WO2020187880A1 - Détermination d'une trajectoire raccourcie d'un mobile évoluant dans un corridor - Google Patents

Détermination d'une trajectoire raccourcie d'un mobile évoluant dans un corridor Download PDF

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WO2020187880A1
WO2020187880A1 PCT/EP2020/057214 EP2020057214W WO2020187880A1 WO 2020187880 A1 WO2020187880 A1 WO 2020187880A1 EP 2020057214 W EP2020057214 W EP 2020057214W WO 2020187880 A1 WO2020187880 A1 WO 2020187880A1
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WO
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point
path
current
trajectory
intersection
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Application number
PCT/EP2020/057214
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Christophe Pierre
Michel Roger
Hervé GOUTELARD
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Thales
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    • G08G5/02—Automatic approach or landing aids, i.e. systems in which flight data of incoming planes are processed to provide landing data
    • G08G5/025—Navigation or guidance aids

Definitions

  • TITLE Determination of a shortened trajectory of a mobile moving in a corridor
  • the invention relates to the field of mobile movement management systems, and more particularly that of assistance in the piloting of mobiles, such as aircraft, helicopters or drones, (this is then referred to as a flight management system) but also boats or submarines, see motor vehicles moving in an environment allowing a certain freedom of movement (vehicles moving in a desert or on a very wide track for example). This is to determine a shortened trajectory compared to that commonly calculated by travel management systems.
  • the flight plan is commonly managed on board civil airplanes by a system designated by the English terminology of "Flight Management System", which will be called FMS hereinafter which sets the course for available to on-board personnel and available to other on-board systems.
  • FMS Fluor Management System
  • These systems make it possible, among other things, to aid navigation, by displaying information useful to pilots, or else by communicating flight parameters to an automatic piloting system.
  • the flight plan is entered by the pilot, or else by data link, from data contained in a navigation database.
  • Known navigation aid systems have means for calculating trajectories between waypoints defined in a flight plan.
  • the trajectories calculated at the start of the flight and possibly updated during the flight, are a support for the maneuvers of the aircraft, whether they are decided by the pilot or by an automatic pilot system.
  • a functional architecture of an FMS is shown schematically in Figure 1. In accordance with the ARINC 702 standard, they notably perform the functions of:
  • - FPLN flight plan, 1 10 to enter the geographical elements constituting the skeleton of the route to be followed (departure and arrival procedures, waypoints, etc.), - NAVDB 130 navigation database, to build geographic routes and procedures from data included in the databases (points, beacons, interception or altitude legacies, etc.)
  • the FMS system has PERF DB performance tables, which define the modeling of aerodynamics and engines.
  • the PRED prediction function implements the equations of the dynamics of the aircraft. These equations are numerically based on values contained in the performance tables to calculate drag, lift, and thrust. By double integration, we deduce the speed vector and the position vector of the airplane.
  • GUID 200 to guide the aircraft in the lateral and vertical planes on its 3D trajectory, while optimizing speed. It is in relation with an automatic pilot 1 1.
  • the FMS communicates with the pilot using HMI 12.
  • a trajectory is calculated from the flight plan, which is the detailed description of the route to be followed by a mobile in the context of a planned flight.
  • the flight plan is drawn up from the list of navigation points and procedures (departure, arrival, airways, missions) stored in the navigation database.
  • the pilot then enters the parameters of the aircraft: weight, flight plan, range of cruising levels, as well as one or a plurality of optimization criteria, such as Cl.
  • the flight plan comprises an ordered series of segments (commonly called LEG) defined by an aeronautical standard.
  • a segment corresponds to an instruction for calculating an elementary trajectory.
  • the trajectory resulting from the PV flight plan is built up step by step from one segment to another from the instructions contained in each segment (geometry between the waypoints defined by these segments), from the performance of the aircraft, constraints of any type (altitude, speed, time, slope) and thrust and speed instructions.
  • the international standard ARINC 424 defines different types of "LEG" or segment, each type corresponding to a specific type. data necessary for calculating the elementary trajectory corresponding to the type, for example instructions to be followed in terms of position, altitude, heading or course.
  • the FMS calculates the lateral trajectory and the vertical profile, that is to say the flight profile in terms of altitude and speed, which for example minimizes the optimization criterion.
  • Each segment thus generates a portion of trajectory or elementary trajectory.
  • This elementary trajectory corresponds to a geometric element which can be a straight section, an arc, typically an arc of a circle, or combinations of a straight section and arcs.
  • the FMS can, on the pilot's instruction, provide the elements necessary to automatically control the aircraft on the calculated trajectory.
  • the FMS provides the deviations from the trajectory to be followed, and the Autopilot provides slaving to the deviations.
  • the FMS determines “predictions” which correspond to values of key parameters of the trajectory along the latter, that is to say for different values of the abscissa curvilinear x of the trajectory.
  • these parameters are: speed of the aircraft relative to the surrounding air mass called CAS (for Calibrated Air Speed in English), Aircraft altitude, Wind (defined by vector).
  • CAS for Calibrated Air Speed in English
  • Aircraft altitude Aircraft altitude
  • Wind defined by vector.
  • the “predictions” also include the calculation of the total distance traveled, the flight time and the quantity of fuel consumed.
  • a “Fly over” type transition requires passing vertically from a navigation point WP0, the aircraft then making a turn to join the trajectory connecting WP0 to the navigation point following WP1.
  • the system calculates a so-called “Fly by” transition between the segment preceding the current segment and the following segment, as illustrated in figure 2.
  • the trajectory produced 13 is predictable, but not repeatable because the path followed is a function of the speed of the airplane and of the angle of heel chosen.
  • a “Fly by” transition uses a transition area 14. The aircraft must remain in this area 14 when it performs the “Fly by” transition.
  • Standard D0283 imposes (i) an initialization of the turn in other words the start of a transition which must not begin before 20NM from the point and (ii) conventionally a heel angle of 5 degrees, which is used with the highest possible speed at high altitude to define the transition area, which produces a very long turn and a very wide area to be protected. It is therefore recommended to use higher heel angles for high heel transitions. altitude to reduce the airspace used and the risk of conflicts.
  • a flyable trajectory of the aircraft is calculated taking into account the constraints associated with the navigation procedures accompanying the navigation points, such as the “fly over” or the “fly by” associated with a transition.
  • the required navigation performance or RNP (Required Navigation Performance in English) is defined for portions of the flight. As illustrated in Figure 3, the RNP varies depending on whether the aircraft 19 is on an Oceanic '20 or' Enroute '21 type flight portion, or Terminal Area' 22 or even 'Approach' 23 just before the runway. 24. Thus a procedure with a certain required performance refers to a specific block of space. The required level of performance is reflected in the width of a corridor according to the block of space. For example, a block of ocean space may have a corridor with a width of 4 to 10Nm where the symbol Nm corresponding to the nautical mile and 1 nautical mile equals 1852 m.
  • the required performance level translated into the width of the corridor is generally 1 Nm at the start of the approach, drops to 0.5 Nm for the approaches of non-precision, 0.3 Nm for precision approaches and up to 0.1 Nm for special approaches known as 'RNP AR'.
  • the variability in the level of performance required makes it possible to define a three-dimensional trajectory made up of straight lines and curves, in a high traffic density environment, around noise sensitive areas or through difficult terrain.
  • This RNP level can be defined by a configuration file, by pilot input or according to a database in the flight management system or by default according to the airspace (Oceanic, En Route, Approach).
  • contours of the RNP zone are calculated so that the transitions between flight portions have a funnel shape.
  • the navigation means of the aircraft In order to be able to follow the requirements of the RNP procedure, the navigation means of the aircraft must be able to calculate the position of the aircraft according to the performance required over the space flown over.
  • a procedure with a certain required performance means that the navigation systems of the aircraft must be able to guarantee that the position of the aircraft is within a circle of radius xx Nm.
  • the aircraft navigation system For example, for a procedure having a required RNP performance of 5 Nm, the aircraft navigation system must be able to calculate the position of the aircraft within a circle of radius 5 Nm.
  • the automatic piloting system must also guarantee that it will know how to guide the aircraft with the same precision.
  • the level of guidance precision is fixed and known, while the precision of the position calculation may vary along the flight (different GPS coverage, drifts of inertial units, coverage of radio navigation means more or less dense)
  • the navigation means of the aircraft In order to be able to follow the requirements of the RNP procedure, the navigation means of the aircraft, typically the FMS, must be able to calculate the position of the aircraft according to the performance required in the space overflown.
  • the ADI RU system operates the aircraft tracking function.
  • Documents US9983009 and US15 / 642248 describe a system which calculates the estimated performance level and the required performance level for the entire flight plan and produces a list of segments with defined navigation contingencies.
  • FIG. 4 An example of a navigation corridor 30 taking into account the RNP required performance predictions and estimated EPU calculated for the same list of segments, is illustrated in FIG. 4.
  • FIG. 4 For example, jettisoning it from the corridor, symmetrical with respect to the reference path 31 (solid line ) connecting the navigation points of the flight plan by straight segments, present for each segment, that is to say each section going from one waypoint to another, a width equal to RNP-EPU.
  • this corridor can be displayed using a display device which can be a conventional cockpit screen such as a “Navigation Display” (ND) or a “Primary Flight Display” (PFD) screen with a Synthetic Visual System (SVS) capability.
  • ND Navigation Display
  • PFD Primary Flight Display
  • SVS Synthetic Visual System
  • the corridor 30 or “ribbon” trajectory is constructed so as never to go beyond the contingency or constraint (width of the corridor) with respect to the reference path 31 corresponding to the list of initial segments of the flight plan.
  • a reference path 32 is constructed, illustrated in FIG. 3 with the hypothesis of fly bye type transitions. We see that the trajectory 32 is not optimized in terms of length, the reference trajectory 32 not using all the authorized space of corridor 30.
  • An aim of the present invention is to overcome the aforementioned drawbacks by proposing a calculation of a shortened lateral trajectory for any mobile moving in a constrained space defined by a corridor, the shortened trajectory making the best use of the authorized space.
  • An application example is a trajectory calculation for civil aircraft complying with the performance predictions required and / or estimated.
  • the invention relates to a method for calculating a shortened trajectory of a mobile from a road comprising an ordered succession of navigation points and segments, a space representative of the navigation constraints delimited by a contour being associated with each segment of the road and defining a section of a corridor in which the mobile is authorized to move, the method being implemented by a computing platform for on-board mobile and comprising the steps consisting in:
  • I initialize a current path by an initial path CH0 straightly connecting a navigation point of the route called the entry navigation point and another navigation point of the route called the exit navigation point,
  • the list of waypoints of the final path (CHf) is made up of the entry navigation point (E), of the waypoint (s) determined in previous iterations and the output waypoint (S),
  • vs. determine, from the current point of intersection li, at least one waypoint to be inserted in a list of waypoints of the current path, so as to generate a new path CHi,
  • a segment is indexed by an integer r varying from 1 to N called rank and has a straight or curved type (RF) of constant radius of curvature, a connection between two consecutive crossing points of the path current takes place in a rectilinear manner or, where appropriate, following a fraction of a curved contour of the corridor, in step b. the current contour has a rank called q, and step c. includes the sub-steps consisting of:
  • one or two points of tangency Pi ', Pi ” are determined arranged on the curved current contour so that the new path corresponds to the shortest path included in the corridor up to Pq + 1, and one or two points of tangency are inserted in the current path, the new path following the current contour curved between the two points of tangency or upstream or downstream of the point of tangency.
  • step c. furthermore comprises a sub-step c3 consisting in eliminating, where appropriate, the unnecessary waypoint (s) of the new path, an unnecessary waypoint being such that the straight line connecting the previous waypoint and the following waypoint pointless point is included in the corridor.
  • the first criterion consists in determining whether the current point of intersection li is arranged between the penultimate waypoint and the exit navigation point of the current path, in the affirmative one proceeds replacement, otherwise the insertion is carried out.
  • the method according to the invention further comprises a step of displaying the executable trajectory to a pilot of the mobile.
  • the method according to the invention comprises a step of validating said shortened trajectory by the pilot and, when the shortened trajectory is validated, a step of guiding the mobile on the shortened trajectory, via either a set of information communicated to the pilot enabling him to execute the shortened trajectory, ie an automatic pilot.
  • the method according to the invention comprises a step of displaying in real time the distance from the mobile to the contour of the corridor.
  • the method according to the invention further comprises:
  • the magnitude is determined from a length and / or an amount of fuel consumed and / or a flight time.
  • the mobile is an aircraft
  • the route is a flight plan and the segments of the flight plan are defined by an aeronautical standard, and in which said corridor is calculated from predictions of required navigation performance and / or estimated.
  • the invention relates to a mobile computing platform for computing a shortened trajectory of a mobile comprising:
  • a module (20) capable of receiving a route (R) comprising an ordered succession of navigation points and segments, a space representative of the navigation constraints delimited by a contour being associated with each segment of the route and defining a section of a corridor (CORR) in which the mobile is authorized to operate,
  • a module (30) for determining a final path (CHf) comprising an ordered list of waypoints connected to one another, the final path being determined by an iterative calculation comprising the steps consisting in: I initialize a current path by an initial path CHO connecting rectilinely a navigation point of the route called entry navigation point (E) and another navigation point of the route called exit navigation point (S),
  • the list of waypoints of the final path (CHf) is made up of the entry navigation point (E), of the waypoint (s) determined in previous iterations and the output waypoint (S),
  • vs. determine, from the point of intersection Pi, at least one waypoint to be inserted in a list of waypoints of the current path, so as to generate a new path CHi,
  • a module (40) for determining a trajectory that can be executed by said mobile called shortened trajectory (Traj / sh) from the final path and parameters of the mobile comprising data stored in at least one database (BD) and information from at least one onboard sensor (CE) on the mobile,
  • the invention relates to a computer program product, comprising code instructions for performing the steps of the method according to the invention, when the program is executed on a computer.
  • FIG. 3 already cited illustrates the required navigation performance or RNP for an aircraft in the landing phase.
  • FIG. 4 already cited, illustrates an example of a navigation corridor taking into account the required and estimated performance predictions calculated for the same list of segments.
  • Figure 5 illustrates an example of the starting situation to which the method according to the invention applies.
  • Figure 6 illustrates the principle of construction of the corridor for the case of an aircraft making a transition between two segments having a different RNP.
  • Figure 7 describes the method according to the invention.
  • Figure 7bis describes an embodiment of the method according to the invention.
  • Figure 14 illustrates the final path CHf obtained after 18 iterations for the example of Figure 5.
  • Figure 15 illustrates a variant of the method according to the invention.
  • Figure 16 illustrates another variant of the method 10 according to the invention which can be combined with the variant of Figure 15.
  • Figure 17 illustrates a mobile computing platform for computing a shortened trajectory Traj / sh of a mobile according to the invention.
  • FIG. 5 An example of the starting situation to which the method according to the invention applies is illustrated in FIG. 5.
  • a mobile in flight moves or plans to move along a route comprising an ordered succession of navigation points WP and of segments.
  • a navigation point entry E and an exit navigation point S preferably located at the center of the strip formed by the corridor.
  • a segment SEGr is typically indexed by an integer r varying from 1 to N ranging from E to S called rank, and has a straight type TF or curve RF with constant radius of curvature.
  • Each segment SEGr of the route is associated with a space representative of the navigation constraints delimited by a CONTr contour which defines a section of a CORR corridor, also called a container, in which the mobile is authorized to move.
  • the method according to the invention is implemented by a computing platform for mobile.
  • the mobile can be an aircraft, and in this case the computing platform is a flight management system or FMS, such as the FMS adapted to civil aviation described above.
  • the mobile can also be a helicopter or a drone, or a vehicle moving in a constrained space.
  • the method according to the invention consists in determining a shortened trajectory called Traj / sh corresponding to a “tug-of-war” trajectory in the available space of the CORR corridor. Subsequently, only the successive CONTr contours of the corridor will be taken into account for determining the shortened trajectory, which includes new waypoints, different from the initial WP navigation points, with the exception of E and S.
  • FIG. 6 illustrates the principle of construction of the corridor: a continuous junction is established between the two contours.
  • the contour is, by definition, composed of two continuous borders.
  • a representation in the form of a path consisting of an ordered series of waypoints determined by the method according to the invention, located between point E and point S.
  • These waypoints are by construction located on an outline of the corridor, two successive passage points being connected to each other by a straight section or, where appropriate, by following a fraction of a curved outline of the corridor.
  • the path follows the portion of a curved contour between two waypoints typically when two consecutive waypoints are arranged on a curved contour.
  • a representation in the form of a flight path by the mobile calculated by the computing platform typically embedded on the mobile, on the one hand from the path and on the other hand from the parameters associated with the mobile.
  • a first type of parameter corresponds to the data coming from onboard sensors (GPS position, weather data, attitude, total mass, etc.).
  • a second type of parameters correspond to parameters from at least one database.
  • data typically a performance DB for data of the modeling type of the behavior of the mobile (for example, for an aircraft aerodynamics and engines), and a navigation DB comprising information for constructing geographic routes and procedures (for example, for an aircraft, minimum overflight altitudes, maximum speeds, etc.).
  • It comprises a first step 100 of determining, by an iterative calculation, a final path CHf comprising an ordered list of waypoints linked together.
  • a connection between two consecutive crossing points takes place in a rectilinear manner or, where appropriate, following a fraction of a curved contour of the corridor.
  • the iterative calculation comprises a first sub-step I consisting in initializing a current path by an initial path CH0 straightly connecting a navigation point of the chosen route called the entry navigation point E and another navigation point of the route said exit navigation point S.
  • FIGS 8 to 14 illustrate different iterations explaining an example of calculation of the final path.
  • a we determine the point or points of intersection between the current path CHi-1 and the contour of the corridor CORR if they exist.
  • the list of waypoints of the final path CHf is made up of the entry navigation point E, of the determined waypoint (s) to previous iterations, and from the output waypoint S.
  • steps b and c are carried out.
  • step b we identify the current point of intersection li defined as the point of intersection located on the contour closest to the entry navigation point.
  • This contour is the contour associated with the point of intersection which has the lowest rank.
  • This contour is called the current contour CONTq, with the rank of the current contour called q.
  • step c from the current intersection point li, at least one waypoint to be inserted in the list of waypoints of the current path is determined, so as to generate a new path Chi.
  • the waypoint (s) inserted in the current path at each iteration are located on the current contour.
  • a trajectory that can be executed by the mobile is determined from the final (geometric) path and the parameters of the mobile. From the geometric path made up of interconnected crossing points, this is to determine a real trajectory that the mobile can follow.
  • the parameters of the mobile used are typically parameters from onboard sensors and parameters from a navigation database.
  • step c. includes several sub-stages.
  • a current waypoint Pi located on the same current contour, downstream of the current intersection point li and at the end of the current contour CONTq, is determined, and the waypoints of the current contour are determined.
  • the current point of intersection li is disposed on a straight segment. Then we insert in the list of the current path the current waypoint Pi. This insertion of Pi takes place between Pq and Pq + 1 or as a replacement for Pq, according to a first criterion. A new path CHi is thus generated.
  • a first criterion An example of the first criterion is explained below.
  • We determine the intersection point 11, which is located on the contour of segment 1, and therefore q 1, then P1 on the same contour as 11 downstream and at the end of the contour.
  • the waypoint Pi is of the same rank as li because it is located on the same segment, except when li is located at the downstream end of a segment q, that is to say both at the end of segment q and at the start of segment q + 1: in this case Pi, located at the other end of segment q + 1, is of rank q + 1 (see example below).
  • the point Pq is E and the point Pq + 1 is S.
  • the new path CH1 is therefore equal to:
  • step c also comprises a sub-step c3 in which the unnecessary waypoint or points of the new path are eliminated, if applicable.
  • An unnecessary waypoint is such that the straight line connecting the previous waypoint and the waypoint following the unnecessary point is included in the corridor.
  • the first criterion is a function of the position of the current intersection point li in the current path.
  • the first criterion consists in determining whether the current intersection point li is arranged between the penultimate waypoint and the exit navigation point S of the current path. If so, the replacement is carried out, otherwise, the insertion is carried out.
  • the current intersection point is located on a curved segment (and the waypoint Pq is located on a straight current contour).
  • the new path then follows the curved current contour between the two points of tangency (when there are two) or upstream or downstream of the point of tangency (when there is only one).
  • the starting path is the CH1 path recalled with a hollow point plot.
  • P2 From I2 we determine P2 also of rank 2.
  • P2 (rank 2) is between P1 (Pq) and S (Pq + 1).
  • the first criterion is applied.
  • P2 is well placed between P1 and S and therefore P1 should be replaced by P2.
  • the new path CH2 is therefore:
  • CH2 [E, P2, S ⁇ which is the new definitive path because the path [E, P2, S ⁇ does not present unnecessary points.
  • P3 must be placed between E (Pq) and P2 (Pq + 1).
  • I3 is not arranged between P2 and S, so we proceed to the insertion.
  • the new CH3 path (drawn with solid points) is therefore:
  • CH3 ⁇ E, P3, P2, S ⁇
  • I2 is located at the end of segment 2 which is also the beginning of segment 3.
  • P4 at the other end of segment 3 (of rank 3) which must be placed between P2 and S.
  • I4 and P2 (which are here equal) are both on the curved contour of segment 3 SEG3.
  • I4 is placed between P2 and S, the first criterion is verified.
  • P4 is inserted.
  • the new path at the end of step c2 is E / P3, P2, P4 / S.
  • step c3 applies, point P2 being a point said unnecessary.
  • the new CH4 path after step c3 is:
  • I5 is placed between P4 and S, the first criterion is verified.
  • I5 is placed at the end of segment 3 which is also the start of segment 4.
  • P5 is determined at the other end of segment 4.
  • Step c2 is performed with a replacement of P4 by P5.
  • the new CH4 path (no step c3) is:
  • the current starting path CH7 is drawn with the hollow points and is equal to:
  • CH8 ⁇ E, P8 ’, P8”, P6, S ⁇ with a curved segment connecting P8 ’and P8” corresponding to the fraction of the contour CONT3 between P8 ’and P8”.
  • FIG. 14 illustrates the final path CHf obtained after 18 iterations.
  • Traj / sh a path that can be executed by the mobile, taking into account its parameters, is determined, and this shortened path is displayed.
  • entry navigation point and exit navigation point is meant the starting point of the algorithm and the end point of the algorithm, respectively, and the numbering of the segments by the index r s' from start to finish.
  • the starting point is E and the ending point is S, the segments being numbered from E to S.
  • the process according to the invention is implemented in the same way as described above, but starting from point S and building the final path iteratively from S to E.
  • the final path determined by traversing the algorithm from S to E is identical to that obtained by traversing the algorithm from E to S.
  • the starting and ending points of the algorithm are therefore independent of the position of the mobile in operational condition. If the algorithm is traversed from S to E, with a mobile which enters the corridor via point E. For the calculation of the executable trajectory, it is advisable to reorder the passage points of the final path from the entry point of the aircraft in the corridor.
  • a step 300 the trajectory that can be executed to a pilot of the mobile is displayed.
  • This shortened trajectory is for example a possible alternative to a trajectory effectively followed by the mobile which passes by the predefined route between E and S.
  • the method comprises a validation step 400 of the shortened trajectory Traj / sh by the pilot and, when the shortened trajectory is validated, a step 500 of guiding the mobile on the shortened trajectory.
  • Guidance can be done in two ways: -or by communicating to the pilot a set of information allowing him to execute the shortened trajectory. This information can be lateral or vertical deviations as well as those of horizontal or vertical speed. This information can be presented in the form of a “target” to be reached or in the form of a numerical value to be entered from the piloting equipment (PA in selected mode for example).
  • the method 10 comprises a step of displaying in real time the distance from the mobile to the contour of the corridor.
  • the method 10 for calculating a shortened trajectory according to the invention further comprises a step 320 for determining a reference trajectory Traj / ref determined from the path made up of the list of navigation points of the initial route between the entry navigation point and the exit navigation point and mobile parameters.
  • This reference trajectory is for example the trajectory being executed by the mobile when the pilot launches the method according to the invention.
  • a step 340 of calculating at least one saved quantity G is then carried out, from the comparison between a predicted value of the quantity for the reference trajectory VP [traj / ref] and a predicted value of said magnitude for the shortened trajectory VP [traj / sh]
  • a pilot of the mobile is displayed of the saved quantity G.
  • the quantity G is determined from a length and / or a quantity of fuel consumed and / or a flight time.
  • the quantity G can therefore be one of these elements (a length, a quantity of fuel or a time saved) or a combination of two or of these three elements.
  • the method first performs steps 320, 340 and 360. After having read the value of G, the pilot then performs steps 400 and 500 of the method.
  • the method according to the invention can be applied to any type of flying mobile or vehicle moving on a surface.
  • the mobile is an aircraft
  • the route is a flight plan
  • the segments of the flight plan are defined by an aeronautical standard.
  • the corridor is for example calculated from predictions of required navigation performance RNP and / or estimated ET (see above-mentioned documents of the state of the art).
  • the invention relates to a computing platform for mobile CP for computing a shortened trajectory Traj / sh of a mobile illustrated in FIG. 17.
  • the platform is a management system. flight or FMS.
  • the platform comprises a module 20 capable of receiving a route R as described above and a corridor PN as described above.
  • the platform also comprises a module 30 for determining a final path CHf connecting an ordered list of waypoints, a connection between two consecutive waypoints operating in a rectilinear manner or, if necessary, by following a fraction. of a curved outline of the corridor.
  • the final path is determined by an iterative calculation comprising steps I and II a, b, c, d, e as described previously.
  • the platform also comprises a module 40 for determining a trajectory that can be executed by the mobile called the shortened trajectory Traj / sh from the final path CHf and parameters of the mobile comprising data stored in at least one database BD and information coming from at least one onboard sensor CE on the mobile.
  • the platform finally comprises at least one database BD and typically a man-machine interface 60 configured for example to display the trajectory that can be executed by a pilot of the mobile and / or the magnitude saved.
  • the invention relates to a computer program product, said computer program comprising code instructions making it possible to carry out the steps of the method according to the invention, when the program is executed on a computer. .

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Abstract

L'invention concerne un procédé (10) de calcul d'une trajectoire raccourcie (Traj/sh) d'un mobile comprenant les étapes consistant à : -déterminer (100) un chemin final (CHf) comprenant une liste ordonnée de points de passage reliés entre eux, comprenant les sous étapes consistant à : I initialiser un chemin courant par un chemin initial CH0, II réaliser par itération les étapes suivantes, a. déterminer le ou les points d'intersection entre le chemin courant et le contour du corridor s'ils existent, -s'il n'y a pas de points d'intersection terminer l'itération, -s'il existe au moins un point d'intersection : b. identifier un point d'intersection courant Ii c. déterminer au moins un point de passage à insérer dans une liste de points de passage du chemin courant, de manière à générer un nouveau chemin CHi, de manière à générer un nouveau chemin CHi, -déterminer (200) une trajectoire exécutable par ledit mobile dite trajectoire raccourcie (Traj/sh).

Description

DESCRIPTION
TITRE : Détermination d’une trajectoire raccourcie d’un mobile évoluant dans un corridor
DOMAINE DE L’INVENTION
[0001 ] L’invention concerne le domaine des systèmes de gestion de déplacement de mobiles, et plus particulièrement celui de l’aide au pilotage de mobiles, tels des aéronefs, hélicoptères ou drones, (on parle alors de système de gestion de vol) mais également des bateaux ou des sous-marins, voir des véhicules à moteur se déplaçant dans un environnement autorisant une certaine liberté de déplacement (véhicules se déplaçant dans un désert ou sur une piste très large par exemple). Il s’agit de déterminer une trajectoire raccourcie par rapport à celle communément calculée par les systèmes de gestion de déplacement.
ETAT DE LA TECHNIQUE
[0002] L’état de la technique du calcul d’une trajectoire est ici rappelé pour les mobiles volants, et plus précisément les aéronefs civils.
[0003] En aéronautique le plan de vol est couramment géré à bord des avions civils par un système désigné par la terminologie anglo-saxonne de «Flight Management System», que l’on appellera FMS par la suite qui met la route à suivre à disposition du personnel de bord et à disposition des autres systèmes embarqués. Ces systèmes permettent entre autre une aide à la navigation, par l'affichage d'informations utiles aux pilotes, ou bien par la communication de paramètres de vol à un système de pilotage automatique. Le plan de vol est entré par le pilote, ou bien par liaison de données, à partir de données contenues dans une base de données de navigation.
[0004] Les systèmes d’aide à la navigation connus disposent de moyens de calcul de trajectoires entre des points de passage définis dans un plan du vol. Les trajectoires, calculées en début de vol et éventuellement remises à jour au cours du vol, sont un support pour les manoeuvres de l’aéronef, qu’elles soient décidées par le pilote ou par un système de pilotage automatique. Une architecture fonctionnelle d’un FMS est schématisée sur la figure 1. Conformément à la norme ARINC 702, ils assurent notamment les fonctions de :
- Navigation LOCNAV, 170, pour effectuer la localisation optimale de l’aéronef en fonction des moyens de géo-localisation tels des capteurs embarqués 17 (GPS, GALILEO, balises radios VFIF, centrales inertielles, etc...)
- Plan de vol FPLN, 1 10, pour saisir les éléments géographiques constituant le squelette de la route à suivre (procédures de départ et d’arrivée, points de passages, etc...), - Base de données de navigation NAVDB 130, pour construire des routes géographiques et des procédures à partir de données incluses dans les bases (points, balises, legs d’interception ou d’altitude...)
- Base de données de performance, PERF DB 150, contenant les paramètres aérodynamiques et moteurs de l’appareil,
- Trajectoire latérale TRAJ, 120, pour construire une trajectoire continue à partir des points du plan de vol, respectant les performances avion et les contraintes de confinement,
- Prédictions PRED, 140, pour construire un profil vertical optimisé sur la trajectoire latérale, tenant compte d’éventuelles contraintes d’altitude, de vitesse et de temps. Pour cela, le système FMS dispose de tables de performances PERF DB, qui définissent la modélisation de l'aérodynamique et des moteurs. La fonction de prédiction PRED implémente les équations de la dynamique de l’aéronef. Ces équations se basent numériquement sur des valeurs contenues dans les tables de performances pour calculer traînée, portance, et poussée. Par double intégration, on en déduit le vecteur vitesse et le vecteur position de l'avion.
- Guidage, GUID 200, pour guider dans les plans latéraux et verticaux l’aéronef sur sa trajectoire 3D, tout en optimisant la vitesse. Il est en relation avec un pilote automatique 1 1.
- Liaison de donnée numérique DATALINK, 180 pour communiquer avec les centres de contrôle et les autres aéronefs 18.
[0005] Le FMS communique avec le pilote à l’aide d’IHM 12.
[0006] Une trajectoire se calcule à partir du plan de vol, qui est la description détaillée de la route à suivre par un mobile dans le cadre d’un vol planifié. Le plan de vol est élaboré à partir de la liste de points de navigation et de procédures (départ, arrivée, airways, missions) stockées dans la base de données de navigation. Le pilote saisit ensuite les paramètres de l'aéronef : masse, plan de vol, plage de niveaux de croisière, ainsi que un ou une pluralité de critères d'optimisation, tels que le Cl.
[0007] Le plan de vol comprend une série ordonnée de segments (appelés couramment LEG) définis par une norme aéronautique. Un segment correspond à une consigne pour calculer une trajectoire élémentaire. La trajectoire issue du plan de vol PV se construit de proche en proche d’un segment à l’autre à partir des consignes contenues dans chaque segment (géométrie entre les points de passage définie par ces segments), des performances de l’avion, de contraintes de tout type (altitude, vitesse, temps, pente) et des consignes de poussée et de vitesse. En aéronautique commerciale, la norme internationale ARINC 424 définit différents types de « LEG » ou segment, chaque type correspondant à une nature de données nécessaires au calcul de la trajectoire élémentaire correspondant au type, par exemple des consignes à suivre en terme de position, d’altitude, de cap ou de route.
[0008] A partir du plan de vol le FMS calcule la trajectoire latérale et le profil vertical, c'est-à-dire le profil de vol en termes d'altitude et de vitesse, qui par exemple minimise le critère d'optimisation. Chaque segment génère ainsi une portion de trajectoire ou trajectoire élémentaire. Cette trajectoire élémentaire correspond à un élément géométrique qui peut être un tronçon de droite, un arc, typiquement un arc de cercle, ou des combinaisons de tronçon de droite et d’arcs. Le FMS peut, sur instruction du pilote, fournir les éléments nécessaires pour asservir automatiquement l’aéronef sur la trajectoire calculée. Le FMS fournit les écarts par rapport à la trajectoire à suivre, et le Pilote Automatique assure l’asservissement sur les écarts.
[0009] A partir du calcul complet de la trajectoire, le FMS détermine des «prédictions» qui correspondent à des valeurs de paramètres clés de trajectoire le long de celle-ci, c'est-à-dire pour différentes valeurs de l’abscisse curviligne x de la trajectoire. Typiquement ces paramètres sont : vitesse de l’aéronef par rapport à la masse d’air environnante dénommée CAS (pour Calibrated Air Speed en Anglais), Altitude de l’aéronef, Vent (défini par vecteur). Les « prédictions » incluent également le calcul de la distance totale parcourue, du temps de vol et de la quantité de fuel consommée.
[0010] Différents types de transitions sont possibles pour passer d’un point de navigation à un autre. Une transition de type « Fly over » impose de passer à la verticale d’un point de navigation WP0, l’aéronef effectuant ensuite un virage pour rejoindre la trajectoire reliant WP0 au point de navigation suivant WP1. Lorsqu’il n’y a pas de demande de passer sur le point, le système calcule une transition dite « Fly by » entre le segment précédent le segment courant et le segment suivant, telle qu’illustrée figure 2. Pour les transitions «Fly by», la trajectoire produite 13 est prédictible, mais non répétable car le chemin suivi est fonction de la vitesse de l’avion et de l’angle de gite choisi. Classiquement une transition « Fly by » utilise une aire de transition 14. L’avion doit rester dans cette aire 14 lorsqu’il effectue la transition « Fly by ». D’autres contraintes caractérisent les transitions « Fly by ». La Norme D0283 impose (i) une initialisation du virage autrement dit le début d’une transition qui ne doit pas commencer avant 20NM du point et (ii) classiquement un angle de gite de 5 degrés, qui est utilisé avec la plus grande vitesse possible en haute altitude pour définir l’aire de transition, ce qui produit un virage très long et une aire à protéger très large. Il est en conséquence recommandé d’utiliser des angles de gite supérieurs pour les transitions en haute altitude pour réduire l’espace aérien utilisé et les risques de conflits. Ainsi une trajectoire volable de l’aéronef est calculée en tenant compte de contraintes associées aux procédures de navigation accompagnant les points de navigation, telle le « fly over » ou le » fly by » associé à une transition.
[0011 ] Par ailleurs le calcul de la trajectoire d’un mobile doit généralement respecter des contraintes liées à l’occupation de l’espace disponible.
[0012] La performance de navigation requise ou RNP (Required Navigation Performance en anglais) est définie pour des portions de vol. Tel qu’illustré sur la figure 3, la RNP varie selon que l’aéronef 19 est sur une portion de vol de type Oceanic’ 20 ou‘Enroute’ 21 , ou Terminal Area’ 22 ou encore‘Approach’ 23 juste avant la piste 24. Ainsi une procédure avec une certaine performance requise se réfère à un bloc d’espace spécifique. Le niveau de performance requis se traduit par la largeur d’un corridor selon le bloc d’espace. Par exemple, un bloc d’espace océanique peut avoir un corridor de largeur allant de 4 à 10Nm où le symbole Nm correspondant au mile marin et 1 mile marin équivaut à 1852 m.
[0013] En phase approche vers un aéroport où beaucoup d’aéronefs coexistent dans un espace réduit, le niveau de performance requise traduit en largeur du corridor vaut généralement 1 Nm en début d’approche, descend jusqu’à 0.5 Nm pour les approches de non-précision, 0.3 Nm pour les approches de précision et jusqu’à 0.1 Nm pour les approches spéciales dites‘RNP AR’. La variabilité du niveau de performance requise permet de définir une trajectoire en trois dimensions composée de lignes droites et de courbes, dans un environnement à densité de circulation élevée, autour de zones sensibles au bruit ou à travers un terrain difficile.
[0014] Ce niveau RNP peut être défini par un fichier de configuration, par entrée pilote ou suivant une base de données dans le système de gestion du vol ou par défaut selon l’espace aérien (Océanique, En Route, Approche).
[0015] Typiquement les contours de la zone RNP sont calculés de sorte que les transitions entre portions de vol présentent une forme d’entonnoir.
[0016] Pour pouvoir suivre les exigences de la procédure RNP, les moyens de navigation de l’aéronef doivent être capables de calculer la position de l’aéronef selon la performance requise sur l’espace survolé. Ainsi, une procédure avec une certaine performance requise signifie que les systèmes de navigation de l’aéronef doivent être capables de garantir que la position de l’aéronef est à l’intérieur d’un cercle de rayon xx Nm. Par exemple, pour une procédure ayant une performance requise RNP de 5 Nm, le système de navigation de l’aéronef doit être capable de calculer la position de l’aéronef dans un cercle de rayon 5 Nm. [0017] Le système de pilotage automatique doit aussi garantir qu’il saura guider l’aéronef avec la même précision.
[0018] Le niveau de précision du guidage est fixe et connu, alors que la précision du calcul de la position peut varier le long du vol (couvertures GPS différentes, dérives des centrales inertielles, couverture des moyens de radio navigation plus ou moins dense)
[0019] Pour pouvoir suivre les exigences de la procédure RNP, les moyens de navigation de l’aéronef, typiquement le FMS, doivent être capables de calculer la position de l’aéronef selon la performance requise sur l’espace survolé. Sur certains aéronefs, tel A350, c’est le système ADI RU qui opère la fonction localisation de l’avion.
[0020] Ces systèmes fournissent une estimation de l’erreur de calcul dite (EPE) pour «Estimation Position Error», parfois appelée (EPU) pour « Estimation Position Uncertainty », deux dénominations qui représentent la même information. Cette information est ainsi représentative d’un niveau de performance estimée par rapport à un niveau de performance requise.
[0021 ] Les documents US9983009 et US15/642248 décrivent un système qui calcule le niveau de performance estimé et le niveau de performance requis pour tout le plan de vol et produit une liste de segments avec contingences de navigation définies. Un exemple de corridor 30 de navigation prenant en compte les prédictions de performance requise RNP et estimée EPU calculées pour une même liste de segments, est illustré figure 4. Par exemple la larguer du corridor, symétrique par rapport au chemin de référence 31 (trait plein) reliant les points de navigation du plan de vol par des segments de droite, présente pour chaque segment, c’est-à-dire chaque tronçon allant d’un point de navigation à un autre, une largeur égale à RNP-EPU.
[0022] Typiquement ce corridor peut être affiché à l’aide d’un dispositif d’affichage qui peut être un écran classique du cockpit comme un « Navigation Display » (ND) ou un écran « Primary Flight Display » (PFD) avec une capacité « Synthetic Visual System » (SVS). Pour un opérateur sol, ces informations peuvent être affichées sur un écran du poste de commande.
[0023] Le corridor 30 ou trajectoire « ruban » est construit de manière à ne jamais sortir de la contingence ou contrainte (largeur du corridor) par rapport au chemin de référence 31 correspondant à la liste de segments initiaux du plan de vol.
[0024] A partir des points de navigations reliés selon le chemin de référence 31 , et des types de transition, on construit une trajectoire de référence 32, illustrée figure 3 avec l’hypothèse de transitions de type Fly bye. On constate que la trajectoire 32 n’est pas optimisée en terme de longueur, la trajectoire de référence 32 n’utilisant pas tout l’espace autorisé du corridor 30.
[0025] Un but de la présente invention est de surmonter les inconvénients précités en proposant un calcul d’une trajectoire latérale raccourcie pour tout mobile évoluant dans un espace contraint défini par un corridor, la trajectoire raccourcie utilisant au mieux l’espace autorisé. Un exemple application est un calcul de trajectoire pour les aéronefs civils respectant les prédictions de performances requises et/ou estimées.
DESCRIPTION DE L’INVENTION
[0026] L’invention concerne un procédé de calcul d’une trajectoire raccourcie d’un mobile à partir d’une route comprenant une succession ordonnée de points de navigations et de segments, un espace représentatif des contraintes de navigation délimité par un contour étant associé à chaque segment de la route et définissant un tronçon d’un corridor dans lequel le mobile est autorisé à évoluer, le procédé étant mis en oeuvre par une plateforme de calcul pour mobile embarquée et comprenant les étapes consistant à :
-déterminer un chemin final comprenant une liste ordonnée de points de passage reliés entre eux, comprenant les étapes consistant à :
I initialiser un chemin courant par un chemin initial CH0 reliant rectilignement un point de navigation de la route dit point de navigation d’entrée et un autre point de navigation de la route dit point de navigation de sortie,
II réaliser par itération les étapes suivantes, une itération étant indicée i à partir de i=1 :
a. déterminer le ou les points d’intersection entre le chemin courant et le contour du corridor s’ils existent,
-s’il n’y a pas de points d’intersection terminer l’itération, la liste des points de passage du chemin final (CHf) est constituée du point de navigation d’entrée (E), du ou des points de passage déterminés aux itérations précédentes et du point de navigation de sortie (S),
-s’il existe au moins un point d’intersection :
b. identifier un point d’intersection courant li défini comme le point d’intersection situé sur le contour le plus proche du point de navigation d’entrée, dénommé contour courant
c. déterminer, à partir du point d’intersection courant li, au moins un point de passage à insérer dans une liste de points de passage du chemin courant, de manière à générer un nouveau chemin CHi,
puis réitérer avec le nouveau chemin comme chemin courant, -déterminer (200) une trajectoire exécutable par ledit mobile dite trajectoire raccourcie (Traj/sh) à partir du chemin final et des paramètres du mobile.
[0027] Selon un mode de réalisation un segment est indicé par un nombre entier r variant de 1 à N dénommé rang et présente un type droit ou courbe (RF) de rayon de courbure constant, une liaison entre deux points de passage consécutifs du chemin courant s’opère de manière rectiligne ou le cas échéant en suivant une fraction d’un contour courbe du corridor, dans l’étape b. le contour courant présente un rang dénommé q, et la l’étape c. comprend les sous étapes consistant à :
c1. déterminer un point de passage courant Pi situé sur le même contour courant, en aval du point d’intersection courant li et à l’extrémité du contour courant, et déterminer les points de passage du chemin courant dénommés Pq et Pq+1 , respectivement situés en amont et en aval de Pi,
c2.
lorsque le point d’intersection courant li est disposé sur un segment droit, on insère dans la liste du chemin courant le point de passage courant Pi entre Pq et Pq+1 , ou on remplace Pq par le point de passage courant Pi, selon un premier critère, sauf pour la première itération i=1 pour laquelle on insère le point de passage P1 entre le point de navigation d’entrée (E) et le point de navigation de sortie (S) sans considération du premier critère,
lorsque le point d’intersection courant li est situé sur un segment courbe, on détermine un ou deux points de tangence Pi’, Pi” disposé(s) sur le contour courant courbe de sorte que le nouveau chemin corresponde au plus court chemin inclus dans le corridor jusqu’à Pq+1 , et on insère le ou les deux points de tangence dans le chemin courant, le nouveau chemin suivant le contour courant courbe entre les deux points de tangence ou en amont ou en aval du point de tangence.
[0028] Selon un mode de réalisation l’étape c. comprend en outre une sous étape c3 consistant à éliminer, le cas échéant, le ou les points de passage inutiles du nouveau chemin, un point de passage inutile étant tel que la droite reliant rectilignement le point de passage précédent et le point de passage suivant le point inutile est comprise dans le corridor.
[0029] Selon un mode de réalisation le premier critère consiste à déterminer si le point d’intersection courant li est disposé entre l’avant-dernier point de passage et le point de navigation de sortie du chemin courant, dans l’affirmative on procède au remplacement, dans le cas contraire on procède à l’insertion.
[0030] Selon un mode de réalisation, lorsque le point d’intersection courant li identifié à l’étape b et le point de passage Pq sont tous deux situés sur un contour courant courbe, et lorsque le premier critère est vérifié, alors on insère Pi entre Pq et Pq+1.
[0031 ] Selon un mode de réalisation le procédé selon l’invention comprend en outre une étape consistant à afficher la trajectoire exécutable à un pilote du mobile.
[0032] Selon une variante le procédé selon l’invention comprend une étape de validation de ladite trajectoire raccourcie par le pilote et, lorsque la trajectoire raccourcie est validée, une étape de guidage du mobile sur la trajectoire raccourcie, via soit un ensemble d’information communiquées au pilote lui permettant d’exécuter la trajectoire raccourcie, soit un pilote automatique.
[0033] Selon un mode de réalisation le procédé selon l’invention comprend une étape d’affichage en temps réel de la distance du mobile jusqu’au contour du corridor.
[0034] Selon une variante le procédé selon l’invention comprend en outre :
-une étape de détermination d’une trajectoire de référence déterminée à partir du chemin constitué de la liste des points de navigation de la route entre le point de navigation d’entrée et le point de navigation de sortie et des paramètres du mobile, -une étape de calcul d’au moins une grandeur économisée, à partir de la comparaison entre une valeur prédite de ladite grandeur pour la trajectoire de référence et une valeur prédite de la ladite grandeur pour la trajectoire raccourcie -une étape d’affichage à un pilote dudit mobile de ladite grandeur économisée.
[0035] Selon un mode de réalisation la grandeur est déterminée à partir d’une longueur et/ou d’une quantité de fuel consommée et /ou d’un temps de vol.
[0036] Selon une variante le mobile est un aéronef, la route est un plan de vol et les segments du plan de vol sont définis par une norme aéronautique, et dans lequel ledit corridor est calculé à partir de prédictions de performance de navigation requises et/ ou estimées.
[0037] Selon un autre aspect l’invention concerne une plateforme de calcul pour mobile pour calculer une trajectoire raccourcie d’un mobile comprenant:
-un module (20) apte recevoir une route (R) comprenant une succession ordonnée de points de navigations et de segments, un espace représentatif des contraintes de navigation délimité par un contour étant associé à chaque segment de la route et définissant un tronçon d’un corridor (CORR) dans lequel le mobile est autorisé à évoluer,
-un module de détermination du corridor (PN),
-un module (30) de détermination d’un chemin final (CHf) comprenant une liste ordonnée de points de passage reliés entre eux, le chemin final étant déterminé par un calcul itératif comprenant les étapes consistant à : I initialiser un chemin courant par un chemin initial CHO reliant rectilignement le un point de navigation de la route dit point de navigation d’entrée (E) et un autre point de navigation de la route dit point de navigation de sortie (S),
II réaliser par itération les étapes suivantes, une itération étant indicée i à partir de i=1 :
a. déterminer le ou les points d’intersection entre le chemin courant et le contour du corridor s’ils existent,
-s’il n’y a pas de points d’intersection terminer l’itération, la liste des points de passage du chemin final (CHf) est constituée du point de navigation d’entrée (E), du ou des points de passage déterminés aux itérations précédentes et du point de navigation de sortie (S),
-s’il existe au moins un point d’intersection :
b. identifier un point d’intersection courant li défini comme le point d’intersection situé sur le contour le plus proche du point de navigation d’entrée, dénommé contour courant,
c. déterminer, à partir du point d’intersection Pi, au moins un point de passage à insérer dans une liste de points de passage du chemin courant, de manière à générer un nouveau chemin CHi,
puis réitérer avec le nouveau chemin comme chemin courant,
-un module (40) de détermination d’une trajectoire exécutable par ledit mobile dite trajectoire raccourcie (Traj/sh) à partir du chemin final et des paramètres du mobile comprenant des données stockées dans au moins une base de donnée (BD) et des informations issues d’au moins un capteur embarqué (CE) sur le mobile,
-au moins une base de données (BD).
[0038] Selon un autre aspect l’invention concerne un produit programme d’ordinateur, comprenant des instructions de code permettant d'effectuer les étapes du procédé selon l’invention, lorsque le programme est exécuté sur un ordinateur.
[0039] La description suivante présente plusieurs exemples de réalisation du dispositif de l’invention: ces exemples sont non limitatifs de la portée de l’invention. Ces exemples de réalisation présentent à la fois les caractéristiques essentielles de l’invention ainsi que des caractéristiques additionnelles liées aux modes de réalisation considérés.
[0040] L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques, buts et avantages de celle-ci apparaîtront au cours de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :
[0041 ] [Fig 1 ] La figure 1 déjà citée décrit une architecture fonctionnelle d’un FMS.
[0042] [Fig 2] La figure 2 déjà citée illustre une transition dite « Fly by ». [0043] [Fig 3] La figure 3 déjà citée illustre la performance de navigation requise ou RNP pour un aéronef en phase d’atterrissage.
[0044] [Fig 4] La figure 4 déjà citée illustre un exemple de corridor de navigation prenant en compte les prédictions de performance requise et estimée calculées pour une même liste de segments.
[0045] [fig 5] La figure 5 illustre un exemple de situation de départ à laquelle s’applique le procédé selon l’invention.
[0046] [Fig 6] La figure 6 illustre le principe de construction du corridor pour le cas d’un aéronef effectuant une transition entre deux segments présentant un RNP différent.
[0047] [Fig 7] La figure 7 décrit le procédé selon l’invention.
[0048] [Fig 7bis] La figure 7bis décrit un mode de réalisation du procédé selon l’invention.
[0049] [Fig 8] La figure 8 illustre l’itération i=1 d’un exemple de calcul itératif pour déterminer le chemin final.
[0050] [Fig 9] La figure 9 illustre l’itération i=2 d’un exemple de calcul itératif pour déterminer le chemin final.
[0051 ] [Fig 10] La figure 10 illustre l’itération i=3 d’un exemple de calcul itératif pour déterminer le chemin final.
[0052] [Fig 1 1 ] La figure 1 1 illustre l’itération i=4 d’un exemple de calcul itératif pour déterminer le chemin final.
[0053] [Fig 12] La figure 12 illustre l’itération i=5 d’un exemple de calcul itératif pour déterminer le chemin final.
[0054] [Fig 13] La figure 13 illustre l’itération i=8 pour déterminer le chemin final.
[0055] [Fig 14] La figure 14 illustre chemin final CHf obtenu après 18 itérations pour l’exemple de la figure 5.
[0056] [Fig 15] La figure 15 illustre une variante du procédé selon l’invention.
[0057] [Fig 16] La figure 16 illustre une autre variante du procédé 10 selon l’invention qui peut être combinée à la variante de la figure 15.
[0058] [Fig 17] La figure 17 illustre une plateforme de calcul pour mobile pour calculer une trajectoire raccourcie Traj/sh d’un mobile selon l’invention.
[0059] Par souci de clarté les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
[0060] Un exemple de la situation de départ à laquelle s’applique le procédé selon l’invention est illustré figure 5. Un mobile en vol se déplace ou prévoit de se déplacer selon une route comprenant une succession ordonnée de points de navigations WP et de segments. Dans la route on choisit un point de navigation d’entrée E et un point de navigation de sortie S, préférentiellement situés au centre du ruban formé par le corridor. Un segment SEGr est typiquement indicé par un nombre entier r variant de 1 à N allant de E à S dénommé rang, et présente un type droit TF ou courbe RF de rayon de courbure constant.
[0061 ] A chaque segment SEGr de la route est associé un espace représentatif des contraintes de navigation délimité par un contour CONTr qui définit un tronçon d’un corridor CORR, également dénommé conteneur, dans lequel le mobile est autorisé à évoluer.
[0062] Le procédé selon l’invention est mis en oeuvre par une plateforme de calcul pour mobile. Le mobile peut être un aéronef, et dans ce cas la plateforme de calcul est un système de gestion de vol ou FMS, tel que le FMS adapté à l’aviation civile décrit précédemment. Le mobile peut être également un hélicoptère ou un drone, ou un véhicule évoluant dans un espace contraint.
[0063] Le procédé selon l’invention consiste à déterminer une trajectoire raccourcie dénommée Traj/sh correspondant à une trajectoire « tirée à la corde » dans l’espace disponible du corridor CORR. Par la suite seuls les contours successifs CONTr du corridor seront pris en compte pour la détermination de la trajectoire raccourcie, qui comprend de nouveaux points de passages, différents des points de navigations initiaux WP, à l’exception de E et S.
[0064] Pour le cas d’un aéronef effectuant une transition entre deux segments présentant un RNP différent, la figure 6 illustre le principe de construction du corridor : on établit une jonction continue entre les deux contours. En effet, le contour est, par définition, composé de deux frontières continues.
[0065] Dans la construction de la trajectoire on utilise deux représentations.
[0066] D’abord une représentation sous la forme d’un chemin constitué d’une suite ordonnée de points de passages déterminés par la méthode selon l’invention, situés entre le point E et le point S. Ces points de passage sont par construction situés sur un contour du corridor, deux points de passage successifs étant reliés entre eux par un tronçon de droite ou, le cas échéant en suivant une fraction d’un contour courbe du corridor. Par exemple le chemin suit la portion de contour courbe entre deux points de passage typiquement lorsque deux points de passage consécutifs sont disposés sur un contour courbe.
[0067] Puis une représentation sous forme de trajectoire volable par le mobile, calculée par la plateforme de calcul typiquement embarquée sur le mobile, à partir d’une part du chemin et d’autre part des paramètres associés au mobile.
[0068] Un premier type de paramètres correspond aux données issues de capteurs embarqué (positon GPS, données météo, attitude, masse totale ...). Un deuxième type de paramètres correspond à des paramètres issus d’au moins une base de données (BD), typiquement une BD performance pour les données de type modélisation du comportement du mobile (par exemple, pour un aéronef l'aérodynamique et les moteurs), et une BD de navigation comprenant des informations pour construire des routes géographiques et des procédures (par exemple, pour un aéronef, des altitudes de survol minimales, des vitesses maximales ...).
[0069] Le procédé 10 selon l’invention est illustré figure 7.
[0070] Il comprend une première étape 100 de détermination, par un calcul itératif, d’un chemin final CHf comprenant une liste ordonnée de points de passage reliés entre eux. Préférentiellement une liaison entre deux points de passage consécutifs s’opère de manière rectiligne ou le cas échéant en suivant une fraction d’un contour courbe du corridor.
[0071 ] Le calcul itératif comprend une première sous étape I consistant à initialiser un chemin courant par un chemin initial CH0 reliant rectilignement un point de navigation de la route choisi dit point de navigation d’entrée E et un autre point de navigation de la route dit point de navigation de sortie S.
[0072] Dans une sous étape II on réalise par itération les étapes ci-dessous. Une itération étant indicée i à partir de i=1. Le chemin courant au début de l’itération i (chemin de départ) est le chemin CHi-1 et à la fin de l’itération i on a calculé le nouveau chemin CHi. Par exemple dans l’itération 1 le chemin de départ est CH0 et à la fin de l’itération 1 on a déterminé CH1.
[0073] Les figures 8 à 14 illustrent différentes itérations explicitant un exemple de calcul du chemin final.
[0074] Dans une première étape a on détermine le ou les points d’intersection entre le chemin courant CHi-1 et le contour du corridor CORR s’ils existent.
[0075] S’il n’y a pas de points d’intersection on termine l’itération, la liste des points de passage du chemin final CHf est constituée du point de navigation d’entrée E, du ou des points de passage déterminés aux itérations précédentes, et du point de navigation de sortie S.
[0076] S’il existe au moins un point d’intersection on réalise les étapes b et c.
[0077] Dans l’étape b on identifie le point d’intersection courant li défini comme le point d’intersection situé sur le contour le plus proche du point de navigation d’entrée. Ce contour est le contour associé au point d’intersection qui présente le rang le plus bas. On dénomme ce contour contour courant CONTq, avec le rang du contour courant dénommé q.
[0078] Dans l’étape c on détermine à partir du point d’intersection courant li, au moins un point de passage à insérer dans la liste de points de passage du chemin courant, de manière à générer un nouveau chemin Chi. Par construction, comme il sera vu plus loin dans l’exemple des figures 8 à 14, le ou les points de passage insérés au chemin courant à chaque itération sont situés sur le contour courant.
[0079] Puis le calcul II est réitéré avec le nouveau chemin CHi de l’étape i comme chemin courant CHi-1 de l’itération i+1.
[0080] Une fois le chemin final CHf calculé, à l’étape 200 on détermine une trajectoire exécutable par le mobile, dite trajectoire raccourcie Traj/sh, à partir du chemin final (géométrique) et des paramètres du mobile. Il s’agit à partir du chemin géométrique constitué de points de passages reliés entre eux de déterminer une trajectoire réelle que le mobile peut suivre. Comme expliqué plus haut les paramètres du mobile utilisés sont typiquement des paramètres issus de capteurs embarqués et des paramètres issus d’une base de données de navigation.
[0081 ] Selon un mode de réalisation illustré figure 7bis l’étape c. comprend plusieurs sous étapes.
[0082] Dans une sous étape c1 on détermine un point de passage courant Pi situé sur le même contour courant, en aval du point d’intersection courant li et à l’extrémité du contour courant CONTq, et on détermine les points de passage du chemin courant dénommés Pq et Pq+1 , respectivement situés en amont et en aval de Pi. A partir de là deux cas sont possibles.
[0083] Dans le premier cas le point d’intersection courant li est disposé sur un segment droit. Alors on insère dans la liste du chemin courant le point de passage courant Pi. Cette insertion de Pi s’effectue entre Pq et Pq+1 ou en remplacement de Pq, selon un premier critère. On génère ainsi un nouveau chemin CHi. Un exemple de premier critère est explicité plus bas.
[0084] On applique le premier critère sauf pour la première itération i=1 pour laquelle on insère le point de passage P1 entre le point de navigation d’entrée E et le point de navigation de sortie S sans considération du premier critère. La première itération i=1 est illustrée figure 8. Le tracé du chemin de départ ou chemin courant CHi-1 , ici CH0 ={E,S} , est illustré avec des points creux et celui du nouveau chemin CH1 est illustré avec des points pleins. On détermine le point d’intersection 11 , qui est disposé sur le contour du segment 1 , et donc q=1 , puis P1 sur le même contour que 11 en aval et à l’extrémité du contour. On attribue à P1 le même rang 1.
[0085] De manière générale le point de passage Pi est de même rang que li car situé sur le même segment, sauf lorsque li est situé à l’extrémité aval d’un segment q, c’est-à-dire à la fois à la fin du segment q et au début du segment q+1 : dans ce cas Pi, situé à l’autre extrémité du segment q+1 , est de rang q+1 (voir exemple plus loin). [0086] Le point Pq est E et le point Pq+1 est S. Le nouveau chemin CH1 est donc égal à :
CH1 = {E, P1 , S}
[0087] Selon un mode de réalisation l’étape c comprend également une sous étape c3 dans laquelle on élimine le cas échéant le ou les points de passage inutiles du nouveau chemin. Un point de passage inutile est tel que la droite reliant rectilignement le point de passage précédent et le point de passage suivant le point inutile est comprise dans le corridor.
[0088] Typiquement le premier critère est fonction de la position du point d’intersection courant li dans le chemin courant. Par exemple le premier critère consiste à déterminer si le point d’intersection courant li est disposé entre l’avant- dernier point de passage et le point de navigation de sortie S du chemin courant. Dans l’affirmative on procède au remplacement, dans le cas contraire on procède à l’insertion.
[0089] Dans le deuxième cas le point d’intersection courant est situé sur un segment courbe (et le point de passage Pq est situé sur un contour courant droit). On détermine un ou deux points de tangence Pi’, Pi” disposé(s) sur le contour courant courbe de sorte que le nouveau chemin corresponde au plus court chemin inclus dans le corridor jusqu’à Pq+1 , et on insère le ou les deux points de tangence dans le chemin courant. Le nouveau chemin suit alors le contour courant courbe entre les deux points de tangence (lorsqu’il y en a deux) ou en amont ou en aval du point de tangence (lorsqu’il y en a un seul).
[0090] Les figures 9 à 12 illustrent différents cas de construction géométrique du chemin courant, pour les itérations i=2 à i=5.
[0091 ] Dans la figure 9 le chemin de départ est le chemin CH1 rappelé avec un tracé à points creux. Le point d’intersection le plus amont est I2 (étapes a et b) situé sur le contour du segment 2 et donc q=2. Compte tenu du rang de I2 par rapport aux rangs des points du chemin courant, on a Pq=P1 et Pq+1 =S, et l’avant dernier point de passage du chemin de départ est P1. A partir de I2 on détermine P2 également de rang 2. P2 (rang 2) se situe entre P1 (Pq) et S (Pq+1 ). Pour décider si on insère P2 entre P1 et S ou si celui-ci remplace P1 on applique le premier critère. Ici P2 est bien disposé entre P1 et S et donc il convient de remplacer P1 par P2. Le nouveau chemin CH2 est donc :
CH2 = [E, P2, S} qui est le nouveau chemin définitif car le chemin [E, P2, S} ne présente pas de points inutiles.
[0092] La figure 10 illustre l’itération i=3, avec un chemin de départ CH2. On détermine I3 sur le contour du segment 1 , et donc q=1 , avec Pq= E et Pq+1 = P2, et P2 avant dernier point de passage du chemin de départ. On détermine P3 (=P1 ) en aval de I3 sur le même contour également de rang 1. P3 doit être placé entre E (Pq) et P2 (Pq+1 ). En vertu du premier critère I3 n’est pas disposé entre P2 et S, donc on procède à l’insertion. Le nouveau chemin CH3 (tracé avec des points pleins) est donc :
CH3={E, P3, P2, S}
[0093] Selon un cas particulier lorsque le point d’intersection courant li déterminé à l’étape b et le point de passage Pq sont tous deux situés sur un contour courant courbe, et lorsque le premier critère est vérifié alors, on insère Pi entre Pq et Pq+1.
[0094] Ce cas particulier est illustré figure 1 1 , qui décrit l’itération i=4, avec un chemin de départ CH3. On détermine I4 (=P2) de rang q=2, avec Pq=P2(rang 2) et Pq+1 = S, et P2 avant dernier point de passage du chemin de départ. I2 est situé à la fin du segment 2 qui est également le début du segment 3. On détermine P4 à l’autre extrémité du segment 3 (de rang 3) qui doit être placé entre P2 et S. I4 et P2 (qui sont ici égaux) sont tous les deux sur le contour courbe du segment 3 SEG3. I4 est disposé entre P2 et S, le premier critère est vérifié. On procède à l’insertion de P4. Le nouveau chemin à la fin de l’étape c2 est E/P3,P2,P4/S. Ici l’étape c3 trouve à s’appliquer, le point P2 étant un point dit inutile. Le nouveau chemin CH4 après l’étape c3 est :
CH4={E, P3, P4, S}
[0095] La figure 12 illustre l’itération i=5, avec un chemin de départ CH4. On détermine I5 (=P4) de rang q=3, avec Pq=P4 et Pq+1 = S, et P4 avant dernier point de passage du chemin de départ. I5 est disposé entre P4 et S, le premier critère est vérifié. I5 est disposé à la fin du segment 3 qui est également le début du segment 4. On détermine P5 à l’autre extrémité du segment 4. On réalise l’étape c2 avec un remplacement P4 par P5. Le nouveau chemin CH4 (pas d’étape c3) est :
CH5={E, P3, P5, S}
[0096] On poursuit ainsi la construction des chemins suivants par itération successive.
[0097] La figure 13 illustre un exemple du deuxième cas, correspondant à l’itération i=8. Le chemin courant de départ CH7 est tracé avec les points creux et est égal à :
CH7={E, P7, P6, S}
[0098] On détermine I8 = P7, avec I8 situé sur un segment courbe, Pq = P7 et Pq+1 = P6. [0099] On détermine deux points de tangence P8’, P8” de sorte que le tracé soit le plus court possible jusqu’à P6, induisant l’élimination de PI. Le nouveau chemin CH8 est égal à :
CH8={E, P8’, P8”,P6, S} avec un segment courbe reliant P8’ et P8” correspondant à la fraction du contour CONT3 entre P8’ et P8”.
[0100] La figure 14 illustre le chemin final CHf obtenu après 18 itérations.
[0101 ] Comme expliqué plus haut à partir du chemin final on détermine Traj/sh, trajectoire exécutable par le mobile en tenant compte de ses paramètres, et on affiche cette trajectoire raccourcie.
[0102] On entend par point de navigation d’entrée et point de navigation de sortie respectivement le point de départ de l’algorithme et le point d’arrivée de l’algorithme, et la numérotation des segments par l’indice r s’effectue du départ vers l’arrivée. Dans l’exemple de parcours de l’algorithme illustré figures 8 à 14 et destiné à déterminer le chemin final CHf, le point de départ est E est le point d’arrivée est S, les segments étant numérotés de E vers S. Mais on peut également parcourir l’algorithme « à l’envers » en considérant que le point de départ de l’algorithme est le point S et le point d’arrivée est le point E. Les segments sont alors numérotés de S vers E. Le procédé selon l’invention est mis en oeuvre de manière identique que décrit précédemment, mais en partant du point S et en construisant le chemin final itérativement à partir de S jusqu’à E. Le chemin final déterminé en parcourant l’algorithme de S vers E est identique à celui obtenu en parcourant l’algorithme de E vers S. Les points de départ et d’arrivée de l’algorithme sont donc indépendants de la position du mobile en condition opérationnelle. Si l’algorithme est parcouru de S vers E, avec un mobile qui entre dans le corridor par le point E. Il convient pour le calcul de la trajectoire exécutable de bien réordonner les points de passage du chemin final à partir du point d’entrée de l’aéronef dans le corridor.
[0103] Selon un mode de réalisation dans une étape 300 on affiche la trajectoire exécutable à un pilote du mobile. Cette trajectoire raccourcie est par exemple une alternative possible à une trajectoire effectivement suivie par le mobile qui passe par la route prédéfinie entre E et S.
[0104] Nous allons à présent décrire des variantes de situations opérationnelles dans lesquelles le procédé 10 selon l’invention trouve à s’appliquer.
[0105] Dans une variante illustrée figure 15 le procédé comprend une étape de validation 400 de la trajectoire raccourcie Traj/sh par le pilote et, lorsque la trajectoire raccourcie est validée, une étape 500 de guidage du mobile sur la trajectoire raccourcie. Le guidage peut s’effectuer de deux façons : -soit en communiquant au pilote un ensemble d’informations lui permettant d’exécuter la trajectoire raccourcie. Ces informations peuvent être les écarts latéraux ou verticaux ainsi que ceux de vitesse horizontale ou verticale. Ces informations peuvent être présentées sous forme de « target » à atteindre ou sous forme de valeur numérique à saisir auprès des équipements de pilotage (PA en mode sélecté par exemple).
-soit via un pilote automatique directement couplé à la plateforme de calcul délivrant la trajectoire.
[0106] Selon un mode de réalisation la procédé 10 comprend une étape d’affichage en temps réel de la distance du mobile jusqu’au contour du corridor.
[0107] Selon une variante illustrée figure 16 le procédé 10 de calcul d’une trajectoire raccourcie selon l’invention comprend en outre une étape 320 de détermination d’une trajectoire de référence Traj/ref déterminée à partir du chemin constitué de la liste des points de navigation de la route initiale entre le point de navigation d’entrée et le point de navigation de sortie et des paramètres du mobile. Cette trajectoire de référence est par exemple la trajectoire en train d’être exécutée par le mobile au moment où le pilote lance le procédé selon l’invention.
[0108] Basé sur le calcul de cette trajectoire on effectue ensuite une étape 340 de calcul d’au moins une grandeur économisée G, à partir de la comparaison entre une valeur prédite de la grandeur pour la trajectoire de référence VP[traj/ref] et une valeur prédite de la ladite grandeur pour la trajectoire raccourcie VP[traj/sh]
[0109] Enfin dans une étape 360 on affiche à un pilote du mobile de la grandeur économisée G.
[01 10] La grandeur G est déterminée à partir d’une longueur et/ou d’une quantité de fuel consommée et /ou d’un temps de vol. La grandeur G peut donc être un de ces éléments (une longueur, une quantité de fuel ou un temps économisé) ou une combinaison de deux ou de ces trois éléments.
[01 11 ] Bien entendu les deux variantes peuvent être combinées. Par exemple le procédé réalise d’abord les étapes 320, 340 et 360. Après avoir pris connaissance de la valeur de G, le pilote réalise ensuite les étapes 400 et 500 du procédé.
[01 12] Le procédé selon l’invention trouve à s’appliquer à tout type de mobile volant ou véhicule se déplaçant sur une surface.
[01 13] Selon un mode de réalisation le mobile est un aéronef, la route est un plan de vol et les segments du plan de vol sont définis par une norme aéronautique. Le corridor est par exemple calculé à partir de prédictions de performance de navigation requises RNP et/ou estimées ET (voir documents de l’état de la technique précités). [01 14] Selon un autre aspect l’invention concerne une plateforme de calcul pour mobile CP pour calculer une trajectoire raccourcie Traj/sh d’un mobile illustrée figure 17. Dans le cas d’un aéronef, la plateforme est un système de gestion de vol ou FMS.
[01 15] La plateforme comprend un module 20 apte recevoir une route R telle que décrite précédemment et un corridor PN tel que décrit précédemment.
[01 16] La plateforme comprend également un module 30 de détermination d’un chemin final CHf reliant une liste ordonnée de points de passage, une liaison entre deux points de passage consécutifs s’opérant de manière rectiligne ou la cas échéant en suivant une fraction d’un contour courbe du corridor. Le chemin final est déterminé par un calcul itératif comprenant les étapes I et II a, b, c, d, e telles que décrites précédemment.
[01 17] La plateforme comprend également un module 40 de détermination d’une trajectoire exécutable par le mobile dite trajectoire raccourcie Traj/sh à partir du chemin final CHf et des paramètres du mobile comprenant des données stockées dans au moins une base de donnée BD et des informations issues d’au moins un capteur embarqué CE sur le mobile.
[01 18] La plateforme comprend enfin au moins une base de données BD et typiquement une interface homme machine 60 configurée par exemple pour afficher la trajectoire exécutable à un pilote du mobile et/ou la grandeur économisée.
[01 19] Selon un dernier aspect l’invention concerne un produit programme d’ordinateur, ledit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code permettant d'effectuer les étapes du procédé selon l’invention, lorsque le programme est exécuté sur un ordinateur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé (10) de calcul d’une trajectoire raccourcie (Traj/sh) d’un mobile à partir d’une route (R) comprenant une succession ordonnée de points de navigations et de segments, un espace représentatif des contraintes de navigation délimité par un contour étant associé à chaque segment de la route et définissant un tronçon d’un corridor (CORR) dans lequel le mobile est autorisé à évoluer, le procédé étant mis en oeuvre par une plateforme de calcul pour mobile embarquée et comprenant les étapes consistant à :
-déterminer (100) un chemin final (CHf) comprenant une liste ordonnée de points de passage reliés entre eux, comprenant les sous étapes consistant à :
I initialiser un chemin courant par un chemin initial CH0 reliant rectilignement un point de navigation de la route dit point de navigation d’entrée (E) et un autre point de navigation de la route dit point de navigation de sortie (S),
II réaliser par itération les étapes suivantes, une itération étant indicée i à partir de i=1 :
a. déterminer le ou les points d’intersection entre le chemin courant et le contour du corridor s’ils existent,
-s’il n’y a pas de points d’intersection terminer l’itération, la liste des points de passage du chemin final (CHf) est constituée du point de navigation d’entrée (E), du ou des points de passage déterminés aux itérations précédentes et du point de navigation de sortie (S),
-s’il existe au moins un point d’intersection :
b. identifier un point d’intersection courant li défini comme le point d’intersection situé sur le contour le plus proche du point de navigation d’entrée, dénommé contour courant
c. déterminer, à partir du point d’intersection courant li, au moins un point de passage à insérer dans une liste de points de passage du chemin courant, de manière à générer un nouveau chemin CHi,
puis réitérer avec le nouveau chemin comme chemin courant,
-déterminer (200) une trajectoire exécutable par ledit mobile dite trajectoire raccourcie (Traj/sh) à partir du chemin final et des paramètres du mobile.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel un segment (SEGr) est indicé par un nombre entier r variant de 1 à N dénommé rang et présentant un type droit (TF) ou courbe (RF) de rayon de courbure constant, dans lequel une liaison entre deux points de passage consécutifs du chemin courant s’opère de manière rectiligne ou le cas échéant en suivant une fraction d’un contour courbe du corridor,
dans lequel dans l’étape b. le contour courant (CONTq) présente un rang dénommé q,
et dans lequel l’étape c. comprend les sous étapes consistant à :
c1. déterminer un point de passage courant Pi situé sur le même contour courant, en aval du point d’intersection courant li et à l’extrémité du contour courant (CONTq), et déterminer les points de passage du chemin courant dénommés Pq et Pq+1 , respectivement situés en amont et en aval de Pi,
c2.
lorsque le point d’intersection courant li est disposé sur un segment droit, on insère dans la liste du chemin courant le point de passage courant Pi entre Pq et Pq+1 , ou on remplace Pq par le point de passage courant Pi, selon un premier critère, sauf pour la première itération i=1 pour laquelle on insère le point de passage P1 entre le point de navigation d’entrée ( E) et le point de navigation de sortie (S) sans considération du premier critère,
lorsque le point d’intersection courant li est situé sur un segment courbe, on détermine un ou deux points de tangence Pi’, Pi” disposé(s) sur le contour courant courbe de sorte que le nouveau chemin corresponde au plus court chemin inclus dans le corridor jusqu’à Pq+1 , et on insère le ou les deux points de tangence dans le chemin courant, le nouveau chemin suivant le contour courant courbe entre les deux points de tangence ou en amont ou en aval du point de tangence.
3. Procédé selon la revendication 2 dans lequel l’étape c. comprend en outre une sous étape c3 consistant à éliminer, le cas échéant, le ou les points de passage inutiles du nouveau chemin, un point de passage inutile étant tel que la droite reliant rectilignement le point de passage précédent et le point de passage suivant le point inutile est comprise dans le corridor.
4. Procédé selon l’une des revendications 2 à 3 dans lequel le premier critère consiste à déterminer si le point d’intersection courant li est disposé entre l’avant- dernier point de passage et le point de navigation de sortie (S) du chemin courant, dans l’affirmative on procède au remplacement, dans le cas contraire on procède à l’insertion.
5. Procédé selon l’une des revendications 2 à 4 dans lequel, lorsque le point d’intersection courant li identifié à l’étape b et le point de passage Pq sont tous deux situés sur un contour courant courbe, et lorsque le premier critère est vérifié, alors on insère Pi entre Pq et Pq+1.
6. Procédé selon l’une des revendications précédentes comprenant en outre une étape consistant à afficher (300) la trajectoire exécutable à un pilote du mobile.
7. Procédé selon l’une des revendications précédentes comprenant une étape de validation (400) de ladite trajectoire raccourcie (Traj/sh) par le pilote et, lorsque la trajectoire raccourcie est validée, une étape (500) de guidage du mobile sur la trajectoire raccourcie, via soit un ensemble d’information communiquées au pilote lui permettant d’exécuter la trajectoire raccourcie, soit un pilote automatique.
8. Procédé selon la revendication précédente comprenant une étape d’affichage en temps réel de la distance du mobile jusqu’au contour du corridor.
9. Procédé de calcul d’une trajectoire raccourcie selon l’une des revendications précédentes comprenant en outre :
-une étape de détermination (320) d’une trajectoire de référence (Traj/ref) déterminée à partir du chemin constitué de la liste des points de navigation de la route entre le point de navigation d’entrée et le point de navigation de sortie et des paramètres du mobile,
-une étape de calcul (340) d’au moins une grandeur économisée, à partir de la comparaison entre une valeur prédite de ladite grandeur pour la trajectoire de référence et une valeur prédite de la ladite grandeur pour la trajectoire raccourcie.
-une étape d’affichage (360) à un pilote dudit mobile de ladite grandeur économisée.
10. Procédé de calcul d’une trajectoire raccourcie selon la revendication précédente dans lequel la grandeur est déterminée à partir d’une longueur et/ou d’une quantité de fuel consommée et /ou d’un temps de vol.
1 1. Procédé de calcul d’une trajectoire raccourcie selon l’une des revendications précédentes dans lequel le mobile est un aéronef, la route est un plan de vol et les segments du plan de vol sont définis par une norme aéronautique, et dans lequel ledit corridor est calculé à partir de prédictions de performance de navigation requises (RNP) et/ ou estimées (ET).
12. Plateforme de calcul pour mobile (CP) pour calculer une trajectoire raccourcie (Traj/sh) d’un mobile comprenant:
-un module (20) apte recevoir une route (R) comprenant une succession ordonnée de points de navigations et de segments, un espace représentatif des contraintes de navigation délimité par un contour étant associé à chaque segment de la route et définissant un tronçon d’un corridor (CORR) dans lequel le mobile est autorisé à évoluer,
-un module de détermination du corridor (PN),
-un module (30) de détermination d’un chemin final (CHf) comprenant une liste ordonnée de points de passage reliés entre eux, le chemin final étant déterminé par un calcul itératif comprenant les étapes consistant à :
I initialiser un chemin courant par un chemin initial CH0 reliant rectilignement le un point de navigation de la route dit point de navigation d’entrée (E) et un autre point de navigation de la route dit point de navigation de sortie (S),
II réaliser par itération les étapes suivantes, une itération étant indicée i à partir de i=1 :
a. déterminer le ou les points d’intersection entre le chemin courant et le contour du corridor s’ils existent,
-s’il n’y a pas de points d’intersection terminer l’itération, la liste des points de passage du chemin final (CHf) est constituée du point de navigation d’entrée (E), du ou des points de passage déterminés aux itérations précédentes et du point de navigation de sortie (S),
-s’il existe au moins un point d’intersection :
b. identifier un point d’intersection courant li défini comme le point d’intersection situé sur le contour le plus proche du point de navigation d’entrée, dénommé contour courant,
c. déterminer, à partir du point d’intersection Pi, au moins un point de passage à insérer dans une liste de points de passage du chemin courant, de manière à générer un nouveau chemin CHi,
puis réitérer avec le nouveau chemin comme chemin courant,
-un module (40) de détermination d’une trajectoire exécutable par ledit mobile dite trajectoire raccourcie (Traj/sh) à partir du chemin final et des paramètres du mobile comprenant des données stockées dans au moins une base de donnée (BD) et des informations issues d’au moins un capteur embarqué (CE) sur le mobile,
-au moins une base de données (BD).
13. Un produit programme d’ordinateur, ledit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code permettant d'effectuer les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 1 1 , lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
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