire prévisionnelle en fonction en outre desdites informations relatives à la trajectoire prévisionnelle du véhicule.
7- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit écran d'affichage est un écran d'affichage tête haute et ladite au moins une indication est affichée sur cet écran de façon conforme par rapport à la position du véhicule correspondant.
8- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les informations de situation sont transmises par le véhicule selon une communication de type ADS-B.
9- Système (20) d'aide au roulage au sol d'un aéronef (1 ) sur une surface d'un aéroport, caractérisé en ce qu'il comporte :
- une unité (14) de surveillance de la situation de l'aéronef ;
- une unité (12) de radiocommunication ;
- un écran d'affichage (18) d'un cockpit (3) de l'aéronef ; et
- un dispositif (10) d'aide au roulage au sol selon l'une quelconque des revendications précédentes.
10- Procédé d'aide au roulage au sol d'un aéronef (1 ), cet aéronef comportant :
- un cockpit (3) comprenant un écran d'affichage (18) ;
- une unité (14) de surveillance de la situation de l'aéronef ; et
- une unité (12) de radiocommunication,
ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes mises en œuvre par un dispositif (10) d'aide au roulage au sol de l'aéronef : a) acquérir, de l'unité de surveillance de la situation de l'aéronef, des informations de situation de l'aéronef ;
b) déterminer des positions prédites de l'aéronef pour chaque instant d'un ensemble d'instants futurs, sur la base au moins desdites informations de situation de l'aéronef, et
pour chaque véhicule d'un ensemble d'autres véhicules (8, 9a, 9b, 9c) situés sur la surface de l'aéroport :
c) acquérir, de l'unité de radiocommunication, des informations de situation du véhicule transmises par ce véhicule ;
d) déterminer des positions prédites du véhicule pour chaque instant de l'ensemble d'instants futurs, sur la base au moins desdites informations de situation du véhicule ; e) calculer une distance entre la position prédite de l'aéronef et la position prédite du véhicule pour chaque instant de l'ensemble d'instants futurs et comparer cette distance avec un seuil de distance prédéterminé (Sd) ; et f) émettre une alerte dans le cockpit de l'aéronef si cette distance est inférieure à ce seuil de distance prédéterminé pour au moins un instant de l'ensemble d'instants futurs, en affichant au moins une indication sur ledit écran d'affichage (18) du cockpit.
1 1 - Aéronef (1 ) comportant un cockpit (3) comprenant un écran d'affichage (18), une unité (14) de surveillance de la situation de l'aéronef et une unité (12) de radiocommunication,
caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (10) d'aide au roulage au sol selon l'une des revendications 1 à 8. 12- Aéronef (1 ) caractérisé en ce qu'il comporte un système (20) d'aide au roulage au sol selon la revendication 9.
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