WO2023135202A1 - System for selecting a trajectory for an aircraft equipped with an automatic navigation and guidance system for automatic nagivation and guidance on a trajectory - Google Patents

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WO2023135202A1
WO2023135202A1 PCT/EP2023/050631 EP2023050631W WO2023135202A1 WO 2023135202 A1 WO2023135202 A1 WO 2023135202A1 EP 2023050631 W EP2023050631 W EP 2023050631W WO 2023135202 A1 WO2023135202 A1 WO 2023135202A1
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WO
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trajectory
aircraft
trajectories
diversion
module
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/050631
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French (fr)
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François Michel
Johan Boyer
Baptiste LEFEVRE
Denis Ricaud
Baptiste IDIART
Frédéric Bonamy
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Thales
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Publication date
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    • G—PHYSICS
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    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
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    • G08G5/04—Anti-collision systems
    • G08G5/045—Navigation or guidance aids, e.g. determination of anti-collision manoeuvers

Definitions

  • the invention relates to a trajectory selection system of an aircraft provided with a navigation system and automatic guidance on a trajectory.
  • the technical field of the invention is that of autonomous aircraft navigation, such as a drone or an airplane equipped with a navigation and automatic guidance system.
  • the field of operation is that of remotely operated drones in BVLOS, for the acronym of "Beyond Visual Line of Sight", outside the visual range of a teleoperator, and autonomous aircraft more generally, which may include an airplane initially piloted by a crew who would have lost the ability to pilot (hypoxia, incapacitation of a single pilot, ).
  • the aircraft may encounter a certain number of hazards to be dealt with, as illustrated in [Fig.1].
  • the objective is to provide safe and autonomous navigation of an aircraft.
  • Autonomous navigation means the fact that the aircraft can autonomously modify its navigation in order to adapt either to a modification of the mission or to the vagaries of the mission.
  • Safe navigation means the fact that the navigation has a level of criticality corresponding to the risk levels assessed for the mission of the aircraft. It is assumed in this document that the functions other than navigation (propulsion, control surfaces, etc.), have the required levels of criticality with regard to the objectives of flight safety according to the class of the aircraft concerned (drone, commercial aviation, etc.).
  • An object of the invention is to overcome the aforementioned problems.
  • a trajectory selection system of an aircraft provided with an automatic guidance system on a trajectory, implemented by computer, comprising:
  • a mission and diversion trajectory analysis and validation module present in a database, on board the aircraft, and comprising:
  • said database on board the aircraft, comprising a flight mission trajectory and diversion trajectories validated by the analysis and validation module, and being configured to store a new flight mission trajectory and new diversion trajectories transmitted by the calculation module for analysis by the analysis and validation module, and configured for, in the event of validation of said new flight and diversion mission trajectories by the analysis module and validation, update validated flight and diversion mission trajectories;
  • volability of a trajectory refers to the fact that a trajectory is flyable or not; a trajectory being flyable if the aircraft is able to fly this trajectory, i.e. the trajectory is continuous and compatible with the performance of the aircraft.
  • the sub-module for checking the flightability of each trajectory is configured to check the adequacy of the trajectory with the technical characteristics of the aircraft representative of the performance of the aircraft comprising technical characteristics representative of aerodynamic performance, propulsion performance, and performance of the navigation and automatic guidance system of the aircraft.
  • the sub-module for checking the flightability of each trajectory is configured to use flat rates to estimate the values of the technical characteristics representative of the aerodynamic performance, the propulsion performance, and the performance of the system of navigation and automatic guidance of the aircraft.
  • a package quantitatively represents a capacity of the aircraft.
  • An example of a forfeit may be the ability to climb with a given vertical speed.
  • the flightability verification sub-module for each trajectory is configured to use modeling to estimate the values of the technical characteristics representative of the aerodynamic performance, the propulsion performance, and the performance of the control system. navigation and automatic guidance of the aircraft.
  • the verification sub-module that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined hazards, at any time of the mission trajectory is configured to translate a hazard into a set of rules to be checked depending on the aircraft.
  • the verification sub-module that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined hazards is configured to translate a failure hazard by the following rule:
  • the verification sub-module that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined hazards is configured to translate a collision hazard with an obstacle listed by the following rule:
  • the trajectory does not encounter any listed obstacle.
  • the verification sub-module that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined hazards is configured to translate a collision hazard with an obstacle not listed by the following rule:
  • the aircraft is a drone or an airplane.
  • FIG.1 schematically illustrates a mission of a drone, according to an aspect of the state of the art
  • FIG.2 schematically illustrates a trajectory selection system of an aircraft provided with an automatic guidance system on a trajectory, implemented by computer, according to one aspect of the invention
  • FIG.3 schematically illustrates an assembly comprising a mission trajectory and a diversion mission assembly, according to another aspect of the invention
  • FIG.4 schematically illustrates an analysis and validation module of the system of [Fig.2], according to another aspect of the invention
  • FIG.5 schematically illustrates a sub-module for checking the volability of each trajectory, according to another aspect of the invention
  • FIG.6 schematically illustrates a verification sub-module that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined hazards, at any time of the mission trajectory, according to another aspect of the invention.
  • FIG.7 schematically illustrates the validation of the database comprising a flight mission trajectory and diversion trajectories validated by the analysis and validation module, according to one aspect of the invention.
  • the [Fig.2] schematically represents a trajectory selection system of an aircraft provided with an automatic guidance system GA on a trajectory, implemented by computer.
  • the system comprises a module for calculating Calc_Traj a flight mission trajectory of the aircraft and diversion trajectories in the event of the occurrence of a hazard during the mission trajectory.
  • the system also comprises a TrajDB_Checker analysis and validation module for mission and diversion trajectories present in a TrajDB database, comprising: - a sub-module VV for verifying the volability of each trajectory by verifying the adequacy of the trajectory with the technical characteristics of the aircraft representative of the performance of the aircraft; And
  • VA verification sub-module that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined contingencies, at any time during the mission trajectory.
  • the TrajDB database includes a flight mission trajectory and diversion trajectories validated by the TrajDB_Checker analysis and validation module, and is configured to memorize a new flight mission trajectory and new diversion trajectories transmitted by the Calc_Traj calculation module for analysis purposes by the analysis and validation module.
  • the TrajDB database is also configured to, in the event of validation of said new flight and diversion mission trajectories by the TrajDB_Checker analysis and validation module, update the validated flight and diversion mission trajectories.
  • the system also comprises a module for selecting Sel_Traj the flight trajectory from among the validated flight and diversion mission trajectories, as a function of values of operating parameters of the aircraft making it possible to determine the presence of one of said random, configured to transmit said selected trajectory to the automatic guidance system on a trajectory.
  • the Calc_Traj module for calculating a flight mission trajectory of the aircraft and diversion trajectories in the event of the occurrence of a hazard during the mission trajectory performs its trajectory calculations in the open world (no design constraint related to operational safety).
  • the Calc_Traj calculation module calculates a set of trajectories corresponding to the trajectory of the mission and all the contingency or diversion trajectories linked to predetermined hazards that may occur during the mission as illustrated in the [Fig.3].
  • the Calc_Traj calculation module can recalculate a new set of trajectories during the mission (in the event of modification thereof). This function can be hosted either on the ground in a data center or "data-center” in English or on an on-board computer or "Edge Computer” in English for reasons of latency or availability of the ground link. edge, redundant if necessary, in order to guarantee the availability of the calculation.
  • the Calc_Traj calculation module is located on the ground, the new set of trajectories is transmitted to the aircraft via ground/on-board connectivity.
  • the C2 link between the drone and its ground station can be used.
  • the various means of cockpit and/or cabin connectivity can be used (Satcom, VHF, Air-to-Ground). Specific protocols and gateways (AFCDI type) can be used to update the onboard database with the new set of trajectories.
  • this set of trajectories is loaded into a database on board the aircraft and the TrajDB_Checker analysis and validation module checks the set of trajectories. It includes two sub-modules.
  • the flightability verification sub-module returns the status OK if the aircraft can actually fly the trajectory (adequacy between the trajectory and the performance of the drone), and returns NOK (for Not OK) otherwise.
  • the verification sub-module that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined contingencies, at any time of the mission trajectory or verification of the contingencies to be processed returns the status OK if the set of trajectories allows you to manage all the predefined hazards until the end of the mission (Concretely, at any time and for any hazard, there is a trajectory compatible with this hazard allowing the mission to be finished). It returns NOK otherwise.
  • the TrajDB_Checker analysis and validation module for mission and diversion trajectories calculates a status which can take the following values:
  • the TrajDB trajectory database is secure: the TrajDB_Checker analysis and validation module for mission and diversion trajectories returns OK. It allows the aircraft to carry out its mission and to deal with the hazards to be dealt with.
  • the TrajDB trajectory database is not secure: the TrajDB_Checker analysis and validation module for mission and diversion trajectories returns NOK. Either one of the trajectories cannot be flown by the aircraft, or there are no trajectories to deal with one of the hazards. [0045] Thus, the return status of TrajDB_Checker is OK only if the statuses of the two sub-functions (checking of the volability and checking of the contingencies to be processed) are OK. In all other cases, the status is NOK.
  • the flightability verification function is illustrated in [Fig.5]. This function is called for each database trajectory to be checked. It uses data on the performance of the aircraft: this performance includes aerodynamic performance, propulsion performance (e.g. rate of climb and possible radius of turn) and performance of the navigation and automatic guidance system. This function determines if the aircraft is able to follow the trajectory. For example, if the trajectory includes a slope greater than the maximum rate of climb of the aircraft then the function returns NOK.
  • the flightability verification sub-module VV can be implemented using packages to represent the performance of the aircraft and its guidance.
  • the function can use a corridor whose size is predefined and returns NOK only if the aircraft can follow its trajectory while remaining in the corridor.
  • the sub-module VA for verifying the contingencies to be processed consists of a set of rules to be verified.
  • the translation of the hazards into a series of rules is done during the design of the hazard verification sub-module VA.
  • the following table gives an example of rules from hazards: These rules will depend on the aircraft in question. For example, the endurance of an aircraft may vary in the event of an engine failure. Some of these rules may require information that must be stored in databases on board the aircraft. For example, it may be necessary to have a database of obstacles in order to verify that no listed obstacle meets a trajectory.
  • FIG.6 illustrates the hazard checking function for the three hazards/rules given in the table below.
  • the hazard verification sub-module VA can also use the notion of corridor around the trajectory.
  • the TrajDB_Checker analysis and validation module for mission and diversion trajectories is designed as an avionics function module hosted by the aircraft. Thus, this module is developed and qualified with the design constraints to ensure the constraints of availability and integrity.
  • This TrajDB_Checker analysis and validation module for mission and diversion trajectories is called before each mission and the aircraft cannot take off if the TrajDB trajectory database has not been validated. It is also called each time the TrajDB trajectory database is modified. If the verification fails, then the modification is not accepted and the aircraft remains on the old version of the TrajDB trajectory database. Thus, the aircraft always flies with a valid TrajDB trajectory database. It is in this mechanism, illustrated in [Fig.7], that lies in particular the inventiveness of the solution, because it makes it possible to ensure the autonomy of the aircraft in a safe way (since it has at all times a set of trajectories valid for all the possible hazards of the mission, and this from the initialization of the mission).
  • the on-board Sel_Traj flight path selection module chooses the correct path from among the paths in the TrajDB database throughout the mission. This decision-making integrates the operational logics as a pilot on board would have done. It uses the sensors present on board the aircraft in order to identify hazards and possibly change trajectory. In particular, the flight path selection module Sel_Traj can pass on a path diversion depending on the hazard(s) identified. It is also an avionics function module hosted by the aircraft.
  • the navigation and automatic guidance system SNGA makes it possible to guide the aircraft along the chosen trajectory. It is an avionics function module hosted by the aircraft.
  • a function module, on board the aircraft, for calculating trajectories associated with a database of flight plans determined in the open world can be inserted between calls from the Sel_Traj flight path selection module and SNGA automatic navigation and guidance system on a path.
  • the flight plans obtained can be based on the information published in an A424 navigation database (capacity adapted to commercial aviation flights to fit into the General Air Traffic (GAT) for example) or on free routes , not constrained by existing procedures (capacity adapted to drone-type missions following a gas pipeline, for example).
  • the system according to the invention allows safe and autonomous navigation, because the TrajDB trajectory database being validated by an avionics function module TrajDB_Checker, for any hazard, there is a validated trajectory to complete the mission. This trajectory is executed by avionic function modules.
  • the trajectories are calculated in the open world, it is therefore possible to use all the resources of the open world to obtain mission trajectories.
  • the aircraft is a drone carrying out an inspection mission of a power line or a gas pipeline, it is possible to use the operator's GIS (Geographic Information System) in order to calculate these trajectories. It is also possible to adapt the trajectory calculation to a new type of mission or to improve the calculation of the trajectories without modifying the avionic functions of the aircraft.
  • GIS Geographic Information System
  • the trajectories can also be calculated on a platform on board the aircraft (but not avionics), this makes it possible to update the database of trajectories during the mission and to use the sensors of the aircraft as input data for the trajectory calculation. It can be used for tracking missions of a moving target, in this case, the trajectories depend on the sensors allowing the tracking of the target (for example an optronic ball) and are calculated at a high frequency (a few seconds). It is also possible to use this calculation on board for an aircraft avoidance function: if a conflict with traffic, or a meteorological event is detected by the sensors of the aircraft (camera type) then a new calculation trajectory is triggered in order to avoid this conflict.
  • the present invention can be applied to any aircraft and in particular to

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Abstract

The invention relates to a system for selecting a trajectory for an aircraft equipped with an automatic navigation and guidance system (SNGA) for automatic navigation and guidance on a trajectory, said system being computer-implemented and comprising: - a computing module (Calc_Traj) for computing a flight mission trajectory for the aircraft and diversion trajectories; - an analysis and validation module (TrajDB_Checker) for analysing and validating mission and diversion trajectories present in a database (TrajDB); - said database (TrajDB), which is on board the aircraft, comprising a flight mission trajectory and diversion trajectories that are validated by the analysis and validation module (TrajDB_Checker), and being configured to store a new flight mission trajectory and new diversion trajectories that are transmitted by the computing module (Calc_Traj) for analysis by the analysis and validation module, and configured, in the event of said new flight mission and diversion trajectories being validated by the analysis and validation module (TrajDB_Checker), to update the validated flight mission and diversion trajectories; - a selection module for selecting the flight trajectory (Sel_Traj) from among the validated flight mission and diversion trajectories based on values of operating parameters of the aircraft allowing the presence of one of said hazards to be determined, configured to transmit said selected trajectory to the automatic navigation and guidance system (SNGA) for automatic navigation and guidance on a trajectory on board the aircraft.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
Titre de l’invention: Système de sélection de trajectoire d'un aéronef muni d'un système de navigation et guidage automatique sur une trajectoire Title of the invention: System for selecting the trajectory of an aircraft equipped with a navigation system and automatic guidance on a trajectory
[0001 ] L'invention porte sur un système de sélection de trajectoire d'un aéronef muni d'un système de navigation et guidage automatique sur une trajectoire. [0001] The invention relates to a trajectory selection system of an aircraft provided with a navigation system and automatic guidance on a trajectory.
[0002] Le domaine technique de l’invention est celui de la navigation autonome d’aéronef, tel un drone ou un avion muni d'un système de navigation et de guidage automatique. The technical field of the invention is that of autonomous aircraft navigation, such as a drone or an airplane equipped with a navigation and automatic guidance system.
[0003] Le domaine d’exploitation est celui des drones télé-opérés en BVLOS, pour acronyme de "Beyond Visual Line of Sight", hors de la portée visuelle d’un téléopérateur, et des avions autonomes plus généralement, pouvant inclure un avion initialement piloté par un équipage qui aurait perdu la capacité de piloter (hypoxie, incapacité d’un pilote unique, ...). Lors d'une mission, l’aéronef peut rencontrer un certain nombre d’aléas à traiter, comme illustré sur la [Fig.1 ]. [0003] The field of operation is that of remotely operated drones in BVLOS, for the acronym of "Beyond Visual Line of Sight", outside the visual range of a teleoperator, and autonomous aircraft more generally, which may include an airplane initially piloted by a crew who would have lost the ability to pilot (hypoxia, incapacitation of a single pilot, ...). During a mission, the aircraft may encounter a certain number of hazards to be dealt with, as illustrated in [Fig.1].
[0004] Ces aléas peuvent être des conditions météorologiques dangereuses, un trafic dangereux, une panne ou un dysfonctionnement de la propulsion ou des gouvernes ou d’une quelconque partie de l’aéronef ou de ses équipements ayant un impact sur la tenue du vol, une perte du lien communication C2 avec le télé-opérateur, une prise en compte de consignes externes imprévues (contrôle aérien, télé-opérateur, pilote au sol, ...), un conflit avec le terrain (collision potentielle entre l'aéronef et le terrain), ou une sur-énergie (aéronef trop haut ou trop rapide amenant à une vitesse excessive lors de l’atterrissage) en vue d'un atterrissage d'urgence... [0004] These hazards can be dangerous weather conditions, dangerous traffic, failure or malfunction of the propulsion or control surfaces or of any part of the aircraft or its equipment having an impact on flight performance, loss of the C2 communication link with the teleoperator, consideration of unforeseen external instructions (air traffic control, teleoperator, pilot on the ground, etc.), conflict with the terrain (potential collision between the aircraft and the ground), or over-energy (aircraft too high or too fast leading to excessive speed during landing) for an emergency landing...
[0005] L’objectif est de fournir une navigation sûre et autonome d’un aéronef. [0005] The objective is to provide safe and autonomous navigation of an aircraft.
[0006] On entend par navigation autonome le fait que l’aéronef peut modifier de manière autonome sa navigation afin de s’adapter soit à une modification de la mission soit aux aléas de la mission. [0006] Autonomous navigation means the fact that the aircraft can autonomously modify its navigation in order to adapt either to a modification of the mission or to the vagaries of the mission.
[0007] On entend par navigation sûre, le fait que la navigation a un niveau de criticité correspondant aux niveaux de risques évalués pour la mission de l’aéronef. On suppose dans ce document que les fonctions autres que la navigation (propulsions, gouvernes, etc...), ont les niveaux exigés de criticité au regard des objectifs de sécurité du vol selon la classe de l’aéronef concerné (drone, aviation commerciale, etc.). [0007] Safe navigation means the fact that the navigation has a level of criticality corresponding to the risk levels assessed for the mission of the aircraft. It is assumed in this document that the functions other than navigation (propulsion, control surfaces, etc.), have the required levels of criticality with regard to the objectives of flight safety according to the class of the aircraft concerned (drone, commercial aviation, etc.).
[0008] Il existe des solutions de drone autonomes qui sont cependant limitées à des micro-drones opérants dans des zones sécurisées. Des recherches sont effectuées pour des drones autonomes opérant dans un milieu urbain. En particulier, il est connu un article de la NASA, "Onboard Decision-Making for Nominal and Contingency slIAS Flight", de Joshua Baculi & Corey Ippolito, 2019 qui décrit la gestion d’aléas pour un drone par des trajectoires calculées à bord. Cet article n’aborde pas du tout les questions concernant la sûreté de la navigation. [0008] There are autonomous drone solutions which are however limited to micro-drones operating in secure areas. Research is carried out for autonomous drones operating in an urban environment. In particular, a NASA article, "Onboard Decision-Making for Nominal and Contingency slIAS Flight", by Joshua Baculi & Corey Ippolito, 2019, is known which describes the management of hazards for a drone by trajectories calculated on board. This article does not at all address issues concerning safety of navigation.
[0009] Pour des missions de drone de taille supérieure, si on considère la réglementation (cf. EASA, «Easy Access Rules for Unmanned Aircraft Systems », June 2021 ), la solution retenue actuellement pour une navigation sûre est d’utiliser le télé-pilote comme recours en cas d’aléas (pour la prise de décision et éventuellement le calcul d’une nouvelle trajectoire) et de poser le drone en urgence sur des zones prévues lors de la préparation de mission. [0009] For larger drone missions, if we consider the regulations (see EASA, "Easy Access Rules for Unmanned Aircraft Systems", June 2021), the solution currently adopted for safe navigation is to use the tele - pilot as a recourse in the event of hazards (for decision-making and possibly the calculation of a new trajectory) and to land the drone urgently on areas planned during mission preparation.
[0010] Il n’existe pas actuellement de solution alliant à la fois autonomie et sûreté de la navigation en cas d'aléa. [0010] There is currently no solution combining both autonomy and safety of navigation in the event of a hazard.
[0011] Un but de l'invention est de pallier les problèmes précédemment cités. [0011] An object of the invention is to overcome the aforementioned problems.
[0012] Il est proposé, selon un aspect de l'invention, un système de sélection de trajectoire d'un aéronef muni d'un système de guidage automatique sur une trajectoire, mis en oeuvre par ordinateur, comprenant : It is proposed, according to one aspect of the invention, a trajectory selection system of an aircraft provided with an automatic guidance system on a trajectory, implemented by computer, comprising:
- un module de calcul d'une trajectoire de mission de vol de l'aéronef et de trajectoires de déroutement en cas de survenue d'un aléa durant la trajectoire de mission, embarqué à bord de l'aéronef ou au sol, ces trajectoires pouvant être de type 2D ou plus, avec ou sans transition entre segments ; - a module for calculating a flight mission trajectory of the aircraft and diversion trajectories in the event of the occurrence of a hazard during the mission trajectory, on board the aircraft or on the ground, these trajectories possibly be 2D or more, with or without transition between segments;
- un module d'analyse et validation de trajectoires de mission et de déroutement présentes dans une base de données, embarqué à bord de l'aéronef, et comprenant : - a mission and diversion trajectory analysis and validation module present in a database, on board the aircraft, and comprising:
- un sous-module de vérification de la volabilité de chaque trajectoire par vérification de l'adéquation de la trajectoire avec des caractéristiques techniques de l'aéronef représentatives des performances de l'aéronef ; et - un sous-module de vérification que les trajectoires de déroutement permettent de répondre à un ensemble d'aléas déterminés, à tout moment de la trajectoire de mission ; a sub-module for verifying the volability of each trajectory by verifying the adequacy of the trajectory with the technical characteristics of the aircraft representative of the performance of the aircraft; And - a verification sub-module that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined contingencies, at any time during the mission trajectory;
- ladite base de données, embarquée à bord de l'aéronef, comprenant une trajectoire de mission de vol et des trajectoires de déroutement validées par le module d'analyse et validation, et étant configurée pour mémoriser une nouvelle trajectoire de mission de vol et de nouvelles trajectoires de déroutement transmises par le module de calcul à des fins d'analyse par le module d'analyse et validation, et configurée pour, en cas de validation desdites nouvelles trajectoires de mission de vol et de déroutement par le module d'analyse et validation, mettre à jour les trajectoires de mission de vol et de déroutement validées ; - said database, on board the aircraft, comprising a flight mission trajectory and diversion trajectories validated by the analysis and validation module, and being configured to store a new flight mission trajectory and new diversion trajectories transmitted by the calculation module for analysis by the analysis and validation module, and configured for, in the event of validation of said new flight and diversion mission trajectories by the analysis module and validation, update validated flight and diversion mission trajectories;
- un module de sélection de la trajectoire de vol parmi les trajectoires de mission de vol et de déroutement validées, en fonction de valeurs de paramètres de fonctionnement de l'aéronef permettant de déterminer la présence d'un desdits aléas, configuré pour transmettre ladite trajectoire sélectionnée au système de navigation et de guidage automatique sur une trajectoire, embarqué à bord de l'aéronef. - a module for selecting the flight trajectory from among the validated flight and diversion mission trajectories, as a function of values of operating parameters of the aircraft making it possible to determine the presence of one of said hazards, configured to transmit said trajectory selected to the navigation and automatic guidance system on a trajectory, on board the aircraft.
[0013] On appelle volabilité d'une trajectoire, le fait qu'une trajectoire soit volable ou non; une trajectoire étant volable si l’aéronef est capable de voler cette trajectoire, i.e. que la trajectoire est continue et compatible des performances de l’aéronef. [0013] The term volability of a trajectory refers to the fact that a trajectory is flyable or not; a trajectory being flyable if the aircraft is able to fly this trajectory, i.e. the trajectory is continuous and compatible with the performance of the aircraft.
[0014] Dans un mode de réalisation, le sous-module de vérification de la volabilité de chaque trajectoire est configuré pour vérifier l'adéquation de la trajectoire avec les caractéristiques techniques de l'aéronef représentatives des performances de l'aéronef comprenant des caractéristiques techniques représentatives de performances aérodynamiques, de performances de propulsion, et de performances du système de navigation et de guidage automatique de l'aéronef. In one embodiment, the sub-module for checking the flightability of each trajectory is configured to check the adequacy of the trajectory with the technical characteristics of the aircraft representative of the performance of the aircraft comprising technical characteristics representative of aerodynamic performance, propulsion performance, and performance of the navigation and automatic guidance system of the aircraft.
[0015] Selon un mode de réalisation, le sous-module de vérification de la volabilité de chaque trajectoire est configuré pour utiliser des forfaits pour estimer les valeurs des caractéristiques techniques représentatives des performances aérodynamiques, des performances de propulsion, et des performances du système de navigation et de guidage automatique de l'aéronef. [0015] According to one embodiment, the sub-module for checking the flightability of each trajectory is configured to use flat rates to estimate the values of the technical characteristics representative of the aerodynamic performance, the propulsion performance, and the performance of the system of navigation and automatic guidance of the aircraft.
[0016] Un forfait représente quantitativement une capacité de l’aéronef. Un exemple de forfait peut être la capacité de faire une montée avec une vitesse verticale donnée. [0017] Dans un mode de réalisation, le sous-module de vérification de la volabilité de chaque trajectoire est configuré pour utiliser une modélisation pour estimer les valeurs des caractéristiques techniques représentatives des performances aérodynamiques, des performances de propulsion, et des performances du système de navigation et de guidage automatique de l'aéronef. [0016] A package quantitatively represents a capacity of the aircraft. An example of a forfeit may be the ability to climb with a given vertical speed. [0017] In one embodiment, the flightability verification sub-module for each trajectory is configured to use modeling to estimate the values of the technical characteristics representative of the aerodynamic performance, the propulsion performance, and the performance of the control system. navigation and automatic guidance of the aircraft.
[0018] Selon un mode de réalisation, le sous-module de vérification que les trajectoires de déroutement permettent de répondre à un ensemble d'aléas déterminés, à tout moment de la trajectoire de mission est configuré pour traduire un aléa en un ensemble de règles à vérifier dépendant de l'aéronef. According to one embodiment, the verification sub-module that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined hazards, at any time of the mission trajectory is configured to translate a hazard into a set of rules to be checked depending on the aircraft.
[0019] Par exemple, le sous-module de vérification que les trajectoires de déroutement permettent de répondre à un ensemble d'aléas déterminés est configuré pour traduire un aléa de panne par la règle suivante : [0019] For example, the verification sub-module that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined hazards is configured to translate a failure hazard by the following rule:
- pour la trajectoire de mission de vol, il est possible d’atterrir dans un délai prédéfini, par exemple d'au plus 30 minutes, en utilisant éventuellement une trajectoire de déroutement. - for the flight mission trajectory, it is possible to land within a predefined time, for example no more than 30 minutes, possibly using a diversion trajectory.
[0020] Par exemple, le sous-module de vérification que les trajectoires de déroutement permettent de répondre à un ensemble d'aléas déterminés est configuré pour traduire un aléa de collision avec un obstacle répertorié par la règle suivante : [0020] For example, the verification sub-module that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined hazards is configured to translate a collision hazard with an obstacle listed by the following rule:
- pour toute trajectoire parmi la trajectoire de mission de vol et les trajectoires de déroutement, la trajectoire ne rencontre aucun obstacle répertorié. - for any trajectory among the flight mission trajectory and the diversion trajectories, the trajectory does not encounter any listed obstacle.
[0021] Par exemple, le sous-module de vérification que les trajectoires de déroutement permettent de répondre à un ensemble d'aléas déterminés est configuré pour traduire un aléa de collision avec un obstacle non répertorié par la règle suivante : [0021] For example, the verification sub-module that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined hazards is configured to translate a collision hazard with an obstacle not listed by the following rule:
- pour toute trajectoire parmi la trajectoire de mission de vol et les trajectoires de déroutement, il est possible de faire un demi-tour en tout point de la trajectoire sans rencontrer un obstacle répertorié, le demi-tour dépendant du vecteur d’état (vitesse et roulis) et du vent permettant de parcourir en sens inverse la même trajectoire sécurisée vis-à-vis des obstacles répertoriés et non répertoriés. [0022] Par exemple, l'aéronef est un drone ou un avion. - for any trajectory among the flight mission trajectory and the diversion trajectories, it is possible to make a U-turn at any point of the trajectory without encountering a listed obstacle, the U-turn depending on the state vector (speed and roll) and the wind allowing to travel in the opposite direction the same safe trajectory vis-à-vis the listed and unlisted obstacles. [0022] For example, the aircraft is a drone or an airplane.
[0023] L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : The invention will be better understood on studying a few embodiments described by way of non-limiting examples and illustrated by the accompanying drawings in which:
[0024] [Fig.1 ] illustre schématiquement une mission d'un drone, selon un aspect de l'état de l'art ; [0024] [Fig.1] schematically illustrates a mission of a drone, according to an aspect of the state of the art;
[0025] [Fig.2] illustre schématiquement un système de sélection de trajectoire d'un aéronef muni d'un système de guidage automatique sur une trajectoire, mis en oeuvre par ordinateur, selon un aspect de l'invention ; [0025] [Fig.2] schematically illustrates a trajectory selection system of an aircraft provided with an automatic guidance system on a trajectory, implemented by computer, according to one aspect of the invention;
[0026] [Fig.3] illustre schématiquement un ensemble comprenant une trajectoire de mission et un ensemble de mission de déroutement, selon un autre aspect de l'invention ; [0026] [Fig.3] schematically illustrates an assembly comprising a mission trajectory and a diversion mission assembly, according to another aspect of the invention;
[0027] [Fig .4] illustre schématiquement un module d'analyse et validation du système de la [Fig.2], selon un autre aspect de l'invention ; [0027] [Fig.4] schematically illustrates an analysis and validation module of the system of [Fig.2], according to another aspect of the invention;
[0028] [Fig.5] illustre schématiquement un sous-module de vérification de la volabilité de chaque trajectoire, selon un autre aspect de l'invention ; [0028] [Fig.5] schematically illustrates a sub-module for checking the volability of each trajectory, according to another aspect of the invention;
[0029] [Fig.6] illustre schématiquement un sous-module de vérification que les trajectoires de déroutement permettent de répondre à un ensemble d'aléas déterminés, à tout moment de la trajectoire de mission, selon un autre aspect de l'invention ; et [0029] [Fig.6] schematically illustrates a verification sub-module that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined hazards, at any time of the mission trajectory, according to another aspect of the invention; And
[0030] [Fig.7] illustre schématiquement la validation de la base de données comprenant une trajectoire de mission de vol et des trajectoires de déroutement validées par le module d'analyse et validation, selon un aspect de l'invention. [0030] [Fig.7] schematically illustrates the validation of the database comprising a flight mission trajectory and diversion trajectories validated by the analysis and validation module, according to one aspect of the invention.
[0031] Sur l'ensemble des figures, les éléments ayant des références identiques sont similaires. In all of the figures, the elements having identical references are similar.
[0032] La [Fig.2] représente schématiquement un système de sélection de trajectoire d'un aéronef muni d'un système de guidage automatique GA sur une trajectoire, mis en oeuvre par ordinateur. The [Fig.2] schematically represents a trajectory selection system of an aircraft provided with an automatic guidance system GA on a trajectory, implemented by computer.
[0033] Le système comprend un module de calcul Calc_Traj d'une trajectoire de mission de vol de l'aéronef et de trajectoires de déroutement en cas de survenue d'un aléa durant la trajectoire de mission. [0033] The system comprises a module for calculating Calc_Traj a flight mission trajectory of the aircraft and diversion trajectories in the event of the occurrence of a hazard during the mission trajectory.
[0034] Le système comprend également un module d'analyse et validation TrajDB_Checker de trajectoires de mission et de déroutement présentes dans une base de données TrajDB, comprenant : - un sous-module VV de vérification de la volabilité de chaque trajectoire par vérification de l'adéquation de la trajectoire avec des caractéristiques techniques de l'aéronef représentatives des performances de l'aéronef ; et The system also comprises a TrajDB_Checker analysis and validation module for mission and diversion trajectories present in a TrajDB database, comprising: - a sub-module VV for verifying the volability of each trajectory by verifying the adequacy of the trajectory with the technical characteristics of the aircraft representative of the performance of the aircraft; And
- un sous-module de vérification VA que les trajectoires de déroutement permettent de répondre à un ensemble d'aléas déterminés, à tout moment de la trajectoire de mission. - a VA verification sub-module that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined contingencies, at any time during the mission trajectory.
[0035] La base de données TrajDB comprend une trajectoire de mission de vol et des trajectoires de déroutement validées par le module d'analyse et validation TrajDB_Checker, et est configurée pour mémoriser une nouvelle trajectoire de mission de vol et de nouvelles trajectoires de déroutement transmises par le module de calcul Calc_Traj à des fins d'analyse par le module d'analyse et validation. La base de données TrajDB est également configurée pour, en cas de validation desdites nouvelles trajectoires de mission de vol et de déroutement par le module d'analyse et validation TrajDB_Checker, mettre à jour les trajectoires de mission de vol et de déroutement validées. The TrajDB database includes a flight mission trajectory and diversion trajectories validated by the TrajDB_Checker analysis and validation module, and is configured to memorize a new flight mission trajectory and new diversion trajectories transmitted by the Calc_Traj calculation module for analysis purposes by the analysis and validation module. The TrajDB database is also configured to, in the event of validation of said new flight and diversion mission trajectories by the TrajDB_Checker analysis and validation module, update the validated flight and diversion mission trajectories.
[0036] Le système comprend également un module de sélection Sel_Traj de la trajectoire de vol parmi les trajectoires de mission de vol et de déroutement validées, en fonction de valeurs de paramètres de fonctionnement de l'aéronef permettant de déterminer la présence d'un desdits aléa, configuré pour transmettre ladite trajectoire sélectionnée au système de guidage automatique sur une trajectoire. [0036] The system also comprises a module for selecting Sel_Traj the flight trajectory from among the validated flight and diversion mission trajectories, as a function of values of operating parameters of the aircraft making it possible to determine the presence of one of said random, configured to transmit said selected trajectory to the automatic guidance system on a trajectory.
[0037] Le module de calcul Calc_Traj d'une trajectoire de mission de vol de l'aéronef et de trajectoires de déroutement en cas de survenue d'un aléa durant la trajectoire de mission effectue ses calculs de trajectoires dans le monde ouvert (pas de contrainte de conception liée à la sûreté de fonctionnement). [0037] The Calc_Traj module for calculating a flight mission trajectory of the aircraft and diversion trajectories in the event of the occurrence of a hazard during the mission trajectory performs its trajectory calculations in the open world (no design constraint related to operational safety).
[0038] A chaque mission de l’aéronef, le module de calcul Calc_Traj calcule un ensemble de trajectoires correspondant à la trajectoire de la mission et toutes les trajectoires de contingence ou de déroutement liées à des aléas prédéterminés pouvant arriver pendant la mission comme illustré sur la [Fig.3]. [0038] On each mission of the aircraft, the Calc_Traj calculation module calculates a set of trajectories corresponding to the trajectory of the mission and all the contingency or diversion trajectories linked to predetermined hazards that may occur during the mission as illustrated in the [Fig.3].
[0039] Le module de calcul Calc_Traj peut recalculer un nouvel ensemble de trajectoires au cours de la mission (en cas de modification de celle-ci). Cette fonction peut être hébergée soit au sol dans un centre de données ou "data-center" en langue anglaise ou bien sur un calculateur à bord ou "Edge Computer" en langue anglaise pour des raisons de latence ou de disponibilité de la liaison sol-bord, redondé si nécessaire, de façon à garantir la disponibilité du calcul. [0040] Lorsque le module de calcul Calc_Traj est situé au sol, le nouvel ensemble de trajectoires est transmis à l’aéronef via une connectivité sol/bord. Pour un drone, la liaison C2 entre le drone et sa station sol peut être utilisée. Dans le cas d’avions, les différents moyens de connectivité du cockpit et/ou de la cabine peuvent être utilisés (Satcom, VHF, Air-to-Ground). Des protocoles et passerelles spécifiques (type AFCDI) peuvent être mis en jeu pour mettre à jour la base de données à bord avec le nouvel ensemble de trajectoires. The Calc_Traj calculation module can recalculate a new set of trajectories during the mission (in the event of modification thereof). This function can be hosted either on the ground in a data center or "data-center" in English or on an on-board computer or "Edge Computer" in English for reasons of latency or availability of the ground link. edge, redundant if necessary, in order to guarantee the availability of the calculation. When the Calc_Traj calculation module is located on the ground, the new set of trajectories is transmitted to the aircraft via ground/on-board connectivity. For a drone, the C2 link between the drone and its ground station can be used. In the case of aircraft, the various means of cockpit and/or cabin connectivity can be used (Satcom, VHF, Air-to-Ground). Specific protocols and gateways (AFCDI type) can be used to update the onboard database with the new set of trajectories.
[0041] Une fois calculé, cet ensemble de trajectoires est chargé dans une base de données à bord de l'aéronef et le module d'analyse et validation TrajDB_Checker vérifie l’ensemble de trajectoires. Il comprend deux sous-modules. Once calculated, this set of trajectories is loaded into a database on board the aircraft and the TrajDB_Checker analysis and validation module checks the set of trajectories. It includes two sub-modules.
[0042] Comme illustré sur la [Fig.4] , le sous-module de vérification de la volabilité retourne le statut OK si l’aéronef peut effectivement voler la trajectoire (adéquation entre la trajectoire et les performances du drone), et retourne NOK (pour Not OK) sinon. [0042] As illustrated in [Fig.4], the flightability verification sub-module returns the status OK if the aircraft can actually fly the trajectory (adequacy between the trajectory and the performance of the drone), and returns NOK (for Not OK) otherwise.
[0043] Le sous-module de vérification que les trajectoires de déroutement permettent de répondre à un ensemble d'aléas déterminés, à tout moment de la trajectoire de mission ou de de vérification des aléas à traiter retourne le statut OK si l’ensemble de trajectoires permet de gérer tous les aléas prédéfinis jusqu’à la fin de la mission (Concrètement, à tout moment et pour tout aléa, il existe une trajectoire compatible de cet aléa permettant de finir la mission). Il retourne NOK sinon. [0043] The verification sub-module that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined contingencies, at any time of the mission trajectory or verification of the contingencies to be processed returns the status OK if the set of trajectories allows you to manage all the predefined hazards until the end of the mission (Concretely, at any time and for any hazard, there is a trajectory compatible with this hazard allowing the mission to be finished). It returns NOK otherwise.
[0044] Comme illustré sur la [Fig.4], le module d'analyse et validation TrajDB_Checker de trajectoires de mission et de déroutement calcule un statut qui peut prendre les valeurs suivantes : As illustrated in [Fig.4], the TrajDB_Checker analysis and validation module for mission and diversion trajectories calculates a status which can take the following values:
- OK : la base de données de trajectoires TrajDB est sécurisée : le module d'analyse et validation TrajDB_Checker de trajectoires de mission et de déroutement retourne OK. Il permet à l’aéronef de réaliser sa mission et de faire face aux aléas à traiter. - OK: the TrajDB trajectory database is secure: the TrajDB_Checker analysis and validation module for mission and diversion trajectories returns OK. It allows the aircraft to carry out its mission and to deal with the hazards to be dealt with.
- NOK : la base de données de trajectoires TrajDB n’est pas sécurisée : le module d'analyse et validation TrajDB_Checker de trajectoires de mission et de déroutement retourne NOK. Soit une des trajectoires ne peut pas être volée par l’aéronef, soit il manque des trajectoires pour faire face à un des aléas. [0045] Ainsi, le statut de retour de TrajDB_Checker est OK uniquement si les statuts des deux sous-fonctions (vérification de la volabilité et vérification des aléas à traiter) sont OK. Dans tous les autres cas, le statut est NOK. - NOK: the TrajDB trajectory database is not secure: the TrajDB_Checker analysis and validation module for mission and diversion trajectories returns NOK. Either one of the trajectories cannot be flown by the aircraft, or there are no trajectories to deal with one of the hazards. [0045] Thus, the return status of TrajDB_Checker is OK only if the statuses of the two sub-functions (checking of the volability and checking of the contingencies to be processed) are OK. In all other cases, the status is NOK.
[0046] La fonction de vérification de la volabilité est illustrée en [Fig.5]. Cette fonction est appelée pour chaque trajectoire de la base à vérifier. Elle utilise des données sur les performances de l’aéronef : ces performances incluent les performances aérodynamiques, les performances de la propulsion (par exemple, taux de montée et rayon de virage possibles) et les performances du système de navigation et de guidage automatique. Cette fonction détermine si l’aéronef est capable de suivre la trajectoire. Par exemple, si la trajectoire inclue une pente supérieure au taux de montée maximal de l’aéronef alors la fonction renvoie NOK. The flightability verification function is illustrated in [Fig.5]. This function is called for each database trajectory to be checked. It uses data on the performance of the aircraft: this performance includes aerodynamic performance, propulsion performance (e.g. rate of climb and possible radius of turn) and performance of the navigation and automatic guidance system. This function determines if the aircraft is able to follow the trajectory. For example, if the trajectory includes a slope greater than the maximum rate of climb of the aircraft then the function returns NOK.
[0047] Dans un premier mode de réalisation, le sous-module VV de vérification de la volabilité peut être implémenté en utilisant des forfaits pour représenter la performance de l’aéronef et de son guidage. Dans un second mode de réalisation, il est possible d’utiliser un modèle exécutable de l’aéronef et d’utiliser une simulation rapide. Dans un troisième mode de réalisation, la fonction peut utiliser un couloir dont la taille est prédéfinie et renvoie NOK seulement si l’avion en peut suivre la trajectoire tout en restant dans le couloir. In a first embodiment, the flightability verification sub-module VV can be implemented using packages to represent the performance of the aircraft and its guidance. In a second embodiment, it is possible to use an executable model of the aircraft and to use a fast simulation. In a third embodiment, the function can use a corridor whose size is predefined and returns NOK only if the aircraft can follow its trajectory while remaining in the corridor.
[0048] Le sous-module VA de vérification des aléas à traiter est constitué d’un ensemble de règles à vérifier. La traduction des aléas en une suite de règles est faite lors de la conception du sous-module VA de vérification des aléas. Le tableau suivant donne un exemple de règles issues d’aléas :
Figure imgf000010_0001
[0049] Ces règles vont dépendre de l’aéronef considéré. Par exemple, l’autonomie d’un aéronef peut varier en cas de panne d’un moteur. Certaines de ces règles peuvent nécessiter des informations que l’on doit stocker dans des bases de données embarquées dans l’aéronef. Par exemple, il peut être nécessaire d’avoir une base de données d'obstacles afin de vérifier qu’aucun obstacle répertorié ne rencontre une trajectoire. The sub-module VA for verifying the contingencies to be processed consists of a set of rules to be verified. The translation of the hazards into a series of rules is done during the design of the hazard verification sub-module VA. The following table gives an example of rules from hazards:
Figure imgf000010_0001
These rules will depend on the aircraft in question. For example, the endurance of an aircraft may vary in the event of an engine failure. Some of these rules may require information that must be stored in databases on board the aircraft. For example, it may be necessary to have a database of obstacles in order to verify that no listed obstacle meets a trajectory.
[0050] La [Fig.6] illustre la fonction de vérification des aléas pour les trois aléas/règles donnés dans le tableau ci-dessous. [0050] [Fig.6] illustrates the hazard checking function for the three hazards/rules given in the table below.
[0051] Le sous-module VA de vérification des aléas peut aussi utiliser la notion de couloir autour de la trajectoire. The hazard verification sub-module VA can also use the notion of corridor around the trajectory.
[0052] Le module d'analyse et validation TrajDB_Checker de trajectoires de mission et de déroutement est conçu comme un module de fonction avionique hébergée par l’aéronef. Ainsi, ce module est développé et qualifie avec les contraintes de conception permettant d’assurer les contraintes de disponibilité et d’intégrité. The TrajDB_Checker analysis and validation module for mission and diversion trajectories is designed as an avionics function module hosted by the aircraft. Thus, this module is developed and qualified with the design constraints to ensure the constraints of availability and integrity.
[0053] Ce module d'analyse et validation TrajDB_Checker de trajectoires de mission et de déroutement est appelé avant chaque mission et l’aéronef ne peut pas décoller si la base de données de trajectoires TrajDB n’a pas été validée. Il est aussi appelé à chaque modification de la base de données de trajectoires TrajDB. Si la vérification échoue, alors la modification n’est pas acceptée et l’aéronef reste sur l’ancienne version de la base de données de trajectoires TrajDB. Ainsi, l’aéronef vole toujours avec une base de données de trajectoires TrajDB valide. C’est dans ce mécanisme, illustré en [Fig.7], que réside notamment l’inventivité de la solution, car il permet d’assurer l’autonomie de l’aéronef de manière sûre (puisqu’il a à tout moment un ensemble de trajectoires valides pour tous les aléas possibles de la mission, et ce dès l’initialisation de la mission). This TrajDB_Checker analysis and validation module for mission and diversion trajectories is called before each mission and the aircraft cannot take off if the TrajDB trajectory database has not been validated. It is also called each time the TrajDB trajectory database is modified. If the verification fails, then the modification is not accepted and the aircraft remains on the old version of the TrajDB trajectory database. Thus, the aircraft always flies with a valid TrajDB trajectory database. It is in this mechanism, illustrated in [Fig.7], that lies in particular the inventiveness of the solution, because it makes it possible to ensure the autonomy of the aircraft in a safe way (since it has at all times a set of trajectories valid for all the possible hazards of the mission, and this from the initialization of the mission).
[0054] Le module de sélection de la trajectoire de vol Sel_Traj embarque choisit la bonne trajectoire parmi les trajectoires de la base de données TrajDB pendant toute la mission. Cette prise de décision intègre les logiques opérationnelles comme l’aurait fait un pilote à bord. Il utilise les capteurs présents à bord de l’aéronef afin d’identifier les aléas et de changer éventuellement de trajectoire. En particulier, le module de sélection de la trajectoire de vol Sel_Traj peut passer sur une trajectoire de déroutement en fonction du ou des aléas identifiés. C’est aussi un module de fonction avionique hébergé par l'aéronef. The on-board Sel_Traj flight path selection module chooses the correct path from among the paths in the TrajDB database throughout the mission. This decision-making integrates the operational logics as a pilot on board would have done. It uses the sensors present on board the aircraft in order to identify hazards and possibly change trajectory. In particular, the flight path selection module Sel_Traj can pass on a path diversion depending on the hazard(s) identified. It is also an avionics function module hosted by the aircraft.
[0055] Enfin, le système de navigation et guidage automatique SNGA permet de guider l’aéronef le long de la trajectoire choisie. C’est un module de fonction avionique hébergé par l’aéronef. Finally, the navigation and automatic guidance system SNGA makes it possible to guide the aircraft along the chosen trajectory. It is an avionics function module hosted by the aircraft.
[0056] Dans une variante d’implémentation, un module de fonction, embarqué à bord de l'aéronef, de calcul de trajectoires associées à une base de données de plans de vol déterminée dans le monde ouvert peut s’insérer entre les appels du module de sélection de la trajectoire de vol Sel_Traj et du système de navigation et guidage automatique SNGA sur une trajectoire. Les plans de vol obtenus peuvent être basés sur les informations publiées dans une base de donnée de navigation A424 (capacité adaptée à des vols d’aviation commerciale devant s’insérer dans la Circulation Aérienne Générale (CAG) par exemple) ou sur des routes libres, non contraintes par les procédures existantes (capacité adaptée à des missions de type drone suivant un gazoduc par exemple). In a variant implementation, a function module, on board the aircraft, for calculating trajectories associated with a database of flight plans determined in the open world can be inserted between calls from the Sel_Traj flight path selection module and SNGA automatic navigation and guidance system on a path. The flight plans obtained can be based on the information published in an A424 navigation database (capacity adapted to commercial aviation flights to fit into the General Air Traffic (GAT) for example) or on free routes , not constrained by existing procedures (capacity adapted to drone-type missions following a gas pipeline, for example).
[0057] Le système selon l'invention permet une navigation sûre et autonome, car la base de donnée des trajectoires TrajDB étant validée par un module TrajDB_Checker de fonction avionique, pour tout aléa, il existe une trajectoire validée pour terminer la mission. L’exécution de cette trajectoire est effectuée par des modules fonctions avioniques. The system according to the invention allows safe and autonomous navigation, because the TrajDB trajectory database being validated by an avionics function module TrajDB_Checker, for any hazard, there is a validated trajectory to complete the mission. This trajectory is executed by avionic function modules.
[0058] La navigation étant autonome et sûre, la communication entre un opérateur au sol (téléopérateur ou télé-pilote) et l’aéronef n’est plus nécessaire pour la sûreté du vol (l’aéronef est toujours capable de terminer la mission de manière autonome). La perte de cette communication n’est plus un événement critique. De même, la charge de travail d’un téléopérateur est allégée, ce qui lui permet par exemple de suivre une flotte d’aéronef au lieu d’être attaché à un seul d’entre eux. [0058] Since navigation is autonomous and safe, communication between an operator on the ground (teleoperator or remote pilot) and the aircraft is no longer necessary for flight safety (the aircraft is still capable of completing the mission of independently). The loss of this communication is no longer a critical event. Similarly, the workload of a teleoperator is reduced, which allows him, for example, to follow a fleet of aircraft instead of being attached to a single one of them.
[0059] Les trajectoires sont calculées dans le monde ouvert, il est donc possible d’utiliser toutes les ressources du monde ouvert pour obtenir des trajectoires de mission. Par exemple, si l’aéronef est un drone qui effectue une mission d’inspection d’une ligne électrique ou d’un gazoduc, il est possible d’utiliser le SIG (Système d’information Géographique) de l’exploitant afin de calculer ces trajectoires. Il est également possible d’adapter le calcul de trajectoire à un nouveau type de mission ou d’améliorer le calcul des trajectoires sans modifier les fonctions avioniques de l’aéronef. The trajectories are calculated in the open world, it is therefore possible to use all the resources of the open world to obtain mission trajectories. For example, if the aircraft is a drone carrying out an inspection mission of a power line or a gas pipeline, it is possible to use the operator's GIS (Geographic Information System) in order to calculate these trajectories. It is also possible to adapt the trajectory calculation to a new type of mission or to improve the calculation of the trajectories without modifying the avionic functions of the aircraft.
[0060] Les trajectoires peuvent aussi être calculées sur une plateforme à bord de l’aéronef (mais non avionique), cela permet de mettre à jour la base de données de trajectoires au cours de la mission et d’utiliser les capteurs de l’aéronef comme données d’entrée du calcul de trajectoire. On peut l’utiliser pour des missions de suivi d’une cible mobile, dans ce cas, les trajectoires dépendent des capteurs permettant de suivre la cible (par exemple une boule optronique) et sont calculées à une fréquence élevée (quelques secondes). Il est aussi possible d’utiliser ce calcul à bord pour une fonction d’évitement de l’aéronef : si un conflit avec un trafic, ou un évènement météorologique est détecté par les capteurs de l’aéronef (type caméra) alors un nouveau calcul de trajectoire est déclenché afin d’éviter ce conflit. [0060] The trajectories can also be calculated on a platform on board the aircraft (but not avionics), this makes it possible to update the database of trajectories during the mission and to use the sensors of the aircraft as input data for the trajectory calculation. It can be used for tracking missions of a moving target, in this case, the trajectories depend on the sensors allowing the tracking of the target (for example an optronic ball) and are calculated at a high frequency (a few seconds). It is also possible to use this calculation on board for an aircraft avoidance function: if a conflict with traffic, or a meteorological event is detected by the sensors of the aircraft (camera type) then a new calculation trajectory is triggered in order to avoid this conflict.
[0061] La présente invention peut être appliquée à tout aéronef et en particulier surThe present invention can be applied to any aircraft and in particular to
- les drones effectuant des missions dans des environnements risqués (survol de zone habitée, vol dans des zones contrôlées). - drones carrying out missions in risky environments (flying over inhabited areas, flying in controlled areas).
- les avions commerciaux dont l’équipage est constitué d’un seul pilote, dont la probabilité d’incapacitation ne permet pas de couvrir les exigences de sécurité du vol telle que définie par les standards existants. - commercial airplanes whose crew consists of a single pilot, whose probability of incapacitation does not cover the flight safety requirements as defined by the existing standards.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Système de sélection de trajectoire d'un aéronef muni d'un système de navigation et de guidage automatique (SNGA) sur une trajectoire, mis en oeuvre par ordinateur, comprenant : 1 . Trajectory selection system of an aircraft equipped with a navigation and automatic guidance system (SNGA) on a trajectory, implemented by computer, comprising:
- un module de calcul (Calc_Traj) d'une trajectoire de mission de vol de l'aéronef et de trajectoires de déroutement en cas de survenue d'un aléa durant la trajectoire de mission, embarqué à bord de l'aéronef ou au sol ;- a module for calculating (Calc_Traj) a flight mission trajectory of the aircraft and diversion trajectories in the event of the occurrence of a hazard during the mission trajectory, on board the aircraft or on the ground;
- un module d'analyse et validation (TrajDB_Checker) de trajectoires de mission et de déroutement présentes dans une base de données (TrajDB), embarqué à bord de l'aéronef, et comprenant : - an analysis and validation module (TrajDB_Checker) of mission and diversion trajectories present in a database (TrajDB), onboard the aircraft, and comprising:
- un sous-module (VV) de vérification de la volabilité de chaque trajectoire par vérification de l'adéquation de la trajectoire avec des caractéristiques techniques de l'aéronef représentatives des performances de l'aéronef ; et - a sub-module (VV) for verifying the volability of each trajectory by verifying the adequacy of the trajectory with the technical characteristics of the aircraft representative of the performance of the aircraft; And
- un sous-module (VA) de vérification que les trajectoires de déroutement permettent de répondre à un ensemble d'aléas déterminés, à tout moment de la trajectoire de mission ; - a sub-module (VA) for verifying that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined contingencies, at any time during the mission trajectory;
- ladite base de données (TrajDB), embarquée à bord de l'aéronef, comprenant une trajectoire de mission de vol et des trajectoires de déroutement validées par le module d'analyse et validation (TrajDB_Checker), et étant configurée pour mémoriser une nouvelle trajectoire de mission de vol et de nouvelles trajectoires de déroutement transmises par le module de calcul (Calc_Traj) à des fins d'analyse par le module d'analyse et validation, et configurée pour, en cas de validation desdites nouvelles trajectoires de mission de vol et de déroutement par le module d'analyse et validation (TrajDB_Checker), mettre à jour les trajectoires de mission de vol et de déroutement validées ; - said database (TrajDB), on board the aircraft, comprising a flight mission trajectory and diversion trajectories validated by the analysis and validation module (TrajDB_Checker), and being configured to memorize a new trajectory of flight mission and new diversion trajectories transmitted by the calculation module (Calc_Traj) for analysis purposes by the analysis and validation module, and configured for, in the event of validation of said new flight mission trajectories and diversion by the analysis and validation module (TrajDB_Checker), update the validated flight and diversion mission trajectories;
- un module de sélection de la trajectoire de vol (Sel_Traj) parmi les trajectoires de mission de vol et de déroutement validées, en fonction de valeurs de paramètres de fonctionnement de l'aéronef permettant de déterminer la présence d'un desdits aléas, configuré pour transmettre ladite trajectoire sélectionnée au système de navigation et de guidage automatique (SNGA) sur une trajectoire, embarqué à bord de l'aéronef.- a module for selecting the flight trajectory (Sel_Traj) from among the validated flight and diversion mission trajectories, as a function of values of operating parameters of the aircraft making it possible to determine the presence of one of said hazards, configured to transmitting said selected trajectory to the automatic navigation and guidance system (SNGA) on a trajectory, on board the aircraft.
2. Système selon la revendication 1 , dans lequel le sous-module (VV) de vérification de la volabilité de chaque trajectoire est configuré pour vérifier l'adéquation de la trajectoire avec les caractéristiques techniques de l'aéronef représentatives des performances de l'aéronef comprenant des caractéristiques techniques représentatives de performances aérodynamiques, de performances de propulsion, et de performances du système de navigation et de guidage automatique de l'aéronef. 2. System according to claim 1, in which the sub-module (VV) for checking the volability of each trajectory is configured to check the adequacy of the trajectory with the technical characteristics of the aircraft representative of the performance of the aircraft comprising technical characteristics representative of aerodynamic performance, performance of propulsion, and the performance of the aircraft's navigation and automatic guidance system.
3. Système selon la revendication 2, dans lequel le sous-module (VV) de vérification de la volabilité de chaque trajectoire est configuré pour utiliser des forfaits pour estimer les valeurs des caractéristiques techniques représentatives des performances aérodynamiques, des performances de propulsion, et des performances du système de navigation et de guidage automatique de l'aéronef. 3. System according to claim 2, in which the sub-module (VV) for verifying the flightability of each trajectory is configured to use packages to estimate the values of the technical characteristics representative of the aerodynamic performance, the propulsion performance, and the performance of the aircraft navigation and automatic guidance system.
4. Système selon la revendication 2, dans lequel le sous-module (VV) de vérification de la volabilité de chaque trajectoire est configuré pour utiliser une modélisation pour estimer les valeurs des caractéristiques techniques représentatives des performances aérodynamiques, des performances de propulsion, et des performances du système de navigation de guidage automatique de l'aéronef. 4. System according to claim 2, in which the sub-module (VV) for verifying the volability of each trajectory is configured to use modeling to estimate the values of the technical characteristics representative of the aerodynamic performance, the propulsion performance, and the performance of the aircraft's automatic guidance navigation system.
5. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le sous- module (VA) de vérification que les trajectoires de déroutement permettent de répondre à un ensemble d'aléas déterminés, à tout moment de la trajectoire de mission est configuré pour traduire un aléa en un ensemble de règles à vérifier dépendant de l'aéronef. 5. System according to one of the preceding claims, in which the sub-module (VA) for verifying that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined contingencies, at any time of the mission trajectory, is configured to translate a hazard into a set of rules to be checked depending on the aircraft.
6. Système selon la revendication 5, dans lequel le sous-module (VA) de vérification que les trajectoires de déroutement permettent de répondre à un ensemble d'aléas déterminés est configuré pour traduire un aléa de panne par la règle suivante : 6. System according to claim 5, in which the sub-module (VA) for verifying that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined hazards is configured to translate a failure hazard by the following rule:
- pour la trajectoire de mission de vol, il est possible d’atterrir dans un délai prédéfini en utilisant éventuellement une trajectoire de déroutement. - for the flight mission trajectory, it is possible to land within a predefined time, possibly using a diversion trajectory.
7. Système selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le sous-module (VA) de vérification que les trajectoires de déroutement permettent de répondre à un ensemble d'aléas déterminés est configuré pour traduire un aléa de collision avec un obstacle répertorié par la règle suivante : 7. System according to claim 5 or 6, in which the sub-module (VA) for verifying that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined hazards is configured to translate a collision hazard with an obstacle listed by the following rule:
- pour toute trajectoire parmi la trajectoire de mission de vol et les trajectoires de déroutement, la trajectoire ne rencontre aucun obstacle répertorié. - for any trajectory among the flight mission trajectory and the diversion trajectories, the trajectory does not encounter any listed obstacle.
8. Système selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel le sous-module de vérification (VA) que les trajectoires de déroutement permettent de répondre à un ensemble d'aléas déterminés est configuré pour traduire un aléa de collision avec un obstacle non répertorié par la règle suivante : pour toute trajectoire parmi la trajectoire de mission de vol et les trajectoires de déroutement, il est possible de faire un demi-tour en tout point de la trajectoire sans rencontrer un obstacle répertorié. 8. System according to one of claims 5 to 7, in which the verification sub-module (VA) that the diversion trajectories make it possible to respond to a set of determined hazards is configured to translate a collision hazard with an obstacle not listed by the following rule: for any trajectory among the flight mission trajectory and the diversion trajectories, it is possible to make a U-turn at any point of the trajectory without encountering a listed obstacle.
9. Système selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'aéronef est un drone ou un avion. 9. System according to one of the preceding claims, in which the aircraft is a drone or an airplane.
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