FR3148666A1 - Procede ameliore de contrôle d’une trajectoire de vol d’aeronef, dispositif executant le procede, et aeronef comprenant un tel dispositif. - Google Patents
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Abstract
Procédé de contrôle d’une altitude de vol d’un aéronef (1) selon une trajectoire de vol prévue par rapport à un terrain à survoler, ledit procédé procédant par comparaison d’altitudes successivement prévues le long d’une trajectoire (T) de vol prédéterminée avec des altitudes de zones (Zi) de terrain (G) situées sous ladite trajectoire (T) de vol déterminée, les altitudes de zones (Zi) de terrain (G) étant obtenues depuis un modèle numérique (M) de représentation du terrain (G) sous la forme d’une pluralité d’altitudes associées chacune à une paire de coordonnées géographiques.
Il est ainsi avantageusement possible de sélectionner rapidement une trajectoire ou une nouvelle trajectoire et d’accroitre la sécurité d’un vol en contrôlant rapidement et avec un nombre de ressources limité, la conformité de cette trajectoire prévue ou nouvellement prévue de l’aéronef, et notamment son altitude au regard de la hauteur du sol.
Fig. 7
Description
La présente invention concerne un procédé de contrôle d’une trajectoire de vol prévue d’un aéronef. L’invention concerne plus particulièrement un procédé de contrôle d’une altitude de vol selon une trajectoire de vol prévue d’un aéronef par rapport à une hauteur du sol situé à la verticale de l’aéronef, laquelle hauteur du sol est obtenue via un modèle numérique de représentation du sol.
De nombreux équipements et systèmes sont disponibles à bord des aéronefs pour opérer des contrôles en lien avec les conditions et paramètres de vol, parmi lesquels figure par exemple un dispositif gestionnaire de vol communément appelé FMS (de l’anglais Flight Management System). Un tel gestionnaire de vol est en mesure de contrôler la totalité d’un vol d’aéronef en opérant tous les calculs utiles au contrôle de la trajectoire de vol d’un aéronef à partir notamment de contraintes prédéfinies. Il peut toutefois être utile de disposer de moyens de contrôle additionnels, rapides et fiables, opérant en temps réel à bord d’un aéronef pour prévenir tout risque d’erreur, sans que cela ne requiert d’importantes ressources. Cela est par exemple le cas lorsque, au cours d’un vol, l’itinéraire de vol initialement prévu doit être modifié et qu’une nouvelle trajectoire de vol doit être définie (cas d’un déroutement, par exemple). Ainsi, un moyen de contrôle rapide et fiable de l’altitude de vol d’un aéronef, par rapport au sol, ne nécessitant que peu de ressources, constituerait un outil supplémentaire permettant de valider rapidement et en accord avec les règles de sécurité, une trajectoire de vol envisagée. La situation actuelle peut être améliorée.
Un objet de la présente invention est de proposer un moyen rapide de contrôle de l’altitude prévue de vol d’un aéronef, ne nécessitant que peu de ressources, le long d’une trajectoire de vol déterminée, et au regard de la hauteur du terrain situé à la verticale de l’aéronef, aux fins d’accroître la sécurité des vols.
A cet effet, il est proposé un procédé de contrôle d’une altitude de vol selon une trajectoire de vol prévue d’un aéronef par rapport à un terrain, l’aéronef étant configuré pour évoluer selon une trajectoire de vol prévue déterminée par rapport à un référentiel géographique prédéterminé, la trajectoire de vol comprenant une pluralité d’altitudes successives de survol de zones du terrain à survoler, les zones étant définies selon le référentiel géographique, le procédé étant tel qu’il comprend :
- obtenir un modèle numérique de représentation du terrain situé à la verticale de la trajectoire de vol déterminée, le modèle numérique de terrain étant implémenté sous la forme d’une pluralité de valeurs d’altitude des zones de terrain associées chacune à une paire de coordonnées géographiques du référentiel géographique prédéterminé,
- calculer, pour chacune des zones de terrain du modèle numérique de terrain localisées à la verticale de la trajectoire de vol déterminée, une différence entre une altitude de vol prévue selon la trajectoire de vol déterminée et l’altitude de cette zone du terrain dans le modèle numérique de terrain, et,
si la valeur de ladite différence est négative, fournir une information selon laquelle la valeur de la différence est négative ou selon laquelle la trajectoire de vol prévue n’est pas valide.
Il est ainsi avantageusement possible de fournir un moyen de contrôle supplémentaire de l’altitude d’un aéronef, rapide et ne requérant que peu de ressources. Cela permet notamment de déterminer une trajectoire de déroutement de l’aéronef en s’appuyant sur une base de données de terrain allégée, ce qui permet une détermination de la trajectoire de façon beaucoup plus rapide qu’en s’appuyant sur une base de données de terrain complète, puis de contrôlera posterioricette trajectoire en utilisant le procédé conforme à l’invention, de façon à vérifier si cette trajectoire respecte les règles de sécurité par rapport au terrain. Il en résulte un gain significatif de temps de calcul pour la détermination de la trajectoire de déroutement.
Le procédé de contrôle de la trajectoire d’un aéronef selon l’invention peut en outre comprendre les caractéristiques suivantes, considérées seules ou en combinaisons :
- Le procédé de contrôle comprend, en l’absence de valeur négative résultant de la soustraction opérée pour chacune desdites zones de terrain du modèle numérique de terrain localisées à la verticale de la trajectoire de vol déterminée, le fait de transmettre à un système de guidage de l’aéronef une information selon laquelle la trajectoire déterminée est validée.
Cela permet avantageusement d’opérer un guidage de l’aéronef, à partir de la trajectoire déterminée et validée, par un système de guidage de l’aéronef. Ledit système de guidage de l’aéronef est configuré pour opérer une trajectoire de vol à partir d’une trajectoire déterminée et mémorisée auquel il a accès.
- Ladite trajectoire de vol prévue est déterminée à partir d’une trajectoire initiale, d’une erreur de positionnement latéral, d’une erreur de positionnement longitudinal et d’une erreur de positionnement vertical.
- Ladite trajectoire de vol prévue est déterminée selon le référentiel géographique, en procédant à partir de son point le plus haut, en allant vers son point le plus bas, et en définissant des altitudes successivement décroissantes.
- Le procédé comprend une représentation graphique de l’altitude de zones du terrain à survoler à la verticale de la trajectoire de vol prévue déterminée de l’aéronef à laquelle se superpose une représentation graphique de l’altitude prévue de l’aéronef selon la trajectoire de vol déterminée.
- Une altitude ou une différence d’altitude déterminée selon le procédé est représentée par une différence d’intensité lumineuse d’éléments d’affichage d’un même dispositif d’affichage.
L’invention a également pour objet un dispositif de contrôle d’une altitude de vol selon une trajectoire de vol prévue d’un aéronef, par rapport à un terrain , l’aéronef étant configuré pour évoluer selon une trajectoire de vol prévue déterminée par rapport à un référentiel géographique prédéterminé, la trajectoire de vol comprenant une pluralité d’altitudes successives de survol de zones du terrain à survoler, les zones étant définies selon le référentiel géographique, le dispositif de contrôle comprenant de la circuiterie électronique configurée pour :
- obtenir un modèle numérique de représentation du terrain situé à la verticale de ladite trajectoire de vol déterminée, ledit modèle numérique de terrain étant implémenté sous la forme d’une pluralité de valeurs d’altitude desdites zones de terrain associées chacune à une paire de coordonnées géographiques du référentiel géographique prédéterminé,
- calculer, pour chacune desdites zones de terrain dudit modèle numérique de terrain localisées à la verticale de ladite trajectoire de vol déterminée, une différence entre une altitude de vol prévue selon ladite trajectoire de vol déterminée et l’altitude de cette zone du terrain dans ledit modèle numérique de terrain, et,
- si la valeur de ladite différence est négative, fournir une information selon laquelle la valeur de ladite différence est négative ou selon laquelle ladite trajectoire de vol prévue n’est pas valide.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de contrôle d’une altitude de vol d’un aéronef selon une trajectoire de vol prévue comprend en outre de la circuiterie électronique configurée pour déterminer ladite trajectoire de vol déterminée à partir d’une trajectoire initiale, d’une erreur de positionnement latéral, d’une erreur de positionnement longitudinal et d’une erreur de positionnement vertical.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de contrôle d’une altitude de vol d’un aéronef selon une trajectoire de vol prévue comprend en outre de la circuiterie électronique configurée pour, en l’absence de valeur négative résultant de la soustraction opérée pour chacune desdites zones de terrain dudit modèle numérique de terrain localisées à la verticale de ladite trajectoire de vol déterminée, transmettre à un système de guidage de l’aéronef une information selon laquelle ladite trajectoire déterminée est validée.
L’invention a également pour objet un aéronef comprenant un dispositif de contrôle tel que précité.
L’invention concerne enfin un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour exécuter les étapes d’un procédé de contrôle de l’altitude d’un aéronef tel que précédemment décrit lorsque lesdites instructions sont exécutées par un processeur d’un dispositif de contrôle de l’altitude d’un aéronef, ainsi qu’un support de stockage comprenant un tel produit programme d’ordinateur.
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints :
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION
La représente schématiquement et symboliquement un aéronef 1 comprenant un dispositif de contrôle 10 de l’altitude d’un aéronef selon une trajectoire déterminée. L’aéronef 1 présente un axe longitudinal XA et un axe transversal YA selon lequel s’étend transversalement sa voilure principale à partir du fuselage. Selon un mode de réalisation, le dispositif de contrôle 10 de l’altitude d’un aéronef selon une trajectoire déterminée comprend de la circuiterie électronique configurée pour exécuter un procédé de contrôle de l’altitude de l’aéronef à bord duquel il est embarqué. Avantageusement, le dispositif 10 de contrôle de l’altitude de l’aéronef 1 est configuré pour opérer un contrôle de l’altitude prévue lors d’un vol de l’aéronef 1 entre un point de départ de trajectoire et un point d’arrivée de trajectoire, tout le long de la trajectoire de vol déterminée. La trajectoire de vol est déterminée avant le début du vol ou encore partiellement ou entièrement redéterminée au cours du vol. Avantageusement, le dispositif de contrôle 10 de l’aéronef permet de valider ou d’invalider une trajectoire de déroutement évaluée lors d’un vol, au regard de l’altitude en tout point de cette trajectoire déterminée, par rapport à la hauteur du sol à la verticale de cette trajectoire.
La illustre schématiquement et symboliquement une trajectoire T de vol prévue de l’aéronef 1 au-dessus d’un terrain G, entre un point de départ D et un point d’arrivée A. Le terme « terrain » désigne ici indifféremment globalement le sol de la surface de la terre ou le sol à la verticale de la trajectoire de vol prévue.
Les termes « sol à la verticale de la trajectoire » ou « terrain à la verticale de la trajectoire » désignent ici tout point du sol se trouvant sur une ligne verticale comprenant un point donné d’une trajectoire envisagée d’un aéronef, et cela indépendamment du fait que le sol tel que modélisé se situe en-dessous de la trajectoire (ce que l’on cherche ici à valider) ou que le sol tel que modélisé se situe au-dessus de la trajectoire (ce que l’on cherche à détecter, le cas échéant, pour déclarer la trajectoire envisagée comme étant invalide ou « non-valide »).
Selon un mode de réalisation, la trajectoire T comprend des segments (ou tronçons) successifs de trajectoire de vol, entre des points intermédiaires (encore nommés points de passage). Les segments de trajectoire peuvent être droits ou courbes. Selon l’exemple décrit, les points intermédiaires de la trajectoire T représentée sont les points P1, P2, P3, P4, P5 et P6. Selon l’exemple décrit, le segment D P1 est un segment droit de trajectoire de vol ; le segment P1 P2 est un segment courbe de trajectoire de vol ; le segment P2 P3 est un segment droit de trajectoire de vol ; le segment P3 P4 est un segment courbe de trajectoire de vol ; le segment P4 P5 est un segment droit de trajectoire de vol ; le segment P5 P6 est un segment courbe de trajectoire de vol et le segment P6 A est un segment droit de trajectoire de vol. Il est considéré ici que la trajectoire T est une trajectoire de vol et que l’aéronef 1 suivant cette trajectoire doit être positionné au-dessus de la hauteur du sol pour satisfaire aux conditions de sécurité de vol et pouvoir valider la trajectoire T prévue de vol. Dans le cas où une trajectoire de vol envisagée est initialement définie par des points de passage uniquement, le type de segment droit ou courbe reliant deux points voisins permet de définir une trajectoire complète entre un point de début de trajectoire et un point de fin de trajectoire, en fonction de la granularité (et donc de la précision) du référentiel géographique utilisé pour construire cette trajectoire.
Bien évidemment tous les points de la trajectoire T font alors l’objet d’une analyse et non pas seulement les points caractéristiques D, P1, P2, P3, P4, P5, P6 et A permettant de déterminer, à partir d’eux-mêmes et en considérant le caractère droit ou courbe de chacun des segments les reliant, ainsi que des contraintes d’altitudes de vol, la trajectoire T prévue complète et déterminée d’une façon aussi précise que le permet la précision du référentiel géographique utilisé. Selon un mode de réalisation de l’invention, la trajectoire peut être décrite en référence à un référentiel géographique, tel que à titre d’exemple un système géodésique établi sous la forme d’un repère tridimensionnel dont l’origine est choisie à proximité du centre de gravité terrestre. Ainsi, en fonction du niveau de discrétisation du référentiel utilisé, le terrain peut être décomposé sous la forme d’une pluralité de zones de terrain Zi, identifiées et identifiables par des coordonnées géographiques (par exemple X, Y) du référentiel utilisé. Ainsi les altitudes de vol associées à chacune des zones Zi ne se limitent pas aux seuls points de passage ou de référence possiblement utilisés pour la détermination (la construction) d’une trajectoire de vol prévue, mais bien à uncontinuumd’altitudes à la verticale de zones décrivant conjointement une trajectoire complète entre un point de début et un point final autant que le permet la précision du référentiel géographique utilisé. Selon l’exemple décrit, chaque zone Zi du terrain est localisée et localisable en référence à sa latitude par rapport à une origine de latitude (par exemple l’équateur), sa longitude par rapport à une origine de longitude (par exemple un méridien tel que le méridien de Greenwich, ainsi que son altitude (ou sa hauteur) par rapport à une origine d’altitude (par exemple le niveau moyen de surface des océans sur la Terre). Selon un mode de réalisation, les informations de latitude et longitude possiblement utilisées en référence à une trajectoire sont converties au besoin en projections de type Mercator pour obtenir une représentation du terrain et une représentation d’une trajectoire de vol prévue selon un référentiel géographique commun, par exemple (X, Y, A(Zi)).
En résumé, pour chacune des zones Zi, une latitude, une longitude et une hauteur du sol sont déterminées selon un modèle numérique de terrain (MNT). La latitude et la longitude sont ici nommées coordonnées géographiques X(Zi) et Y(Zi) d’une zone Zi de terrain.
La illustre la trajectoire T superposée à un ensemble de zones de terrain Zi du terrain G selon un référentiel géodésique dans lequel la latitude augmente selon l’axe Y et la longitude augmente selon l’axe X. Ainsi, tout point de la trajectoire T de vol prévue pour l’aéronef 1 peut être déterminé ou identifié par rapport au référentiel géodésique comprenant les zones de terrain Zi et la taille de chacune des zones de terrain Zi dépend du niveau de discrétisation (et donc du niveau de précision) du référentiel géodésique utilisé.
La représente la trajectoire T de vol tel que déterminée à partir d’une trajectoire initiale T1 et en considérant de possibles erreurs de positionnement. Il est considéré ici que la trajectoire T est une forme élargie de la trajectoire initiale (ou nominale) T1 prévue, par exemple selon un plan de vol et à partir de points de passage ou des points de virage de l’aéronef. Les erreurs de positionnement considérées ici le long de la trajectoire T sont décomposées en une erreur E1 de positionnement latéral, une erreur E2 de positionnement longitudinal et une erreur E3 de positionnement en hauteur (erreur d’altitude par rapport à la trajectoire initiale prévue).
La représente des détails de détermination de la trajectoire dite élargie T à partir de la trajectoire T1 initiale. Ainsi, la trajectoire T prend la forme d’un couloir dont la largeur est le double de l’erreur E1 et l’erreur de positionnement E2 est à considérer également pour déterminer les zones de terrain Zi dont l’altitude est à vérifier au regard de la trajectoire T. L’erreur E3 en altitude n’est pas représentée explicitement sur la mais est considérée pour déterminer la trajectoire T et donc ensuite pour réaliser une soustraction entre une altitude de vol prévue et une altitude du terrain sous un point de la trajectoire de vol déterminée. Selon un exemple, si une altitude prévue en un point de la trajectoire initiale T1 est égale à 2000 pieds, l’altitude retenue pour la trajectoire élargie et pour la comparer à l’altitude du terrain sous ce point de trajectoire est idéalement 2000 pieds – E3. Cela s’applique à chaque point d’un rectangle correspondant dans la trajectoire élargie T à un point de la trajectoire initiale T1 pour tenir compte des imprécisions en X, Y. Selon un mode de réalisation, les valeurs des erreurs E1, E2 et E3 peuvent être différentes pour différentes parties de la trajectoire T.
La représente graphiquement un modèle numérique M de représentation du terrain G à la verticale de la trajectoire T déterminée pour un vol de l’aéronef 1 entre le point de départ (ou point de début) D et le point d’arrivée (ou point final) A et autour de la projection verticale de la trajectoire T sur le sol terrestre (terrain). Le modèle numérique M de terrain est ici représenté sous la forme d’une table (matrice) encore appelée ici trame numérique ou matrice numérique selon laquelle chacune des zones de terrain Zi est identifiable par ses coordonnées géographiques X(Zi) et Y(Zi) auxquelles est associée la hauteur (ou altitude) du terrain A(Zi) en ce lieu.
Selon un mode de réalisation, X(Zi) est la longitude d’une zone Zi dans le référentiel utilisé et Y(Zi) est la latitude de cette zone Zi dans ce référentiel. Selon une variante de réalisation, Y(Zi) est la longitude d’une zone Zi dans le référentiel utilisé et X(Zi) est la latitude de cette zone Zi dans ce référentiel.
Avantageusement, la référence d’altitude utilisée pour la détermination de la trajectoire de vol T est la même que la référence d’altitude utilisée pour l’expression d’une hauteur de sol d’une zone de terrain Zi selon le modèle numérique M de représentation du terrain G. Ainsi, en comparant ces deux valeurs d’altitude, il est aisément possible de déterminer si un point de la trajectoire T se situe bien au-dessus du sol, ou encore, par extension, au-dessus d’une altitude minimale de vol au-dessus du sol.
La est un ordinogramme représentant des étapes d’un procédé de contrôle de l’altitude de l’aéronef 1 implémenté et exécuté par le dispositif 10 de contrôle de l’altitude de l’aéronef 1. L’étape S0 est une étape d’initialisation au terme de laquelle tous les systèmes embarqués de l’aéronef 1 utiles à la réalisation d’un vol ainsi que le dispositif de contrôle 10 sont correctement configurés et normalement opérationnels.
Lors d’une étape S1, la trajectoire de vol T de l’aéronef 1 est déterminée et enregistrée en mémoire. Par exemple, la trajectoire de vol T est déterminée à partir de points caractéristiques de la trajectoire initiale T1, c’est-à-dire par exemple à partir des points de départ et d’arrivée D et A, ainsi qu’à partir des points intermédiaires P1, P2, P3, P4, P5 et P6 ainsi que, possiblement, d’un ensemble de procédures de départ et d’arrivée de l’aéronef 1 et d’éventuelles procédures autres, telles que des procédures de déroutement, d’attente, de descente continue etc. Ces exemples de procédures déterminant une ou plusieurs trajectoires de vol ne sont bien évidemment pas limitatifs.
Selon un mode de réalisation, tous les points intermédiaires de la trajectoire T sont déterminés par calcul, à partir de la trajectoire initiale T1 et des erreurs E1, E2 et E3, en procédant à partir du point le plus haut vers le point le plus bas de la trajectoire. En intégrant les erreurs de positionnement, chaque « point » de la trajectoire initiale T1 devient donc un « volume » de la trajectoire déterminée T dont la validité est à analyser au regard de la hauteur du sol à la verticale de cette trajectoire. La trajectoire de vol prévue est déterminée en procédant du haut vers le bas pour lui donner un caractère conservatif en termes d’altitude. En effet, si la trajectoire comprend plusieurs fois (du fait de la prise en compte des erreurs E1 ou E2 correspondant à plusieurs points de la trajectoire initiale T1) un même point du référentiel géographique utilisé, seule son altitude la plus basse sera ainsi conservée en vue de l’analyse comparative entre la trajectoire et le terrain.
L’étape S2 comprend l’obtention du modèle numérique M de terrain par le dispositif 10 de contrôle de l’altitude de l’aéronef 1. Selon un mode de réalisation, le modèle numérique M de terrain est enregistré sous la forme d’un fichier organisé de valeurs numériques (selon un format prédéfini) dans les systèmes de l’aéronef 1. Selon une variante, le modèle numérique M de terrain est téléchargé à l’occasion de procédures préalables et préparatoires au vol de l’aéronef 1. Selon une variante encore, le modèle numérique M de terrain est téléchargé en vol, à l’occasion d’une détermination d’une nouvelle trajectoire T (modification de la trajectoire de vol prévue). Dès lors, le contrôleur 10 de l’altitude de l’aéronef 1 dispose de l’altitude de l’ensemble des zones de terrain Zi situées verticalement sous la trajectoire déterminée T de vol de l’aéronef 1, ainsi que des zones de terrain Zi situées à proximité des zones sous la trajectoire T. Selon un mode de réalisation, pour tout ou partie des points de la trajectoire déterminée T de vol, le contrôleur 10 de l’altitude de l’aéronef 1 opère une soustraction entre l’altitude de vol prévue au point considéré de la trajectoire T déterminée et l’altitude (ou hauteur) de la zone Zi de terrain positionnée verticalement sous ce point considéré de la trajectoire T déterminée. Ainsi, un simple calcul de soustraction opéré ensuite lors de l’étape S3 par le contrôleur 10 d’altitude de l’aéronef 1, pour tous les points de la trajectoire élargie T, permet de détecter une valeur négative de différence d’altitude, ce qui implique un problème de conformité de la trajectoire T déterminée de vol de l’aéronef 1. Ce simple calcul de soustraction est permis grâce à la détermination préalable à l’étape S1 d’une représentation unique de la trajectoire T, en particulier une représentation matricielle. Le fait de faire un simple calcul de soustraction matricielle permet d’éviter une comparaison point par point entre la trajectoire et le terrain. Il en résulte un gain de temps de calcul significatif. Selon un mode de réalisation de l’invention, les valeurs d’altitude sont codées numériquement en utilisant des mots numériques signés de 16 bits de largeur. Dans le cas où une valeur négative de différence d’altitude est détectée à l’étape S3 par le contrôleur 10 d’altitude de l’aéronef 1, celui-ci fournit une information représentative de cet état à un ou plusieurs dispositifs tiers de l’aéronef, et/ou à un ou plusieurs dispositifs distants de l’aéronef 1. Ces dispositifs sont, à titre d’exemple, un dispositif d’alarme des systèmes de l’aéronef 1, un dispositif de gestion d’affichage de l’aéronef contrôlant un afficheur dans une cabine ou un poste de conduite de l’aéronef 1, un dispositif de supervision de vol d’un service de contrôle de la navigation aérienne ou encore un dispositif d’enregistrement de paramètres de vol de l’aéronef 1. Avantageusement, la fourniture d’une telle information, représentative d’un problème de conformité de la trajectoire prévue de l’aéronef au regard de l’altitude du terrain, permet, à moindre coût, et sans nécessiter d’importantes ressources, de modifier alors la trajectoire prévue de l’aéronef 1 pour garantir une altitude minimale de survol du terrain. Selon un mode de réalisation, le procédé selon l’invention est utilisé par le dispositif 10 de contrôle de l’altitude de l’aéronef 1, parallèlement à d’autres systèmes de contrôle de trajectoire de vol, aux fins d’accroitre la sécurité des vols de l’aéronef 1.
Selon un mode de réalisation et en l’absence de valeur négative résultant de la soustraction opérée, une information selon laquelle la trajectoire envisagée est validée est délivrée à un système de guidage de l’aéronef. Par exemple, une information de validation de la trajectoire envisagée au regard de la hauteur du sol est transmise à un calculateur de guidage de l’aéronef dans le but d’opérer un guidage de l’aéronef, et plus largement un vol, selon cette trajectoire validée.
Avantageusement, le dispositif 10 de contrôle de l’altitude de l’aéronef 1 selon une trajectoire de vol prévue et déterminée permet de valider rapidement une trajectoire de vol possible de déroutement de l’aéronef. Cela permet notamment de déterminer la trajectoire de déroutement de l’aéronef en s’appuyant sur une base de données de terrain allégée par rapport à une base de données complète de niveau d’assurance qualité DAL-A (qui est le niveau d’assurance qualité le plus élevé). L’utilisation de la base de données de terrain allégée permet une détermination de la trajectoire de déroutement de façon beaucoup plus rapide que l’utilisation d’une base de données de terrain complète du fait d’une réduction significative du nombre de calculs requis. La trajectoire de déroutement ainsi déterminée est contrôléea posteriorien utilisant le dispositif 10 de contrôle de l’altitude de l’aéronef. Cela permet de vérifier rapidement si cette trajectoire respecte les règles de sécurité par rapport au terrain et donc de valider ou de ne pas valider la trajectoire. Si la trajectoire n’est pas validée, une autre trajectoire possible de déroutement est déterminée puis contrôlée au moyen du dispositif 10 de contrôle de l’altitude de l’aéronef. Cela est répété jusqu’à ce qu’une trajectoire de déroutement soit validée. Même si plusieurs itérations sont nécessaires, il en résulte un gain significatif de temps de calcul pour la détermination de la trajectoire de déroutement validée.
Selon un mode de réalisation particulier, une portion du terrain G correspondant à une région survolée ou à survoler suivant la trajectoire T de vol déterminée est représentée graphiquement sur un dispositif d’affichage de l’aéronef 1, ou sur un dispositif d’affichage d’un service de contrôle de l’aéronef 1 ou de contrôle de la navigation aérienne, via une première représentation graphique, de sorte qu’un niveau de luminosité d’un élément graphique d’affichage représente un niveau d’altitude du terrain. Selon ce mode de réalisation, une deuxième représentation graphique, représentant l’altitude de vol de l’aéronef 1 le long de la trajectoire T de vol, de sorte qu’un niveau de luminosité d’un élément d’affichage du même dispositif d’affichage représente un niveau d’altitude de vol de l’aéronef 1, est superposée à la première représentation graphique d’altitude du terrain. Avantageusement, cela permet de détecter rapidement et visuellement une incohérence dans l’altitude prévue de l’aéronef, pour l’un ou plusieurs des points de la trajectoire T de vol déterminée au regard de l’altitude du terrain.
Selon un mode de réalisation, un niveau plus élevé (ou croissant) d’intensité lumineuse est représentatif d’un niveau plus élevé (ou croissant) d’altitude, et l’échelle de luminosité au regard de l’altitude est identique pour la première représentation graphique et la deuxième représentation graphique. Selon une variante, un niveau plus bas (ou décroissant) d’intensité lumineuse est représentatif d’un niveau plus bas (ou décroissant) d’altitude, et l’échelle de luminosité au regard de l’altitude est identique pour la première représentation graphique et la deuxième représentation graphique.
Selon un mode de réalisation, les éléments graphiques de représentation graphiques sont affichés en procédant à partir du niveau d’altitude le plus haut vers le niveau d’altitude le plus bas, pour éviter toute erreur liée à la superposition de deux points de la trajectoire T déterminée. Ainsi, si un élément d’affichage correspond à deux points d’une même trajectoire, le point le plus bas sera représenté le dernier, ce qui permet de garantir la détection d’une non-conformité au regard de la hauteur (l’altitude) du terrain à survoler.
Selon un mode de réalisation, le modèle numérique M de représentation du terrain G est l’un des modèles SRTM1 et SRTM3 de représentation du terrain (disponibles depuis les bases de données de l’agence spatiale NASA).
Avantageusement, la génération d’une première image, représentative d’une trajectoire de vol prévue, dans laquelle chaque point de l’image code une altitude de vol prévue, et d’une deuxième image, dans laquelle chaque point de l’image est représentatif d’une hauteur de sol à la verticale de la trajectoire, permet de réaliser des opérations simples de comparaison par soustraction, par exemple, à l’aide de fonctions issues de bibliothèques de traitement d’images, dès lors que le référentiel géographique utilisé pour la construction de la première image est le même que le référentiel géographique utilisé pour la construction de la deuxième image.
De la sorte, il est aisé et rapide de valider une trajectoire de vol prévue en opérant une soustraction entre la première image et la deuxième image et en détectant une absence de valeur négative, ou encore une absence de valeur inférieure à un seuil prédéterminé de sécurité.
Ainsi, il est possible de valider une trajectoire de vol prévue et déterminée dans le cadre d’un déroutement. Le fait de pouvoir valider la trajectoire de façon très rapide permet de déterminer préalablement cette trajectoire en utilisant une base de données de terrain allégée. Même si plusieurs itérations de détermination et de validation de trajectoire sont nécessaires pour arriver à la validation d’une trajectoire, cela est beaucoup plus rapide que si la trajectoire de déroutement était déterminée en utilisant une base de données de terrain de niveau d’assurance qualité DAL-A, sans nécessiter dans un tel cas une validation a posteriori de la trajectoire déterminée. En effet, l’utilisation de la base de données de terrain allégée permet de réduire de façon sensible le nombre de calculs nécessaires pour la détermination de la trajectoire de déroutement. Une trajectoire de déroutement peut ainsi être facilement déterminée en temps réel à bord de l’aéronef.
La est une représentation schématique d’un exemple d’architecture interne du dispositif 10 de contrôle d’altitude d’aéronef. Considérons à titre illustratif que la illustre un agencement interne du dispositif de contrôle d’altitude 10 tel qu’embarqué dans l’aéronef 1. On note que la pourrait aussi illustrer schématiquement un exemple d’architecture matérielle d’un module de contrôle ou de supervision comprenant le dispositif de contrôle d’altitude 10 d’aéronef.
Selon l’exemple d’architecture matérielle représenté à la , le dispositif de contrôle d’altitude 10 comprend alors, reliés par un bus de communication 19 : un processeur ou CPU (« Central Processing Unit » en anglais) 11 ; une mémoire vive RAM (« Random Access Memory » en anglais) 12 ; une mémoire morte ROM (« Read Only Memory » en anglais) 13 ; une unité de stockage telle qu’un disque dur (ou un lecteur de support de stockage, tel qu’un lecteur de cartes SD (« Secure Digital » en anglais) 14 ; un module d’interfaces de communication 15 permettant au dispositif de contrôle d’altitude 10 de communiquer avec des dispositifs distants, tels que d’autres systèmes embarqués de l’aéronef 1, par exemple un ou des systèmes de supervision de vol de l’aéronef 1 ou encore un système de contrôle de la navigation aérienne ou un système de contrôle à distance de l’aéronef 1.
Le processeur 11 du dispositif 10 de contrôle d’altitude est capable d’exécuter des instructions chargées dans la RAM 12 à partir de la ROM 13, d’une mémoire externe (non représentée), d’un support de stockage (tel qu’une carte SD), ou d’un réseau de communication. Lorsque le dispositif de contrôle d’altitude 10 d’aéronef est mis sous tension, le processeur 11 est capable de lire de la RAM 12 des instructions et de les exécuter. Ces instructions forment un programme d’ordinateur causant la mise en œuvre, par le processeur 11, de tout ou partie d’un procédé de contrôle d’altitude décrit en relation avec la ou de variantes décrites de ce procédé.
Tout ou partie du procédé décrit en relation avec la ou ses variantes décrites peut être implémenté sous forme logicielle par exécution d’un ensemble d’instructions par une machine programmable, par exemple un DSP (« Digital Signal Processor » en anglais) ou un microcontrôleur, ou être implémenté sous forme matérielle par une machine ou un composant dédié, par exemple un FPGA (« Field-Programmable Gate Array » en anglais) ou un ASIC (« Application-Specific Integrated Circuit » en anglais). En général, le dispositif de contrôle d’altitude 10 de l’altitude d’un aéronef comprend de la circuiterie électronique configurée pour mettre en œuvre le procédé décrit en relation avec lui-même. Bien évidemment, le dispositif de contrôle 10 d’altitude d’un aéronef comprend en outre tous les éléments usuellement présents dans un système comprenant une unité de contrôle et ses périphériques, tels que, un circuit d’alimentation, un circuit de supervision d’alimentation, un ou plusieurs circuits d’horloge, un circuit de remise à zéro, des ports d’entrées-sorties, des entrées d’interruptions, des drivers de bus, cette liste étant non exhaustive.
Claims (12)
- Procédé de contrôle d’une altitude de vol selon une trajectoire de vol prévue d’un aéronef par rapport à un terrain (G), ledit aéronef (1) étant configuré pour évoluer selon une trajectoire (T) de vol prévue déterminée (S1) par rapport à un référentiel géographique prédéterminé, ladite trajectoire (T) de vol comprenant une pluralité d’altitudes successives de survol de zones (Zi) dudit terrain (G) à survoler, lesdites zones (Zi) étant définies selon ledit référentiel géographique, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend :
- obtenir (S2) un modèle numérique (M) de représentation du terrain situé à la verticale de ladite trajectoire de vol déterminée, ledit modèle numérique de terrain étant implémenté sous la forme d’une pluralité de valeurs d’altitude desdites zones de terrain associées chacune à une paire de coordonnées géographiques dudit référentiel géographique prédéterminé,
- calculer (S3), pour chacune desdites zones de terrain dudit modèle numérique de terrain localisées à la verticale de ladite trajectoire de vol déterminée, une différence entre une altitude de vol prévue selon ladite trajectoire de vol déterminée et l’altitude de cette zone du terrain dans ledit modèle numérique de terrain, et,
- si la valeur de ladite différence est négative, fournir (S3) une information selon laquelle la valeur de ladite différence est négative ou selon laquelle ladite trajectoire de vol prévue n’est pas valide.
- Procédé de contrôle d’une altitude de vol selon une trajectoire d’un aéronef (1) selon la revendication 1, comprenant, en l’absence de valeur négative résultant de la soustraction opérée pour chacune desdites zones (Zi) de terrain (G) dudit modèle numérique (M) de terrain localisées à la verticale de ladite trajectoire de vol (T) déterminée, transmettre à un système de guidage de l’aéronef (1) une information selon laquelle ladite trajectoire déterminée (T) est validée.
- Procédé de contrôle d’une altitude de vol d’un aéronef (1) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel ladite trajectoire (T) de vol est déterminée à partir d’une trajectoire initiale (T1), d’une erreur de positionnement latéral (E1), d’une erreur de positionnement longitudinal (E2) et d’une erreur de positionnement vertical (E3).
- Procédé de contrôle d’une altitude de vol d’un aéronef (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel ladite trajectoire (T) est déterminée selon ledit référentiel géographique, en procédant à partir de son point le plus haut, et en allant vers son point le plus bas, et en définissant des altitudes successivement décroissantes.
- Procédé de contrôle d’une altitude de vol d’un aéronef (1) selon l’une des revendications 1 à 4, ledit procédé comprenant une représentation graphique de l’altitude de zones dudit terrain à la verticale de la trajectoire (T) de vol déterminée de l’aéronef à laquelle se superpose une représentation graphique de l’altitude prévue de l’aéronef (1) selon la trajectoire (T) de vol déterminée.
- Procédé de contrôle d’une altitude de vol d’un aéronef (1) selon la revendication 5, dans lequel une altitude ou une différence d’altitude est représentée par une différence d’intensité lumineuse d’éléments d’affichage d’un même dispositif d’affichage.
- Dispositif de contrôle (10) d’une altitude de vol selon une trajectoire de vol prévue d’un aéronef (1), par rapport à un terrain (G), ledit aéronef (1) étant configuré pour évoluer selon une trajectoire (T) de vol prévue déterminée (S1) par rapport à un référentiel géographique prédéterminé, ladite trajectoire (T) de vol comprenant une pluralité d’altitudes successives de survol de zones (Zi) dudit terrain (G) à survoler, lesdites zones (Zi) étant définies selon ledit référentiel géographique, ledit dispositif de contrôle (10) étant caractérisé en ce qu’il comprend de la circuiterie électronique configurée pour :
- obtenir (S2) un modèle numérique (M) de représentation du terrain situé à la verticale de ladite trajectoire (T) de vol déterminée, ledit modèle numérique (M) de terrain étant implémenté sous la forme d’une pluralité de valeurs d’altitude desdites zones de terrain associées chacune à une paire de coordonnées géographiques dudit référentiel géographique prédéterminé,
- calculer (S3), pour chacune desdites zones de terrain dudit modèle numérique de terrain localisées à la verticale de ladite trajectoire de vol déterminée, une différence entre une altitude de vol prévue selon ladite trajectoire de vol déterminée et l’altitude de cette zone du terrain dans ledit modèle numérique de terrain, et,
- si la valeur de ladite différence est négative, fournir (S3) une information selon laquelle la valeur de ladite différence est négative ou selon laquelle ladite trajectoire de vol prévue n’est pas valide.
- Dispositif de contrôle (10) d’une altitude de vol d’un aéronef (1) selon une trajectoire de vol prévue, selon la revendication 7 , comprenant de la circuiterie électronique configurée pour, en l’absence de valeur négative résultant de la soustraction opérée pour chacune desdites zones de terrain dudit modèle numérique de terrain localisées à la verticale de ladite trajectoire de vol déterminée, transmettre à un système de guidage de l’aéronef une information selon laquelle ladite trajectoire déterminée est validée.
- Dispositif de contrôle (10) d’une altitude de vol d’un aéronef (1) selon une trajectoire de vol prévue, selon l’une des revendications 7 et 8 comprenant en outre de la circuiterie électronique pour déterminer ladite trajectoire (T) de vol déterminée à partir d’une trajectoire initiale (T1), d’une erreur de positionnement latéral (E1), d’une erreur de positionnement longitudinal (E2) et d’une erreur de positionnement vertical (E3).
- Aéronef (1) comprenant un dispositif de contrôle (10) d’une altitude de vol d’un aéronef (1) selon une trajectoire de vol prévue, selon l’une des revendications 7 à 9.
- Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour exécuter les étapes d’un procédé de contrôle d’une altitude de vol d’un aéronef selon une trajectoire de vol prévue, selon l’une des revendications 1 à 5 lorsque lesdites instructions sont exécutées par un processeur d’un dispositif de contrôle (10) d’un aéronef (1).
- Support de stockage comprenant un produit programme d’ordinateur selon la revendication 11.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2309941A FR3148666A1 (fr) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | Procede ameliore de contrôle d’une trajectoire de vol d’aeronef, dispositif executant le procede, et aeronef comprenant un tel dispositif. |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2309941 | 2023-09-20 | ||
| FR2309941A FR3148666A1 (fr) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | Procede ameliore de contrôle d’une trajectoire de vol d’aeronef, dispositif executant le procede, et aeronef comprenant un tel dispositif. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3148666A1 true FR3148666A1 (fr) | 2024-11-15 |
Family
ID=88965708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2309941A Pending FR3148666A1 (fr) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | Procede ameliore de contrôle d’une trajectoire de vol d’aeronef, dispositif executant le procede, et aeronef comprenant un tel dispositif. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3148666A1 (fr) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6421603B1 (en) * | 1999-08-11 | 2002-07-16 | Honeywell International Inc. | Hazard detection for a travel plan |
| US20030107499A1 (en) * | 2000-09-08 | 2003-06-12 | Gerard Lepere | Visual display of ground collision avoidance devices for aircraft |
| US20060069468A1 (en) * | 2004-09-28 | 2006-03-30 | Joel Astruc | On-board system for constructing an aircraft track |
| US20210097869A1 (en) * | 2019-09-27 | 2021-04-01 | The Boeing Company | Enhanced Flight Navigation Determination |
-
2023
- 2023-09-20 FR FR2309941A patent/FR3148666A1/fr active Pending
Patent Citations (4)
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| US6421603B1 (en) * | 1999-08-11 | 2002-07-16 | Honeywell International Inc. | Hazard detection for a travel plan |
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