WO2019166748A1 - Systèmes et procédés d'aide à l'évitement de collisions entre aéronefs ou navires - Google Patents

Systèmes et procédés d'aide à l'évitement de collisions entre aéronefs ou navires Download PDF

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conflict
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Philippe REINQUIN
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Airbus Defence And Space Sas
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Definitions

  • the present invention relates to the field of air or sea control. More specifically, it relates to systems and methods for assisting the avoidance of collisions between aircraft or ships.
  • the present invention therefore aims to overcome the aforementioned drawbacks.
  • the invention proposes a device for assisting in the avoidance of a detected conflict in a predetermined horizon of trajectory prediction, between a first trajectory of a first aircraft and a second trajectory of a second aircraft or between a first trajectory of a first ship and a second trajectory of a second ship.
  • Figure 1 shows a device according to the invention.
  • FIG. 2 represents the loss of horizontal separation distance between a first aircraft and a second aircraft.
  • FIG. 3 represents a potential conflict between a first aircraft and a second aircraft.
  • Figure 4A shows a peripheral side shell according to the invention.
  • 4B represents another implementation of the peripheral lateral envelope according to the invention.
  • Figure 5 shows a division of the peripheral lateral envelope of Figure 4A.
  • FIG. 6 represents an example of a first aircraft diversion in the peripheral lateral envelope of FIG. 5, according to the invention.
  • FIG. 7A represents an evaluation of the possible diversions starting from FIG. 6,
  • FIG. 7B represents a conflict avoidance surface obtained from FIG. 7A, according to the invention.
  • FIG. 8 represents two conflict avoidance surfaces obtained from FIG.
  • Figure 9 shows a flow chart of a method according to the invention.
  • the elements shown are not to scale with respect to each other unless otherwise indicated.
  • the general principle of the invention is based on the fact that in practice, an air traffic controller or a maritime controller globally solves the anomalies of its traffic by seeking to minimize the number of interventions.
  • a conflict namely a loss of separation distance, between one or more aircraft or ships is a major anomaly.
  • the objective for a controller in charge of a portion of the traffic constituted by a volume / responsibility space is to minimize the changes on the traffic.
  • the search for a solution to a conflict will primarily concern aircraft or ships considered anomalous.
  • the operator will therefore treat each anomaly unitarily while providing solutions for overall traffic fluidification.
  • a solution is proposed that follows this sequential approach, that is to say that one aircraft or ship is treated at one time.
  • the computation time will be reduced compared to a global optimization method, because it optimizes the navigation trajectory of a single aircraft or ship at a time while ensuring coherence with the overall traffic.
  • it is proposed to determine for each aircraft or ship handled, at least one conflict avoidance zone, in which a diversion of the trajectory of the aircraft or ship avoids the conflict.
  • the controller chooses between several conflict avoidance trajectories in order to implement the traffic flow strategy that seems most suitable for the current traffic. In doing so, the controller has a mechanism to assist in the development of a regulatory solution.
  • the invention is also applicable to the maritime domain. In most cases it will be sufficient to replace the word aircraft with the word ship and the word air with the word maritime. The main difference between the two domains lies in the detection of three-dimensional conflict in the air and two-dimensional in the maritime domain.
  • FIG. 1 illustrates a device 100 for assisting the avoidance of a potential conflict according to the invention.
  • the potential conflict may occur, in flight, during en-route or approach. It should be noted that the invention may similarly be applied for a ground movement at the aerodrome.
  • the device 100 may be used when a potential conflict is detected according to the detection algorithm used between a first trajectory of a first aircraft and a second trajectory of a second aircraft.
  • FIG. 2 shows an example of loss of separation distance between a first aircraft 10 and a second aircraft 20.
  • the positions of the aircraft 10, 20 do not respect a horizontal separation distance. D.
  • the horizontal separation distance d between the trajectories of the first aircraft 10 and the second aircraft 20 is less than the predetermined horizontal separation distance D.
  • FIG. 3 shows another example in which a first aircraft 30 is in potential conflict with a second aircraft 40.
  • a potential conflict is defined by the detection of a loss of separation distance according to the predictions of the trajectories of the aircraft.
  • it is provided, in a predetermined horizon of trajectory prediction, that the trajectories of the aircraft 30, 40 will not respect the predetermined horizontal separation distance.
  • TCT Tactical Conflict Detection Tool
  • This tactical conflict detection service is based on proximity detection between two aircraft by comparing positions on the following axes: horizontal, vertical and temporal; Tactical detection is therefore a four-dimensional detection.
  • the predetermined horizon of trajectory prediction is of the order of three to fifteen minutes.
  • the bold lines of the trajectories of the first aircraft 30 and the second aircraft 40 designate predicted trajectory portions for which the horizontal separation distance between the trajectories of the first aircraft 30 and the second aircraft 40 will be less than at the predetermined horizontal separation distance D, according to the predetermined horizon of trajectory prediction.
  • the invention applies in particular to FIG. 3 or more generally to the cases of potential conflict detection in a predetermined horizon of trajectory prediction, between a first aircraft 30 and a second aircraft 40.
  • the potential conflict can be detected in the horizontal and / or vertical plane.
  • first aircraft 30 is associated with a first path PN1 and the second aircraft 40 is associated with a second path PN2.
  • the first trajectory PN1 and the second trajectory PN2 may correspond to a predicted trajectory, by extrapolation of the observed behavior of the aircraft or correspond to a trajectory according to the navigation plan initially planned or requested by the pilot.
  • a path PN1, PN2 may correspond to a portion of a path associated with a control sector. Indeed, it is known that airspace is divided into control sector and that each sector is entrusted to one or more air controllers, who are responsible for ensuring the separation of aircraft in this portion of space.
  • each path PN1, PN2 comprises a plurality of segments BR
  • a navigation point PR is also called a waypoint.
  • a navigation point PR has attributes, preferably, latitude, longitude, an identifier of the navigation point PR and if applicable, the altitude constraint.
  • each path PN1, PN2 comprises three BR segments.
  • each path PN1, PN2 comprises four navigation points PR.
  • a navigation point PR is respectively associated with the current position of the first aircraft 30 and the second aircraft 40.
  • the number of navigation points PR of the first trajectory PN1 may differ. from that of the second PN2 trajectory.
  • the device 100 comprises a determination unit 110, a division unit 120, a discretization unit 130 and a computing unit 140, which are operably connected to each other.
  • each of the units of the device 100 consists of at least one processor of known type.
  • the determination unit 110 is configured to determine at least one peripheral lateral envelope of the first path PN1.
  • the peripheral lateral envelope delimits a lateral navigation surface reachable by the first aircraft 30 from a current position.
  • the peripheral lateral envelope is determined from the performance characteristics of the first aircraft 30.
  • BADA Base of Aircraft Data
  • BADA is a physical model that models, among other things, aircraft performance and provides reference values for parameters such as aircraft weight, climb speed profile, or engine thrust power.
  • BADA allows, at each time step, depending on the altitude of the aircraft and the flight phase (cruise, climb or descent), to know the performance of an aircraft such as speed, consumption the engine thrust rate to be applied for the calculation of the next position.
  • BADA With BADA, it is therefore possible to calculate the maximum authorized lateral deviation from the current position of the first aircraft 30. Thereafter, all of this information can be used to determine the peripheral lateral envelope according to the present invention. 'invention.
  • predetermined constraints can be defined to limit the extent of the peripheral lateral envelope as required by the air traffic controller. For example, a reduction coefficient may be applied to the speed, fuel consumption or thrust ratio of the engines of the first aircraft 30 obtained from BADA.
  • the maximum lateral deviation allowed from the maximum authorized delay relative to the last navigation point PR of the navigation plane PN1 it will be possible to limit the extent of the peripheral lateral envelope to the positions of the airspace which are attainable by the first aircraft 30 but which do not cause a delay of more than five minutes at the last navigation point PR. of the PN1 navigation plan.
  • the control of the time on the last navigation point PR of a sector is important, because the air controller associated with the following sector has already planned the flow of its traffic. Thus, altering traffic too early or late may disrupt the work of the next air traffic controller.
  • FIG. 4A shows an implementation of FIG. 3 illustrating a peripheral lateral envelope EV of the first path PN1.
  • the peripheral lateral envelope EV has an irregular surface comprising a cyclic sequence of consecutive curved segments SC and rectilinear SR. Each rectilinear segment SR is formed between two consecutive navigation points PR of the first trajectory PN1 while the curved segment SC connects the first and the last navigation point PR of the first trajectory PN1.
  • the peripheral lateral envelope EV may have another shape depending on the performance characteristics of the first aircraft 30 and possibly envelope limiting constraints as mentioned above.
  • FIG. 4B shows another implementation of FIG. 3, in which it is envisaged that the determination unit 110 determines a peripheral lateral envelope of each lateral side of the first path PN1.
  • the determination unit 110 determines a peripheral lateral envelope of each lateral side of the first path PN1.
  • FIG. 4B shows another implementation of FIG. 3, in which it is envisaged that the determination unit 110 determines a peripheral lateral envelope of each lateral side of the first path PN1.
  • the determination unit 110 determines a peripheral lateral envelope of each lateral side of the first path PN1.
  • FIG. 4B shows another implementation of FIG. 3, in which it is envisaged that the determination unit 110 determines a peripheral lateral envelope of each lateral side of the first path PN1.
  • the division unit 120 is configured to divide the peripheral side shell EV into a longitudinal plurality of sections juxtaposed one after the other.
  • the division unit 120 is also configured to form transition lines marking the section change, each transition line intersecting, at a first point of intersection, a segment of the first path PN1 and at a second point of intersection. intersection, an edge of the peripheral lateral envelope EV.
  • FIG. 5 shows an example of division of the peripheral lateral envelope EV into a longitudinal plurality of sections TRO, TR1, TR2,..., TR (N).
  • the sections TRO, TR1, TR2, TR (N) are arranged in parallel, with respect to each other.
  • TR (N) is determined according to a predetermined time interval.
  • the following values can be used: 5 seconds, 10 seconds, 15 seconds or 30 seconds.
  • the time interval can be determined from a function that depends on a predetermined parameter associated with the average speed of the first aircraft 30 to reach a predetermined point of rejoining.
  • the rejoining point may correspond to the exit point of the sector as the last navigation point PR.
  • the predetermined parameter is used to adjust the accuracy and the number of calculations performed.
  • Figure 5 also shows the transition lines LT0, LT1, LT2, ..., LT (N-1).
  • the transition lines LT0, LT1, LT2,..., LT (N-1) are rectilinear and perpendicular to a line DIR joining the current position of the first aircraft 30 and the last point of PR navigation.
  • the line DIR defines a direction of the first aircraft 30 towards a predetermined point of rejoining.
  • the predetermined rejoining point corresponds to the last navigation point PR.
  • the point of rejoining may correspond to any other point of navigation considered by the air traffic controller.
  • transition lines LT0, LT1, LT2,..., LT (N-1) intersect, on the one hand, the curved segment SC of the peripheral lateral envelope EV. and, on the other hand, perpendicularly to the straight line DIR, then to cut the rectilinear segments SR of the peripheral lateral envelope EV.
  • transition lines LT0, LT1 are shown in a particular implementation (not shown).
  • LT2, ..., LT (N-1) are curved.
  • the transition lines LT0, LT1, LT2,..., LT (N-1) may be arcs whose center is the first navigation point PR or the current position of the first aircraft 30.
  • Other navigation points PR can be considered to represent the center of the arcs.
  • the discretization unit 130 is configured to discretize each transition line LT0, LT1, LT2, ..., LT (N-1) in a plurality of transition points.
  • FIG. 6 shows an example of discretization of the transition line LT (K) at a plurality of transition points I0, 11, I2,..., I (N).
  • the spacing between two adjacent transition points I0, 11, I2, ..., I (N) is determined according to a predetermined time interval, similar to that mentioned above for the width of each TRO, TR1, TR2, ..., TR (N) section.
  • the computing unit 140 is configured to determine, using a conflict detection algorithm, for each transition point I0, 11, I2, ..., I (N) of each transition line LT0, LT1, LT2, ..., LT (N-1), a potential conflict, between a PNE avoidance path and at least the second path PN2.
  • a conflict detection algorithm for each transition point I0, 11, I2, ..., I (N) of each transition line LT0, LT1, LT2, ..., LT (N-1), a potential conflict, between a PNE avoidance path and at least the second path PN2.
  • the trajectories of the surrounding aircraft it is possible to resolve a potential conflict without creating any other.
  • only one trajectory per aircraft is considered.
  • the device 100 can be used to determine this plurality of trajectories for each of the plurality of trajectories PN2, PN3, ... PN (N) ,.
  • the PNE avoidance trajectory for each iteration comprises the current position of the first aircraft 30, the position of the current transition point and a predetermined rejoining point.
  • the point of rejoining is determined by the air traffic controller.
  • FIG. 6 shows an example of an avoidance trajectory PNE comprising the navigation point PR1 which corresponds to the current position of the aircraft 30.
  • the evasion trajectory PNE also comprises the position of the current transition point 1 (FIG. K) of the transition line LT (K).
  • the PNE avoidance trajectory comprises the position of the navigation point PR4 which is the last navigation point of the first trajectory PN1.
  • the rejoining point may be a navigation point PR different from the last navigation point PR4.
  • an execution of the unit calculation 140 makes it possible to detect a potential conflict, from a current position of the first aircraft 30, between an avoidance trajectory PNE and at least the second trajectory PN2, for each transition point I0, 11, I2, I ( N) of each transition line LT0, LT1, LT2, LT (N-1) of the current peripheral lateral envelope EV.
  • conflict detection algorithm it is envisaged to use an algorithm of known type, such as that used in the tactical conflict detection tool of the Eurocontrol experimental center, as mentioned above.
  • an algorithm relies on the measurement in the horizontal plane, for each time step, of the distance between the avoidance trajectory PNE and the second trajectory PN2. Then, just comparing the measured distance with a predetermined horizontal separation distance to determine if a conflict will occur in the time step considered.
  • TCT operation it should be added that an analysis of the distance in the vertical plane completes the detection in the horizontal plane.
  • the computing unit 140 comprises a multicore processor which is configured to execute the conflict detection algorithm. With such an arrangement, it is possible to parallelize all the conflict determination calculations.
  • the computing unit 140 is also configured to calculate at least one contour of a conflict avoidance surface, from a plurality of transition point positions for which The conflict detection algorithm has not determined a potential conflict between the respective PNE avoidance trajectory and the at least second PN2 trajectory.
  • FIG. 7A shows, in a mixed dash / dot form, portions of transition lines.
  • transition lines LT0, LT1, LT2, LT (N-1) for which some transition points I0, 11, I2, I (N) are included in PNE avoidance trajectories that are not in potential conflict with the second path PN2.
  • the portions of transition lines LT0, LT1, LT2, LT (N-1) which are in solid lines correspond to the set of transition points I0, 11, I2, ..., I (N) which would be in potential conflict with the second path PN2, if a PNE avoidance path passed through one of them.
  • FIG. 7B shows a SEC conflict avoidance surface whose contour has been calculated from the transition points identified in FIG. 7A.
  • the air traffic control is informed that the diversion of the first aircraft 30 into one of these avoidance surfaces.
  • SEC conflict will enable it to avoid the potential conflict initially foreseen. Whatever the avoidance path adopted by the air controller, if it passes through a SEC sway point, then this one will be a trajectory without conflict with any other aircraft. In cases where there is no SEC conflict avoidance zone for an aircraft, the information would be communicated to the air traffic controller so that he can take it into account in his resolution process.
  • SEC conflict avoidance surfaces can be represented in a graphical interface presented in real time to the air traffic controller.
  • Figure 9 illustrates a method 200 according to the invention.
  • the method 200 makes it possible to provide assistance in the avoidance of a potential conflict, detected in a predetermined horizon of trajectory prediction, between the first trajectory PN1 and the second trajectory PN2.
  • the method 200 firstly consists in determining at step 210, at least one peripheral lateral envelope EV, as indicated above.
  • the peripheral lateral envelope EV is divided into a longitudinal plurality of sections TR0, TR1, TR2, ..., TR (N) juxtaposed one after the other. others and delimited by transition lines LTO, LT1, LT2, LT (N-1), as indicated above.
  • each LTO, LT1, LT2 transition line is discretized
  • step 240 using a conflict detection algorithm, for each transition point I0, 11, I2,..., I (N) of each transition line LTO, LT1, LT2,..., LT (N-1), a potential conflict between a PNE avoidance path and at least the second path PN2, as indicated above.
  • step 250 at least one contour of a conflict avoidance surface is calculated.
  • the peripheral lateral envelope is determined.
  • a right peripheral lateral envelope EV1 and a left peripheral lateral envelope EV2 are determined, as indicated above.
  • the transition lines LTO, LT1 are sequentially arranged in a particular embodiment of the method 200.
  • LT2, ..., LT (N-1) are straight lines or arcs, as indicated above.
  • step 240 is carried out using a multicore processor.
  • the method 200 can be implemented from hardware and / or software elements. It can in particular be implemented as a computer program including instructions for its execution. It can also be implemented in the tactical conflict detection tool (TCT) of the Eurocontrol Experimental Center.
  • TCT tactical conflict detection tool
  • the computer program can be recorded on a processor-readable recording medium.
  • the support can be electronic, magnetic, optical or electromagnetic.
  • the invention may be implemented by a device comprising a processor and a memory.
  • the processor may be a generic processor, a specific processor, an application-specific integrated circuit (also known as the ASIC for "Application-Specific Integrated Circuit") or a network of programmable gates in situ (also known as the English name of FPGA for "Field- Programmable Gaste Array”).
  • the device may use one or more dedicated electronic circuits or a general purpose circuit.
  • the technique of the invention can be realized on a reprogrammable calculation machine (a processor or a microcontroller for example) executing a program comprising a sequence of instructions or on a dedicated computing machine (for example, a set of logic gates such as an FPGA or an ASIC, or any other hardware module).
  • the device comprises at least one computer readable storage medium (RAM, ROM, EEPROM, flash memory or other memory technology, CD-ROM, DVD or other optical disk medium, magnetic cassette, magnetic tape, magnetic storage disk or other storage device, or other computer-readable non-transit storage medium) encoded with a computer program (i.e., multiple executable instructions) which, when executed on a processor or several processors performs the functions of the embodiments of the invention described above.
  • a computer program i.e., multiple executable instructions

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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'assistance à l'évitement d'un conflit potentiel, détecté dans un horizon prédéterminé de prédiction de trajectoires, entre une première trajectoire d'un premier navire ou aéronef, et une deuxième trajectoire d'un deuxième navire ou aéronef, chaque trajectoire comprenant une pluralité de segments formés entre une pluralité de points de navigation, le dispositif comprenant : - une unité de détermination pour déterminer au moins une enveloppe latérale périphérique de la première trajectoire, - une unité de division pour diviser l'enveloppe latérale périphérique en une pluralité longitudinale de tronçons juxtaposés les uns à la suite des autres et délimités par des lignes de transition marquant le changement de tronçon, chaque ligne de transition coupant, en un premier point d'intersection, un segment de la première trajectoire et, en un second point d'intersection, un bord de l'enveloppe latérale périphérique, - une unité de discrétisation pour discrétiser chaque ligne de transition en une pluralité de points de transition, et - une unité de calcul pour déterminer, pour chaque point de transition de chaque ligne de transition, un conflit potentiel entre une trajectoire d'évitement et la deuxième trajectoire, et calculer au moins un contour d'une surface d'évitement de conflit, à partir d'une pluralité de positions de points de transition pour lesquels l'algorithme de détection de conflit n'a pas déterminé de conflit potentiel entre la trajectoire d'évitement respective et la deuxième trajectoire.

Description

Titre : Systèmes et procédés d'aide à l'évitement de collisions entre aéronefs ou navires
Description
Domaine technique
[001 ] La présente invention concerne le domaine du contrôle aérien ou maritime. Plus précisément, il concerne des systèmes et procédés d'aide à l'évitement de collisions entre aéronefs ou navires.
Technique antérieure
[002] La connaissance du plan de navigation d’un aéronef ou d’un navire est une aide précieuse à la fois aux contrôleurs aériens ou aux contrôleurs maritimes. Ce plan de navigation est de la responsabilité des pilotes d’aéronefs ou des capitaines de navires. Il est également utilisé par les systèmes de contrôle pour anticiper les mouvements de l’aéronef ou du navire et ainsi offrir des services afin d’assurer un niveau de sécurité optimum.
[003] Dans certaines situations, il est préférable, voire obligatoire de dévier du plan initial de navigation. C’est le cas, par exemple, lorsque deux aéronefs ou deux navires sont détectés « en conflit ». C’est-à-dire, dans le cas d’aéronefs, lorsque leurs trajectoires prédites montrent un non-respect de la distance de séparation latérale minimum ou de la différence d’altitude minimale ; et dans le cas de navires, lorsque leurs trajectoires prédites montrent un non-respect de la distance de séparation latérale minimum.
[004] Résoudre un conflit détecté entre plusieurs aéronefs ou navires consiste dans le meilleur des cas à assurer les séparations en donnant aux aéronefs ou aux navires des instructions de manoeuvre, tout en minimisant les allongements de trajectoire liés aux déviations induites. Il est établi qu’il s’agit là d’un problème NP-complet, à savoir, une classe de problèmes n’admettant aujourd’hui aucun algorithme polynomial les résolvant.
[005] On connaît des systèmes informatiques pour résoudre ce problème à l’aide de méthodes d’optimisation globale telles que les algorithmes génétiques, les algorithmes A* ou encore les algorithmes utilisant un processus de séparation-évaluation (« branch and bound » en langue anglaise).
[006] Toutefois, il est connu que les systèmes informatiques basés sur de telles méthodes nécessitent un temps de calcul important, car les trajectoires de tous les aéronefs ou les navires impliqués dans un conflit doivent être optimisées simultanément. Or, lors d’un trafic très dense, le contrôleur aérien ou le contrôleur maritime dispose souvent d'un temps de déconfliction très faible, de l'ordre de quelques minutes.
[007] En outre, les systèmes informatiques basés sur de telles méthodes peuvent trouver des solutions dites optimales qui perturbent fortement le trafic d’origine du contrôleur aérien ou maritime. Par conséquent, le contrôleur aérien ou le contrôleur maritime n’utilise généralement pas ces systèmes informatiques qui ignorent la stratégie d’écoulement du trafic aérien ou maritime, souhaitée par le contrôleur. [008] Il convient alors de proposer une solution permettant d’assister le contrôleur aérien ou le contrôleur maritime dans l’évitement de conflits de manière rapide tout en lui permettant de mettre en oeuvre une stratégie d’écoulement du trafic aérien ou maritime qui est adaptée au trafic en cours.
Résumé de l'invention
[009] La présente invention vise donc à pallier les inconvénients précités.
[0010] Pour cela, dans un premier aspect de l’invention, selon la revendication 1 , l’invention propose un dispositif d’assistance à l’évitement d’un conflit détecté dans un horizon prédéterminé de prédiction de trajectoires, entre une première trajectoire d’un premier aéronef et une deuxième trajectoire d’un deuxième aéronef ou entre une première trajectoire d’un premier navire et une deuxième trajectoire d’un deuxième navire.
[001 1 ] Enfin, dans un deuxième aspect de l’invention, selon la revendication 7, il est proposé un procédé d’assistance à l’évitement d’un conflit détecté dans un horizon prédéterminé de prédiction de trajectoires, entre une première trajectoire d’un premier aéronef et une deuxième trajectoire d’un deuxième aéronef ou entre une première trajectoire d’un premier navire et une deuxième trajectoire d’un deuxième navire.
Brève description des dessins
[0012] D’autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre et en référence aux dessins annexés, donnés à titre illustratif et nullement limitatif.
[0013] La figure 1 représente un dispositif selon l’invention.
[0014] La figure 2 représente la perte de distance de séparation horizontale entre un premier aéronef et un deuxième aéronef.
[0015] La figure 3 représente un conflit potentiel entre un premier aéronef et un deuxième aéronef.
[0016] La figure 4A représente une enveloppe latérale périphérique selon l’invention. La figure
4B représente une autre mise en oeuvre de l’enveloppe latérale périphérique selon l’invention.
[0017] La figure 5 représente une division de l’enveloppe latérale périphérique de la figure 4A.
[0018] La figure 6 représente un exemple de déroutement de premier aéronef dans l’enveloppe latérale périphérique de la figure 5, selon l’invention.
[0019] La figure 7A représente une évaluation des déroutements possibles à partir de la figure 6,
selon l’invention. La figure 7B représente une surface d’évitement de conflit obtenue à partir de la figure 7A, selon l’invention.
[0020] La figure 8 représente deux surfaces d’évitement de conflit obtenues à partir de la figure
3, selon l’invention.
[0021 ] La figure 9 représente un ordinogramme d’un procédé selon l’invention. [0022] Pour des raisons de clarté, les éléments représentés ne sont pas à l’échelle les uns par rapport aux autres, sauf mention contraire.
Description des modes de réalisation
[0023] Le principe général de l’invention est basé sur le fait que dans la pratique, un contrôleur aérien ou un contrôleur maritime résout globalement les anomalies de son trafic en cherchant à minimiser le nombre d’interventions. À ce titre, il faut noter qu’un conflit, à savoir une perte de distance de séparation, entre un ou plusieurs aéronefs ou navires constitue une anomalie majeure. L’objectif pour un contrôleur en charge d’une partie du trafic constitué par un volume/espace de responsabilité est de minimiser les modifications sur le trafic. Pour ce faire, la recherche d’une solution à un conflit va au premier chef concerner les aéronefs ou navires considérés en anomalie. L’opérateur va donc traiter chaque anomalie unitairement tout en apportant des solutions de fluidification globale du trafic. Dans l’invention, il est proposé une solution qui suit cette approche séquentielle, c’est-à-dire que l’on traite un aéronef ou un navire à la fois. Par conséquent, le temps de calcul sera réduit par rapport à une méthode d’optimisation globale, car on optimise la trajectoire de navigation d’un seul aéronef ou navire à la fois tout en garantissant une cohérence avec le trafic global. En outre, il est proposé de déterminer pour chaque aéronef ou navire traité, au moins une zone d’évitement de conflit, dans laquelle un déroutement de la trajectoire de l’aéronef ou du navire permet d’éviter le conflit. En utilisant les zones d’évitement de conflit, le contrôleur choisit entre plusieurs trajectoires d’évitement de conflit afin de mettre en oeuvre la stratégie d’écoulement de trafic qui lui paraît la plus adaptée au trafic en cours. Ce faisant, le contrôleur dispose d’un mécanisme d’assistance à l’élaboration d’une solution de régulation. En outre, si aucune zone d’évitement de conflit n’existe pour un aéronef ou navire considéré, l’information de présence ou d’absence de zone sans conflit est toujours communiquée à l’opérateur afin qu’il en tienne compte dans son processus mental de résolution. Ainsi, avec l’invention, la responsabilité de séparer les aéronefs ou les navires qui sont en conflit, relève en dernier ressort du contrôleur. La stratégie appliquée par le contrôleur fait ainsi appel à son expérience enrichie par l’analyse tactique réalisée par l’innovation. On peut alors qualifier cette nouvelle approche de « contrôle aérien ou maritime augmentée ».
[0024] Dans la description, l’invention sera décrite en référence au domaine aéronautique.
Toutefois, l’invention est également applicable au domaine maritime. Dans la plupart des cas, il suffira de remplacer le mot aéronef par le mot navire et le mot aérien par le mot maritime. La principale différence entre les deux domaines réside dans la détection de conflit qui se fait en trois dimensions dans le domaine aérien et en deux dimensions dans le domaine maritime.
[0025] La figure 1 illustre un dispositif 100 d’assistance à l’évitement d’un conflit potentiel selon l’invention. Le conflit potentiel pourra avoir lieu, en vol, lors des phases en-route ou d’approche. Il est à noter que l’invention peut similairement s’appliquer pour un déplacement au sol au niveau de l’aérodrome.
[0026] Le dispositif 100 peut être utilisé lorsqu’un conflit potentiel est détecté selon l’algorithme de détection utilisé entre une première trajectoire d’un premier aéronef et une deuxième trajectoire d’un deuxième aéronef.
[0027] La figure 2 montre un exemple de perte de distance de séparation entre un premier aéronef 10 et un deuxième aéronef 20. Dans l’exemple de la figure 2, les positions des aéronefs 10, 20 ne respectent pas une distance de séparation horizontale prédéterminée D. En effet, dans la figure 2, la distance de séparation horizontale d entre les trajectoires du premier aéronef 10 et du deuxième aéronef 20 est inférieure à la distance de séparation horizontale prédéterminée D.
[0028] La figure 3 montre un autre exemple dans lequel un premier aéronef 30 est en conflit potentiel avec un deuxième aéronef 40. Un conflit potentiel se définit par la détection d’une perte de distance de séparation selon les prédictions des trajectoires des aéronefs. Dans l’exemple de la figure 3, il est prévu, dans un horizon prédéterminé de prédiction de trajectoires, que les trajectoires des aéronefs 30, 40 ne respecteront pas la distance de séparation horizontale prédéterminée. Pour réaliser la prédiction, on peut utiliser, par exemple, l’outil de détection de conflit tactique (TCT pour « Tactical Controller Tool », en langue anglaise) qui est spécifié par le centre expérimental d’Eurocontrol. Ce service de détection de conflit tactique repose sur une détection de proximité entre deux avions par comparaison des positions sur les axes suivants : horizontal, vertical et temporel ; La détection tactique est donc une détection en quatre dimensions. Dans la pratique, l’horizon prédéterminé de prédiction de trajectoires est de l’ordre de trois à quinze minutes. Ainsi, dans la figure 3, les lignes en traits gras des trajectoires du premier aéronef 30 et du deuxième aéronef 40 désignent des parties de trajectoires prédites pour lesquelles la distance de séparation horizontale entre les trajectoires du premier aéronef 30 et du deuxième aéronef 40 sera inférieure à la distance de séparation horizontale prédéterminée D, selon l’horizon prédéterminé de prédiction de trajectoires.
[0029] L’invention s’applique notamment à la figure 3 ou de manière plus générale aux cas de détection de conflit potentiel dans un horizon prédéterminé de prédiction de trajectoires, entre un premier aéronef 30 et un deuxième aéronef 40. Le conflit potentiel peut être détecté dans le plan horizontal et/ou vertical.
[0030] De retour à la figure 3, le premier aéronef 30 est associé à une première trajectoire PN1 et le deuxième aéronef 40 est associé à une deuxième trajectoire PN2. La première trajectoire PN1 et la deuxième trajectoire PN2 peuvent correspondre à une trajectoire prédite, par extrapolation du comportement observé de l’aéronef ou correspondre à une trajectoire conforme au plan de navigation initialement prévu ou demandé par le pilote.
[0031 ] Dans l’invention, une trajectoire PN1 , PN2 peut correspondre à une portion d’une trajectoire associée à un secteur de contrôle. En effet, il est connu que l’espace aérien est divisé en secteur de contrôle et que chaque secteur est confié à un ou plusieurs contrôleurs aériens, qui ont la charge d’assurer la séparation des aéronefs dans cette portion de l’espace.
[0032] Dans la figure 3, chaque trajectoire PN1 , PN2 comprend une pluralité de segments BR,
généralement rectilignes, qui sont formées entre une pluralité de points de navigation PR et qui se rejoignent latéralement aux points de navigation PR. Dans le domaine aéronautique, un point de navigation PR est également appelé point de cheminement. Dans ce cas, en pratique, un point de navigation PR présente des attributs dont, de préférence, la latitude, la longitude, un identifiant du point de navigation PR et si applicable, la contrainte d'altitude.
[0033] Dans l’exemple de la figure 3, chaque trajectoire PN1 , PN2 comprend trois segments BR.
Toutefois, le nombre de segments BR de la première trajectoire PN1 peut différer de celui de la deuxième trajectoire PN2. En outre, dans l’exemple de la figure 3, chaque trajectoire PN1 , PN2 comprend quatre points de navigation PR. Par exemple, on peut voir dans la figure 3 qu’un point de navigation PR est respectivement associé à la position courante du premier aéronef 30 et du deuxième aéronef 40. Toutefois, le nombre de points de navigation PR de la première trajectoire PN1 peut différer de celui de la deuxième trajectoire PN2.
[0034] De retour à la figure 1 , le dispositif 100 comprend une unité de détermination 110, une unité de division 120, une unité de discrétisation 130 et une unité de calcul 140, qui sont fonctionnellement connectées entre elles. Dans une mise en œuvre particulière, chacune des unités du dispositif 100 est constituée d’au moins un processeur de type connu.
[0035] Dans la figure 1 , l’unité de détermination 110 est configuré pour déterminer au moins une enveloppe latérale périphérique de la première trajectoire PN1. Dans l’invention, l’enveloppe latérale périphérique délimite une surface latérale de navigation atteignable par le premier aéronef 30 à partir d’une position courante.
[0036] Dans un exemple, l’enveloppe latérale périphérique est déterminée à partir de caractéristiques de performance du premier aéronef 30. Pour cela, on peut utiliser la base de données sur les performances des aéronefs BADA (« Base of Aircraft Data », en langue anglaise) qui est développée et maintenue par le centre expérimental d’Eurocontrol. BADA est un modèle physique qui modélise, entre autres, les performances des aéronefs et fournit des valeurs de référence pour les paramètres comme la masse de l'aéronef, son profil de vitesse en montée ou la puissance de poussée des moteurs. Ainsi, BADA permet, à chaque pas de temps, en fonction de l’altitude de l’aéronef et de la phase de vol (croisière, montée ou descente), de connaître les performances d’un aéronef tels que la vitesse, la consommation de carburant et le taux de poussée des moteurs à appliquer pour le calcul de la position suivante.
[0037] Avec BADA, il est donc possible de calculer la déviation latérale maximale autorisée à partir de la position courante du premier aéronef 30. Par la suite, l’ensemble de ces informations peut être utilisé pour déterminer l’enveloppe latérale périphérique selon l’invention. Bien sûr, des contraintes prédéterminées pourront être définies pour limiter l’étendue de l’enveloppe latérale périphérique selon les besoins du contrôleur aérien. Par exemple, on pourra appliquer un coefficient réducteur sur la vitesse, la consommation de carburant ou le taux de poussée des moteurs du premier aéronef 30 obtenus à partir de BADA.
[0038] Dans une mise en oeuvre particulière, on pourra calculer la déviation latérale maximale autorisée à partir du retard maximum autorisé par rapport au dernier point de navigation PR du plan de navigation PN1. Par exemple, on pourra limiter l’étendue de l’enveloppe latérale périphérique aux positions de l’espace aérien qui sont atteignables par le premier aéronef 30 mais qui ne provoquent pas un retard de plus de cinq minutes au niveau du dernier point de navigation PR du plan de navigation PN1. En effet, dans le domaine aéronautique, la maîtrise du temps sur le dernier point de navigation PR d’un secteur est importante, car le contrôleur aérien associé au secteur suivant a déjà planifié l’écoulement de son trafic. Ainsi, altérer le trafic trop en avance ou en retard peut perturber le travail du contrôleur aérien suivant.
[0039] La figure 4A montre une mise en oeuvre de la figure 3 illustrant une enveloppe latérale périphérique EV de la première trajectoire PN1. Dans l’exemple de la figure 3, l’enveloppe latérale périphérique EV présente une surface irrégulière comprenant une suite cyclique de segments consécutifs courbes SC et rectilignes SR. Chaque segment rectiligne SR est formé entre deux points de navigation PR consécutifs de la première trajectoire PN1 tandis que le segment courbe SC relie le premier et le dernier point de navigation PR de la première trajectoire PN1. Toutefois, on notera que l’enveloppe latérale périphérique EV pourra présenter une autre forme selon les caractéristiques de performance du premier aéronef 30 et éventuellement des contraintes de limitation d’enveloppe telles que mentionnées plus haut.
[0040] La figure 4B montre une autre mise en oeuvre de la figure 3, dans laquelle il est envisagé que l’unité de détermination 110 détermine une enveloppe latérale périphérique de chaque côté latéral de la première trajectoire PN1. Dans l’exemple de la figure 4B, on peut donc voir une enveloppe latérale périphérique droite EV1 de la première trajectoire PN1 et une enveloppe latérale périphérique gauche EV2 de la première trajectoire PN1.
[0041 ] Dans la suite de la description, on considérera seulement la mise en oeuvre de la figure
4A. Pour la mise en oeuvre de la figure 4B, il suffira d’utiliser le dispositif 100 de la même manière pour l’enveloppe latérale périphérique droite EV1 et pour l’enveloppe latérale périphérique gauche EV2.
[0042] De retour à la figure 1 , l’unité de division 120 est configuré pour diviser l’enveloppe latérale périphérique EV en une pluralité longitudinale de tronçons juxtaposés les uns à la suite des autres. L’unité de division 120 est également configurée pour former des lignes de transition marquant le changement de tronçon, chaque ligne de transition coupant, en un premier point d’intersection, un segment de la première trajectoire PN1 et, en un second point d’intersection, un bord de l’enveloppe latérale périphérique EV. [0043] La figure 5 montre un exemple de division de l’enveloppe latérale périphérique EV en une pluralité longitudinale de tronçons TRO, TR1 , TR2, ...,TR(N). Dans l’exemple de la figure 5, les tronçons TRO, TR1 , TR2, TR(N) sont agencés de manière parallèle, les uns par rapports aux autres.
[0044] Dans une mise en oeuvre particulière, la largeur de chaque tronçon TRO, TR1 , TR2,
...,TR(N) est déterminée selon un intervalle de temps prédéterminée. Dans un exemple, les valeurs suivantes peuvent être utilisées : 5 secondes, 10 secondes, 15 secondes ou encore 30 secondes. Dans un autre exemple, l’intervalle de temps peut être déterminé à partir d’une fonction qui dépend d’un paramètre prédéterminé associé à la vitesse moyenne du premier aéronef 30 pour rejoindre un point de rejointe prédéterminé. Par exemple, le point de rejointe peut correspondre au point de sortie du secteur comme le dernier point de navigation PR. Dans cet exemple, le paramètre prédéterminé sert à régler la précision et le nombre des calculs effectués.
[0045] La figure 5 montre également les lignes de transition LT0, LT1 , LT2, ..., LT(N-1). Dans l’exemple de la figure 5, les lignes de transition LT0, LT1 , LT2, ..., LT(N-1) sont rectilignes et perpendiculaires à une droite DIR joignant la position courante du premier aéronef 30 et le dernier point de navigation PR. La droite DIR définit une direction du premier aéronef 30 vers un point de rejointe prédéterminé. Dans l’exemple de la figure 5, le point de rejointe prédéterminé correspond au dernier point de navigation PR. Toutefois, le point de rejointe peut correspondre à tout autre point de navigation considéré par le contrôleur aérien.
[0046] De retour à la figure 5, les lignes de transition LT0, LT1 , LT2, ..., LT(N-1), coupent, d’une part, le segment courbe SC de l’enveloppe latérale périphérique EV, et, d’autre part, de manière perpendiculaire la droite DIR, pour ensuite couper les segments rectilignes SR de l’enveloppe latérale périphérique EV.
[0047] Dans une mise en oeuvre particulière (non représentée), les lignes de transition LT0, LT1 ,
LT2, ..., LT(N-1) sont courbes. Par exemple, les lignes de transition LT0, LT1 , LT2, ..., LT(N-1) peuvent être des arcs dont le centre est le premier point de navigation PR ou la position courante du premier aéronef 30. Toutefois, d’autres points de navigation PR peuvent être envisagés pour représenter le centre des arcs.
[0048] De retour à la figure 1 , l’unité de discrétisation 130 est configurée pour discrétiser chaque ligne de transition LT0, LT1 , LT2, ..., LT(N-1) en une pluralité de points de transition.
[0049] La figure 6 montre un exemple de discrétisation de la ligne de transition LT(K) en une pluralité de points de transition I0, 11 , I2, ..., I(N). Dans une mise en oeuvre particulière, l’espacement entre deux points de transition I0, 11 , I2, ..., I(N) adjacents est déterminé selon un intervalle de temps prédéterminée, similaire à celui mentionné plus haut pour la largeur de chaque tronçon TRO, TR1 , TR2, ..., TR(N).
[0050] De retour à la figure 1 , l’unité de calcul 140 est configurée pour déterminer, à l’aide d’un algorithme de détection de conflit, pour chaque point de transition I0, 11 , I2, ..., I(N) de chaque ligne de transition LT0, LT1 , LT2, ..., LT(N-1), un conflit potentiel, entre une trajectoire d’évitement PNE et au moins la deuxième trajectoire PN2. Dans une mise en œuvre de l’invention, on considère seulement la deuxième trajectoire PN2 qui est associée au deuxième aéronef 40. Dans une autre mise en œuvre de l’invention, on considère une pluralité de trajectoires PN2, PN3, PN(N) associée à une pluralité d’aéronefs situés dans le voisinage de la première trajectoire PN1. Avec cette mise en œuvre particulière, comme on considère les trajectoires des aéronefs environnants, il est possible de résoudre un conflit potentiel sans en créer aucun autre. Toutefois, dans cette mise en œuvre, on ne considère qu’une seule trajectoire par aéronef. Néanmoins, dans une mise en œuvre particulière, selon les capacités de calcul dont on dispose, on peut prendre en considération pour chacun de la pluralité de trajectoires PN2, PN3, PN(N), une pluralité de trajectoires atteignables par chacun des aéronefs. Dans ce cas, on pourra utiliser le dispositif 100 pour déterminer cette pluralité de trajectoires pour chacun de la pluralité de trajectoires PN2, PN3, ...PN(N),.
[0051 ] Dans l’invention, on considère que la trajectoire d’évitement PNE pour chaque itération comprend la position courante du premier aéronef 30, la position du point de transition courant et un point de rejointe prédéterminé. Dans la pratique, le point de rejointe est déterminé par le contrôleur aérien.
[0052] La figure 6 montre un exemple de trajectoire d’évitement PNE comprenant le point de navigation PR1 qui correspond à la position courante de l’aéronef 30. La trajectoire d’évitement PNE comprend également la position du point de transition courant l(K) de la ligne de transition LT(K). Enfin, la trajectoire d’évitement PNE comprend la position du point de navigation PR4 qui est le dernier point de navigation de la première trajectoire PN1. Toutefois, comme indiqué plus haut, le point de rejointe peut être un point de navigation PR différent du dernier point de navigation PR4.
[0053] De retour à la figure 6, lors de l’itération suivante, la prochaine trajectoire d’évitement PNE
comprendra le point de navigation PR1 , la position du point de transition l(K+1) de la ligne de transition LT(K) et la position du point de navigation PR4. Et ainsi de suite pour chaque point de transition de chaque ligne de transition. À ce titre, on notera que pour une exécution de l’unité de calcul 140, on considérera une seule position courante de l’aéronef 30 pour l’exécution de l’ensemble des itérations. Par la suite, lors de l’exécution suivante, on considérera la nouvelle position courante de l’aéronef 30. Et ainsi de suite pour chaque nouvelle exécution de l’unité de calcul 140. On comprend alors qu’une exécution de l’unité de calcul 140 permet de détecter un conflit potentiel, à partir d’une position courante du premier aéronef 30, entre une trajectoire d’évitement PNE et au moins la deuxième trajectoire PN2, pour chaque point de transition I0, 11 , I2, I(N) de chaque ligne de transition LT0, LT1 , LT2, LT(N-1) de l’enveloppe latérale périphérique courante EV.
[0054] Concernant l’algorithme de détection de conflit, il est envisagé d’utiliser un algorithme de type connu, comme celui utilisé dans l’outil de détection de conflit tactique du centre expérimental d’Eurocontrol, tel que mentionné plus haut. En pratique, un tel algorithme repose sur la mesure dans le plan horizontal, pour chaque pas de temps, de la distance entre la trajectoire d’évitement PNE et la deuxième trajectoire PN2. Ensuite, il suffit de comparer la distance mesurée avec une distance de séparation horizontale prédéterminée pour déterminer si un conflit se produira dans le pas de temps considéré. Dans le cadre du fonctionnement de TCT, il convient d’ajouter qu’une analyse de la distance dans le plan vertical vient compléter la détection dans le plan horizontal.
[0055] Dans une mise en oeuvre particulière, l’unité de calcul 140 comprend un processeur multicoeur qui est configuré pour exécuter l’algorithme de détection de conflit. Grâce à un tel agencement, il est possible de paralléliser l’ensemble des calculs de détermination de conflits.
[0056] De retour à la figure 1 , l’unité de calcul 140 est également configurée pour calculer au moins un contour d’une surface d’évitement de conflit, à partir d’une pluralité de positions de points de transition pour lesquels l’algorithme de détection de conflit n’a pas déterminé de conflit potentiel entre la trajectoire d’évitement PNE respective et la au moins deuxième trajectoire PN2.
[0057] La figure 7A montre, sous une forme mixte tiret/point, des portions de lignes de transition
LT0, LT1 , LT2, LT(N-1) pour lesquelles certains points de transition I0, 11 , I2, I(N) sont compris dans des trajectoires d’évitement PNE qui ne sont pas en conflit potentiel avec la deuxième trajectoire PN2. En contraste, les portions de lignes de transition LT0, LT1 , LT2, LT(N-1) qui sont en traits pleins, correspondent à l’ensemble points de transition I0, 11 , I2, ..., I(N) qui seraient en conflit potentiel avec la deuxième trajectoire PN2, si une trajectoire d’évitement PNE passait par l’un d’entre eux.
[0058] La figure 7B montre une surface d’évitement de conflit SEC dont le contour a été calculé à partir des points de transition identifiés dans la figure 7A.
[0059] Avec les surfaces d’évitement de conflit SEC telles qu’illustrées dans la figure 7B ou de manière plus générale dans la figure 8, le contrôle aérien est informé que le déroutement du premier aéronef 30 dans une de ces surfaces d’évitement de conflit SEC lui permettra d’éviter le conflit potentiel prévu initialement. Quelle que soit la trajectoire d’évitement retenue par le contrôleur aérien, si celle-ci passe par un point d’évitement de SEC, alors celle-ci sera une trajectoire sans conflit avec aucun autre aéronef. Dans les cas de figure où il n’existerait aucune zone d’évitement de conflit SEC pour un aéronef considéré, l’information serait communiquée au contrôleur aérien afin qu’il puisse en tenir compte dans son processus de résolution.
[0060] Dans une mise en oeuvre particulière, les surfaces d’évitement de conflit SEC peuvent être représentées dans une interface graphique présentée en temps réel au contrôleur aérien.
[0061 ] La figure 9 illustre un procédé 200 selon l’invention. Le procédé 200 permet de fournir une assistance à l’évitement d’un conflit potentiel, détecté dans un horizon prédéterminé de prédiction de trajectoires, entre la première trajectoire PN1 et la deuxième trajectoire PN2.
[0062] Le procédé 200 consiste tout d’abord à déterminer à l’étape 210, au moins une enveloppe latérale périphérique EV, comme indiqué plus haut.
[0063] Ensuite, à l’étape 220, on divise l’enveloppe latérale périphérique EV en une pluralité longitudinale de tronçons TR0, TR1 , TR2, ..., TR(N) juxtaposés les uns à la suite des autres et délimités par des lignes de transition LTO, LT1 , LT2, LT(N-1), comme indiqué plus haut.
[0064] Par ailleurs, à l’étape 230, on discrétise chaque ligne de transition LTO, LT1 , LT2,
LT(N-1) en une pluralité de points de transition I0, 11 , 12, ..., I(N), comme indiqué plus haut.
[0065] Par la suite, à l’étape 240, on détermine, à l’aide d’un algorithme de détection de conflit, pour chaque point de transition I0, 11 , I2, ..., I(N) de chaque ligne de transition LTO, LT1 , LT2, ..., LT(N-1), un conflit potentiel, entre une trajectoire d’évitement PNE et au moins la deuxième trajectoire PN2, comme indiqué plus haut.
[0066] Enfin, à l’étape 250, on calcule au moins un contour d’une surface d’évitement de conflit
SEC, comme indiqué plus haut.
[0067] Dans une mise en oeuvre du procédé 200, on détermine l’enveloppe latérale périphérique
EV à partir de caractéristiques de performance du premier aéronef 30, comme indiqué plus haut.
[0068] Dans un exemple de la mise en oeuvre du procédé 200, à l’étape 210, on détermine une enveloppe latérale périphérique droite EV1 et une enveloppe latérale périphérique gauche EV2, comme indiqué plus haut.
[0069] Dans un mode particulier de réalisation du procédé 200, les lignes de transition LTO, LT1 ,
LT2, ..., LT(N-1) sont des lignes rectilignes ou des arcs, comme indiqué plus haut.
[0070] Dans un autre mode particulier de réalisation du procédé 200, on réalise l’étape 240 à l’aide d’un processeur multicoeur.
[0071 ] La présente invention a été décrite et illustrée dans la présente description détaillée et dans les figures. Toutefois, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation présentées. Ainsi, d’autres variantes et modes de réalisation peuvent être déduits et mis en oeuvre par la personne du métier à la lecture de la présente description et des figures annexées.
[0072] Par exemple, le procédé 200 peut être implémenté à partir d'éléments matériel et/ou logiciel. Il peut notamment être mis en oeuvre en tant que programme d'ordinateur comportant des instructions pour son exécution. Il peut également être mis en oeuvre dans l’outil de détection de conflit tactique (TCT) du centre expérimental d’Eurocontrol. Le programme d'ordinateur peut être enregistré sur un support d'enregistrement lisible par un processeur. Le support peut être électronique, magnétique, optique ou électromagnétique.
[0073] En particulier, l'invention peut être implémentée par un dispositif comprenant un processeur et une mémoire. Le processeur peut être un processeur générique, un processeur spécifique, un circuit intégré propre à une application (connu aussi sous le nom anglais d'ASIC pour « Application-Specific Integrated Circuit ») ou un réseau de portes programmables in situ (connu aussi sous le nom anglais de FPGA pour « Field- Programmable Gâte Array »).
[0074] Le dispositif peut utiliser un ou plusieurs circuits électroniques dédiés ou un circuit à usage général. La technique de l'invention peut se réaliser sur une machine de calcul reprogrammable (un processeur ou un microcontrôleur par exemple) exécutant un programme comprenant une séquence d'instructions ou sur une machine de calcul dédiée (par exemple, un ensemble de portes logiques comme un FPGA ou un ASIC, ou tout autre module matériel).
[0075] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend au moins un support de stockage lisible par ordinateur (RAM, ROM, EEPROM, mémoire flash ou une autre technologie de mémoire, CD-ROM, DVD ou un autre support à disque optique, cassette magnétique, bande magnétique, disque de stockage magnétique ou un autre dispositif de stockage, ou un autre support de stockage non transitoire lisible par ordinateur) codé avec un programme d'ordinateur (c'est-à-dire plusieurs instructions exécutables) qui, lorsqu'il est exécuté sur un processeur ou plusieurs processeurs, effectue les fonctions des modes de réalisation de l'invention, décrits précédemment.

Claims

Revendications
1 . Dispositif (100) d’assistance d’un contrôleur aérien ou maritime à l’évitement d’un conflit potentiel, détecté dans un horizon prédéterminé de prédiction de trajectoires, entre une première trajectoire (PN2) d’un premier aéronef (30) et une deuxième trajectoire (PN1 ) d’un deuxième aéronef (40) ou entre une première trajectoire (PN1) d’un premier navire et une deuxième trajectoire (PN2) d’un deuxième navire, chaque trajectoire (PN1 , PN2) comprenant une pluralité de segments (BR) formés entre une pluralité de points de navigation (PR), le dispositif comprenant :
- une unité de détermination (110) pour déterminer au moins une enveloppe latérale périphérique (EV) de la première trajectoire (PN1), l’enveloppe latérale périphérique délimitant une surface latérale de navigation atteignable par le premier aéronef ou par le premier navire à partir d’une position courante du premier aéronef ou du premier navire,
- une unité de division (120) pour diviser l’enveloppe latérale périphérique en une pluralité longitudinale de tronçons (TRO, TR1 , TR2, TR(N)) juxtaposés les uns à la suite des autres et délimités par des lignes de transition (LTO, LT1 , LT2, LT(N-1)) marquant le changement de tronçon, chaque ligne de transition coupant, en un premier point d’intersection, un segment de la première trajectoire (PN1 ) et, en un second point d’intersection, un bord de l’enveloppe latérale périphérique,
- une unité de discrétisation (130) pour discrétiser chaque ligne de transition en une pluralité de points de transition (I0, 11 , 12, I(N)), et
- une unité de calcul (140) pour déterminer, à l’aide d’un algorithme de détection de conflit, pour chaque point de transition de chaque ligne de transition, un conflit potentiel entre une trajectoire d’évitement (PNE) et la deuxième trajectoire (PN2), la trajectoire d’évitement comprenant la position courante du premier aéronef ou du premier navire, la position du point de transition courant et un point de rejointe prédéterminé, et un conflit potentiel étant détecté lorsqu’une distance de séparation horizontale entre la trajectoire d’évitement et la deuxième trajectoire est inférieure à une distance de séparation horizontale prédéterminée (D), et pour calculer au moins un contour d’une surface d’évitement de conflit (SEC, SEC1 , SEC2), à partir d’une pluralité de positions de points de transition pour lesquels l’algorithme de détection de conflit n’a pas déterminé de conflit potentiel entre la trajectoire d’évitement respective et la deuxième trajectoire.
2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel l’unité de détermination détermine l’enveloppe latérale périphérique à partir de caractéristiques de performance du premier aéronef ou du premier navire.
3. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’unité de détermination détermine une enveloppe latérale périphérique droite (EV1) et une enveloppe latérale périphérique gauche (EV2).
4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les lignes de transition sont des lignes rectilignes ou des arcs dont le centre est le premier point de navigation ou la position courante du premier aéronef.
5. Dispositif selon la revendication 4, lorsque les lignes de transition sont des lignes rectilignes, lesdites lignes de transition sont perpendiculaires à une droite (DIR) joignant la position courante du premier aéronef le point de rejointe prédéterminé.
6. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, pour l’assistance d’un contrôleur aérien, comprenant en outre une interface graphique adaptée pour présenter en temps réel les surfaces d’évitement de conflit au contrôleur aérien.
7. Procédé (200) d’assistance d’un contrôleur aérien ou maritime à l’évitement d’un conflit potentiel, détecté dans un horizon prédéterminé de prédiction de trajectoires, entre une première trajectoire (PN1 ) d’un premier aéronef (30) et une deuxième trajectoire (PN1 ) d’un deuxième aéronef (40) ou entre une première trajectoire (PN1) d’un premier navire et une deuxième trajectoire (PN2) d’un deuxième navire, chaque trajectoire (PN1 , PN2) comprenant une pluralité de segments (BR) formés entre une pluralité de points de navigation (PR), le procédé comprenant les étapes suivantes :
- déterminer (210) au moins une enveloppe latérale périphérique (EV) de la première trajectoire (PN1 ), l’enveloppe latérale périphérique délimitant une surface latérale de navigation atteignable par le premier aéronef ou par le premier navire à partir d’une position courante du premier aéronef ou du premier navire,
- diviser (220) l’enveloppe latérale périphérique en une pluralité longitudinale de tronçons (TR0, TR1 , TR2, TR(N)) juxtaposés les uns à la suite des autres et délimités par des lignes de transition (LT0, LT1 , LT2, LT(N-1)) marquant le changement de tronçon, chaque ligne de transition coupant, en un premier point d’intersection, un segment de la première trajectoire (PN1 ) et, en un second point d’intersection, un bord de l’enveloppe latérale périphérique,
- discrétiser (230) chaque ligne de transition en une pluralité de points de transition (I0, 11 , I2, ..., I(N)),
- déterminer (240), à l’aide d’un algorithme de détection de conflit, pour chaque point de transition de chaque ligne de transition, un conflit potentiel entre une trajectoire d’évitement (PNE) et la deuxième trajectoire (PN2), la trajectoire d’évitement comprenant la position courante du premier aéronef ou du premier navire, la position du point de transition courant et un point de rejointe prédéterminé, et un conflit potentiel étant détecté lorsqu’une distance de séparation horizontale entre la trajectoire d’évitement et la deuxième trajectoire est inférieure à une distance de séparation horizontale prédéterminée (D),
- calculer (250) au moins un contour d’une surface d’évitement de conflit (SEC, SEC1 , SEC2), à partir d’une pluralité de positions de points de transition pour lesquels l’algorithme de détection de conflit n’a pas déterminé de conflit potentiel entre la trajectoire d’évitement respective et la deuxième trajectoire.
8. Procédé selon la revendication 7 comprenant en outre la détermination de l’enveloppe latérale périphérique à partir de caractéristiques de performance du premier aéronef ou du premier navire.
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8comprenant en outre la détermination d’une enveloppe latérale périphérique droite (EV1) et une enveloppe latérale périphérique gauche (EV2).
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel les lignes de transition sont des lignes rectilignes ou des arcs dont le centre est le premier point de navigation ou la position courante du premier aéronef.
11. Procédé selon la revendication 10, lorsque les lignes de transition sont des lignes rectilignes, lesdites lignes de transition sont perpendiculaires à une droite (DIR) joignant la position courante du premier aéronef le point de rejointe prédéterminé.
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