EP2178065B1 - Dispositif pour le calcul d'un plan de vol d'un aéronef - Google Patents
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- EP2178065B1 EP2178065B1 EP09172684A EP09172684A EP2178065B1 EP 2178065 B1 EP2178065 B1 EP 2178065B1 EP 09172684 A EP09172684 A EP 09172684A EP 09172684 A EP09172684 A EP 09172684A EP 2178065 B1 EP2178065 B1 EP 2178065B1
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- G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
- G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
- G08G5/0047—Navigation or guidance aids for a single aircraft
- G08G5/006—Navigation or guidance aids for a single aircraft in accordance with predefined flight zones, e.g. to avoid prohibited zones
Definitions
- the invention relates to the navigation of an aircraft whose flight plan is subject to flight constraints and, more particularly, the calculation of a flight plan respecting these constraints.
- An aircraft in flight is subject to various constraints affecting its navigation and more particularly impacting its flight plan. These constraints are, for example, obstacles, reliefs, restricted areas, other aircraft. Various systems have been developed to help a crew develop a flight plan that meets some of these flight constraints.
- the functions accessible via an FMS are insufficient to ensure the respect of all the flight constraints. Indeed, the function of creation of a flight plan does not verify the intersection of the proposed trajectory with the elements surrounding the aircraft (relief, zones, other aircraft, ). In addition, the FMS does not have a digital terrain model to perform interference calculations of the predicted trajectory with terrain. An FMS also does not have the ability to detect surrounding aircraft or nearby weather events.
- the TAWS systems decoupled from navigation systems, periodically compare the theoretical trajectory that the aircraft would describe during a resource and compare it to a section of the terrain overflown obtained from an onboard global digital terrain model. on board the calculator.
- THD Traffic Hazard Display
- Class A TAWS which are mandatory for commercial transport aircraft, generally have a simplified cartographic mode at a few hypsometric sections, allowing a representation of the terrain during cruising flight phases.
- the functions performed by an ISS are insufficient to ensure compliance with all flight constraints.
- the resolution of digital terrain models of the order of 15 arc seconds (or less) is too high compared to the operating margins required for the situations envisaged and in fact not certifiable for navigation functions.
- the interfaces do not provide access to navigation data or the performance model to make predictions of vertical profile, flight time, and required fuel consumption.
- the interfaces do not allow to develop a flight plan nor to follow up via the guidance system.
- WUS Wired Uplink System
- this system is responsible for retrieving meteorological data from multiple sources (radar, surveys, predictions, satellites, ...) and providing the means of communication to establish a data link with an aircraft.
- this system is in charge of establishing the link with the ground device, retrieving the data and making them available to the crew (graphically) or other equipment in order to exploit them at flight management or avoidance of potentially dangerous areas.
- a WUS does not have a numerical model of ground allowing to carry out the calculations of interference of the predicted trajectory with the relief nor of the capacity of detection of the surrounding aircraft or the close weather phenomena.
- the interfaces do not provide access to navigation data or the performance model to make predictions of vertical profile, flight time and required fuel consumption.
- the interfaces do not allow to develop a flight plan nor to follow up via the guidance system.
- the patent application D1 196 09 613 discloses a device for detecting and preventing risks of air collisions for an aircraft.
- Such a device comprises: means for the determination of parameters characterizing mobiles detected from data coming from sensors for the detection of surrounding aircraft, means for the determination of parameters characterizing the detected weather phenomena, from meteorological data originating from weather sensors, means for calculating prohibited zones from the parameters characterizing the detected weather phenomena, said zones defining a space where the aircraft can not fly and means for calculating areas attainable by the aircraft.
- the invention aims in particular to overcome the problems mentioned above by proposing an onboard device on board an aircraft capable of automatically proposing a revision of the flight plan followed in order to avoid, with sufficient safety margins and over a time horizon of a few minutes, all the fixed obstructions (relief, obstacles, restricted areas) and mobile obstructions (aircraft, weather phenomena) close to the aircraft.
- the calculation of the rejoin flight plan is iterated at regular intervals, a flight plan being evaluated according to a quality criterion; a joined flight plan calculated at a given iteration, known as a new flight plan, becomes the flight plan followed by the aircraft if a joined flight plan, calculated at a previous iteration and followed by the aircraft, current flight, presents an evaluation, within the meaning of the quality criterion, whose difference with the evaluation of the new calculated flight plan is greater than a given threshold.
- the calculation of reachable areas comprises an estimation of the distances of the points in a map obtained by projection on a horizontal plane of a 3D representation of an evolution space by a mesh of elementary cubes associated with levels of danger and identified by an altitude, a latitude, a longitude and a date, said estimate consisting in applying a distance transform, the cubes associated with danger levels higher than a permissible value N l identifying the prohibited areas for l 'aircraft; said distance transform estimating the distances of the different points of the image with respect to a source point representing the position of the aircraft by applying, by scanning, a mask at the different points of the image; a determined initial distance value being assigned, at the start of scanning, to all the points of the image except at the source point, the origin of the distance measurements, which is assigned a value of zero distance.
- the parameters characterizing the detected mobiles comprise a speed, a position and a future flight plan.
- the forbidden zone associated with a mobile characterized solely by its position is defined by a succession of concentric circles with rays obeying an increasing law as a function of time and whose center is the position of said mobile.
- the prohibited zone associated with a mobile characterized by its position and by its velocity vector is defined by a succession of cylinders whose centers correspond to the predicted position of said mobile from said velocity vector, said centers being spaced apart by a regular interval of time p, the radii of the successive cylinders obeying an increasing law as a function of time and respecting the following relation: r i + r i + 1 > p where p is the time interval separating the centers of two successive cylinders, r i and r i + 1 represent the radii of two successive cylinders.
- the prohibited zone associated with a mobile characterized by its position and by its future flight plan is defined by a tube enveloping the flight plan.
- the prohibited zone associated with a mobile characterized by its position and by its future flight plan is defined by a rectangular parallelepiped enveloping the flight plan.
- the device according to the invention can be used to calculate a path of rejoining an aircraft towards its initial trajectory.
- Such a device can also be used to modify the initial trajectory of the aircraft when a new threat (a weather phenomenon or a mobile) has appeared.
- the time horizon of detection and reconfiguration of the road is of the order of a few minutes (2 for example), meeting the classic separation requirements for aircraft operating in civil airspace.
- the device comprises means for determining parameters characterizing the detected aircraft 101 from data coming from the sensors for the detection of surrounding aircraft.
- the sensors that can be used for the detection of surrounding aircraft are, for example: a TCAS, a radar, an Optronics sensor, an infrared sensor or a data link (for example ADS-B or link 16). These data make it possible to consider aircraft detected near the aircraft, in the given time horizon (for example two minutes)
- This module characterizes the dimensioning parameters of the aircraft detected by consolidating the data received from the various sensors.
- the parameters characterizing a detected aircraft comprise: (i) a detected type of aircraft, (ii) a 3D reference position of the aircraft, (iii) a prediction of displacement of the aircraft in the form of a predicted 4D trajectory starting from the reference point and (iv) the consolidated detection means for developing the reference position and the prediction of the displacement of the aircraft, for example, a radar, a TCAS, an ADS-B collaboration, a data link received from the ground or from a control aircraft (of the 16-link type, for example), optronic, infra-red.
- the characterization makes it possible to estimate the type of aircraft nearby and its future trajectory in order to be able to define the rules of the air, the margins and the applicable priorities.
- the device comprises means for determining parameters characterizing the detected weather phenomena, 102 from meteorological data coming from the weather sensors.
- determining parameters characterizing the detected weather phenomena 102 from meteorological data coming from the weather sensors.
- various sources of meteorological information for example, a WXR radar and a weather data link, it is estimated the type of phenomenon in the vicinity of the aircraft.
- the types of phenomena detected are among: the predicted windshear zones, the areas of turbulence, thunderstorms, storms and areas of volcanic eruptions (or eruptive dusts).
- the volume parameter can be any three-dimensional volume (polyhedron, sphere, ).
- the temporal evolution laws of the volume are then based, for example, on the vertices of the polyhedron.
- the device comprises means for calculating forbidden zones and their evolution over time 103 from the parameters characterizing the aircraft and the meteorological phenomena detected. Depending on the type of aircraft or weather phenomenon detected, it is possible to calculate lateral margins, vertical margins, an estimate of the deviation, an increase in the margins as a function of time and the confidence in the measurement and the estimated speed / direction.
- the figure 4 illustrates a prohibited zone associated with a glider-type aircraft.
- the forbidden zone of a mobile whose speed vector is known only and whose velocity vector is not known is defined by a succession of concentric circles whose radii 402, 403 obey an increasing law as a function of time and whose center is the position 401 of said mobile.
- the trajectory associated with a glider not being predictable, the calculated forbidden zone forms a circle whose radius is increasing in time.
- the prohibited volume is represented by a restriction zone of r i seconds around the initial position of the glider 401.
- the figure 5 illustrates a prohibited zone associated with a transport aircraft type aircraft whose speed vector is known.
- the secure volume is represented by a restriction area of r i seconds. Restriction zone radii follow the formula: with r i + r i + 1 > p. In this way, the restriction zones partially overlap, while simplifying sampling and limiting the need for computing resources.
- the figure 5 illustrates the restriction zone at three different dates. All three samples are taken at 10-second intervals. The center of this zone is the predicted position of a detected aircraft calculated with the speed vector of said aircraft.
- a first point 501 represents the position of the aircraft at a date of 10 seconds.
- a second 502 and a third point 503 respectively represent the position of the aircraft at a date of 20 seconds and a date of 30 seconds.
- the figure 6 illustrates a prohibited zone associated with an aircraft whose trajectory is known.
- the forbidden zone is defined, for example, by: a tube enveloping a plane of flight provided on the horizontal plane 601 having a radius corresponding to a measurement 602 of the variation of the parameters on a given period, for example 15 seconds.
- the principle is to estimate the maximum deviation measured with respect to the flight plan in the near past, for example one minute. The deviation is measured laterally and vertically. We keep a certain percentage, for example 95%, of the maximum measured.
- the forbidden zone can also be defined by a rectangular parallelepiped corresponding to a corridor around the horizontal trajectory and a fixed height margin around the vertical description of the 3D part.
- a rectangular parallelepiped makes it possible to estimate the lateral and vertical deviations independently, according to the same principle.
- the device comprises means for the calculation of zones, in four dimensions, reachable by the aircraft 104 from the position of the aircraft, data describing restricted zones prohibited to navigation, a model digital terrain, a list of obstacles and calculated prohibited areas.
- FR 2 910 640 an estimation method, for a mobile subject to constraints of vertical trajectory profile and risk minimization, of the distances of the points of a map obtained by projection on a horizontal plane of a 3D representation of a space of evolution by a mesh of elementary cubes associated with danger levels and identified by an altitude, a latitude and a longitude.
- this method does not take into account dynamic weather phenomena and mobiles whose position evolves over time.
- the means for the four-dimensional attainable zone calculation according to the invention satisfies, at each propagation step, in addition to the criteria described in the aforementioned application, if, for a given 3D position and a considered date, the aircraft is more than a certain distance (horizontal separation and vertical separation) of a mobile or weather phenomenon predicted on date t.
- the time step on mobile sampling and weather phenomena is expanded according to separation margins. For example, mobiles and weather phenomena are predicted in steps of 15 seconds.
- the process described in the patent application FR 2 910 640 implements a distance transform operating by propagation on a 2D image of the map whose pixels arranged in rows and columns by orders of values of longitude and latitude correspond to the columns of cubes elementary of the mesh of the representation of the space of d and identify, for each column, forbidden altitude ranges corresponding to the cubes associated with danger levels higher than a permissible value for their crossing.
- This transform of distance estimates the distances of different points of the image from a source point placed near the mobile by applying, by scanning, a chamfer mask at different points of the image.
- the distance estimation of a point, by application of the chamfer mask at this point said goal point is carried out by listing the various paths from the point of the point of source to the point and passing through points of the neighborhood of the point of purpose that are covered by the chamfer mask and whose distances to the source point have been previously estimated during the same scan, by determining the lengths of the different paths listed by summing the distance assigned to the neighborhood passage point and its distance to the extracted point of aim of the chamfer mask, looking for the shortest path among the listed paths and adopting its length as an estimate of the distance from the goal point.
- a distance value greater than the largest distance measurable on the image is attributed to all the points of the image except at the source point, the origin of the distance measurements, which is assigned a distance value. nothing.
- the lengths of the paths listed, when the chamfer mask is applied to a goal point, with a view to finding the shortest path, are translated into travel time for the mobile and the routes listed, including the travel times. for the mobile are such that it would reach the goal point in an elementary cube of the representation of the evolution space whose danger level is higher than a permissible value, are excluded from the search of the shortest path.
- a propagation distance transform estimates the distance of a pixel called "goal" pixel with respect to a so-called “source” pixel pixel by progressively building, starting from the source pixel, the shortest possible path following the mesh of the pixels and ending in the goal pixel, with the aid of the distances found for the pixels of the image already analyzed and a table called chamfer mask listing the values distances between a pixel and its close neighbors.
- a chamfer mask is in the form of a table with a layout of boxes reproducing the pattern of a pixel surrounded by his close neighbors.
- a box with a value of 0 marks the pixel taken as the origin of the distances listed in the table.
- Around this central box agglomerate peripheral boxes filled with non-zero distance values and taking again the disposition of the pixels of the neighborhood of a pixel supposed to occupy the central box.
- the distance value in a peripheral box is that of the distance separating a pixel occupying the position of the relevant peripheral box from a pixel occupying the position of the central box. Note that the distance values are distributed in concentric circles.
- a third circle of eight boxes corresponding to the eight pixels closest to the pixel of the central box, placed outside the row, the column and the diagonals of the pixel of the central box, are assigned a value D3.
- the chamfer mask can cover a more or less extended neighborhood of the pixel of the central square by listing the values of the distances of a greater or lesser number of concentric circles of pixels of the neighborhood. It can be reduced to the first two circles formed by the pixels of the neighborhood of a pixel occupying the central cell or be extended beyond the first three circles formed by the pixels of the neighborhood of the pixel of the central cell, but it is usual to stop at first three circles as is the case of the chamfer mask shown in figure 7 .
- the values of the distances D1, D2, D3 which correspond to Euclidean distances are expressed in a scale allowing the use of integers at the price of a certain approximation.
- the gradual construction of the shortest possible path to a goal pixel, starting from a source pixel and following the pixel mesh is done by regular scanning of the pixels of the image by means of the chamfer mask.
- the pixels of the image are assigned an infinite distance value, in fact a sufficiently high number to exceed all the values of the measurable distances in the image, with the exception of the source pixel which is assigned a value of zero distance.
- the initial distance values assigned to the goal points are updated during the scanning of the image by the chamfer mask, an update consisting in replacing a distance value assigned to a goal point with a new lower value. resulting from a distance estimation made on the occasion of a new application of the chamfer mask at the point of interest considered.
- a distance estimation by applying the chamfer mask to a goal pixel consists in listing all the paths going from this goal pixel to the source pixel and passing through a pixel of the neighborhood of the goal pixel whose distance has already been estimated during the same scan , to search among the listed routes, the shortest path (s) and to adopt the length of the shortest path (s) as the distance estimate.
- the scanning order of the pixels in the image affects the reliability of the distance estimates and their updates because the paths taken into account depend on them. In fact, it is subject to a regularity constraint that if the pixels of the image are spotted according to the lexicographic order (pixels ranked in increasing order line by line starting from the top of the image and progressing down the image, and from left to right within a line), and if a pixel was analyzed before a pixel q then a pixel p + x must be analyzed before the pixel q + x.
- Lexicographic orders inverse lexicography (scanning of the pixels of the image line by line from bottom to top and, within a line, from right to left), transposed lexicography (scanning of the pixels of the image column by column of left to right and, in a column, from top to bottom), inverse transposed lexicographic (scanning of pixels by columns from right to left and within a column from bottom to top) satisfy this regularity requirement and more typically all scans in which rows and columns are scanned from right to left or from left to right.
- Borgefors advocates a double scan of pixels in the image, once in the lexicographic order and another in the inverse lexicographic order.
- the figure 8a shows, in the case of a scan pass in the lexicographic order from the upper left corner to the lower right corner of the image, the boxes of the chamfer mask of the figure 1 used to list the paths from a goal pixel placed under the central box (box indexed by 0) to the source pixel through a neighborhood pixel whose distance has already been estimated during the same scan .
- These boxes are eight in number, arranged in the upper left part of the chamfer mask. There are therefore eight paths listed for the shortest search whose length is taken for estimation of the distance.
- the figure 8b shows, in the case of a scanning pass in the inverse lexicographic order from the lower right corner to the upper left corner of the image, the boxes of the chamfer mask of the figure 1 used to list the paths from a goal pixel placed under the central box (box indexed by 0) to the source pixel through a neighborhood pixel whose distance has already been estimated during the same scan .
- These boxes are complementary to those of the figure 8a . They are also eight in number but arranged in the lower right part of the chamfer mask. There are still eight paths listed for the shortest search whose length is taken for distance estimation.
- the propagation distance transform of which the principle has just been summarily recalled was originally conceived for the analysis of the positioning of objects in an image but it was not slow to be applied to the estimation of the distances on a relief map extracted from a database of elevation of the land with regular mesh of the terrestrial surface. Indeed, such a map does not explicitly have a metric since it is drawn from the altitudes of the points of the mesh of the elevation database of the terrain of the zone represented.
- the propagation distance transform is applied to an image whose pixels are the elements of the terrain elevation database belonging to the map, that is to say, associated altitude values. to the geographical coordinates latitude, longitude of the nodes of the mesh where they were measured, classified, as on the map, by latitude and by longitude increasing or decreasing according to a two-dimensional array of latitude and longitude coordinates.
- the evolution of the impassable zones according to the vertical profile imposed on the trajectory of the aircraft is taken into account by means of the foreseeable altitude of the aircraft at each goal point whose distance is currently being estimated.
- This predictable altitude which obviously depends on the path taken, is that of the aircraft after tracking the path adopted for the distance measurement.
- the estimate of this foreseeable altitude of the aircraft at a goal point is done by propagation during the scanning of the image by the chamfer mask in a manner similar to the distance estimation.
- the Predictable altitude of the aircraft is deduced from the length of the path and the vertical profile imposed on the trajectory of the aircraft. This predicted altitude, estimated for each listed route from an aiming point whose distance is being estimated to a source point placed near the position of the aircraft, is used as a selection criterion for the trips taken in account in the distance estimation.
- the listed route with which it is associated is discarded and does not participate in the selection of the shortest route.
- a profile showing the date according to the distance from the origin This profile is obtained, for example, by integrating the speed provided by the flight management system along the flight plan or by making assumptions of speed (constant, for example). So, from the estimated distance, we can deduce the date at which we should be at this distance.
- a rejoining point selected is a point in the initial flight plan remaining attainable despite the multiple constraints of the aircraft and surrounding weather events. In addition, there must be a flight plan to reach this point, compatible with the available fuel resources.
- the initial trajectory is formed by the points A, B, C, D, E and F.
- the rejoining trajectory is formed by the points B ', C', D 'and E.
- a first quality criterion is the maximization of the number of crossing points of the initial flight plan retained.
- the rejoining path of the example retains three points of the initial trajectory: A, E and F.
- a second quality criterion is the minimization of the amount of total turn equal to the sum in absolute value of all course changes.
- a third quality criterion concerns a measure of the ratio between the initial trajectory and the new trajectory evaluated.
- a rejoin flight plan is even better than its length is close to that of the initial flight plan.
- a fourth quality criterion is the minimization of the joining angle of the initial flight plan. This is the angle formed by the rejoining path and the initial trajectory at the joining point. In the example, this is the angle ⁇ between the flight segment D'E and the segment EF.
- a fifth quality criterion is the minimization of the deviation surface from the initial flight plan.
- the deviation surface is defined by its perimeter composed of the initial trajectory and the rejoining trajectory. In the example, it is the polygon surface B, C, D, E, D ', C', B '.
- the powers can be adjusted differently.
- a military application will try to limit the number of points removed and the area between the two paths.
- an application for a medical helicopter will try to limit the difference in distance between the trajectories, even if the crossing points differ.
- FIGS. 11a to 11e show examples of curves to standardize the different quality criteria presented. These curves make it possible to associate with each value of a criterion a score, between 0 and 1, reflecting its quality, 0 being the worst and 1 the best.
- the figure 11 a shows an example of the ratings assigned to a joined flight plan based on the number of waypoints retained in relation to an initial flight plan. Between 0 and 3 points preserved the note is null, for 4 points preserved the note is 0,5. Beyond 5 points, the score is 1.
- the figure 11b shows an example of the ratings assigned to a joined flight plan based on its total turn quantity.
- the rating is 1 to 0 degrees. Between 0 and 360 degrees the note decreases linearly. The rating is 0 beyond 720 degrees. Between 360 and 720 degrees, the note decreases linearly.
- the figure 11c shows an example of the ratings assigned to a joined flight plan based on the ratio of the length of the initial trajectory to its length. Between 0 and 0.8 the rating is zero. Between 0.8 and 1 the note grows linearly. For 1 the rating is 1. Above 1.5 the rating is zero. Between 1 and 1.5 the score decreases linearly.
- the figure 11d shows an example of the ratings assigned to a joined flight plan based on the flight plan rejection angle. Between 0 and 30 degrees the rating is 1. Above 120 degrees the score is 0. Between 30 and 120 degrees the score decreases linearly.
- the figure 11e shows an example of the ratings assigned to a joined flight plan based on the deviation area from the initial flight plan. Among all the candidates, we take the smallest as a reference. The others are expressed as a percentage of this reference area. At 100% the rating is 1. Above 200% the rating is 0. Between 100% and 200% the rating decreases linearly.
- the device according to the invention comprises means for the calculation of a rejection flight plan towards the selected rejoin point 106. This calculation step is based on a method described in the French patent. 2,894,367 developing the "return" distance map from the selected destination position.
- the calculation of a joined flight plan described above can be repeated at regular intervals.
- the current flight plan of the aircraft is not updated for every iteration of the calculation.
- the current flight plan is kept as long as, on the one hand, it remains valid and, on the other hand, as long as the gain on the quality criterion of the new flight plan calculated in relation to the current flight plan is less than one given threshold.
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Description
- L'invention concerne la navigation d'un aéronef dont le plan de vol est soumis à des contraintes de vol et, plus particulièrement, le calcul d'un plan de vol respectant ces contraintes.
- Un aéronef en vol est soumis à diverses contraintes influant sur sa navigation et plus particulièrement impactant son plan de vol. Ces contraintes sont, par exemple, des obstacles, des reliefs, des zones réglementées, d'autres aéronefs. Divers systèmes ont été développés pour aider un équipage à élaborer un plan de vol respectant certaines de ces contraintes de vol.
- Parmi ces équipements, on connaît les systèmes de gestion de vol, dit FMS (acronyme de l'expression anglo-saxonne Flight Management System), comprenant les fonctions suivantes :
- ■ Navigation LOCNAV pour effectuer la localisation optimale de l'aéronef en fonction de moyens de géolocalisation (GPS, GALILEO, balises radios VHF, centrales inertielles) ;
- ■ Plan de vol FPLN pour saisir des éléments géographiques constituant le squelette de la route à suivre (procédures de départ et d'arrivée, points de passages (waypoints), airways) ;
- ■ Base de donnée de navigation NAVDB pour construire des routes géographiques et des procédures à partir de données incluses dans des bases (points, balises, legs d'interception ou d'altitude...) ;
- ■ Base de données de performance, PRF DB contenant les paramètres aérodynamiques et moteurs de l'appareil.
- ■ Trajectoire latérale TRAJ : pour construire une trajectoire continue à partir des points du plan de vol, respectant les performances avion et les contraintes de confinement (RNP) ;
- ■ Prédictions PRED : pour construire un profil vertical optimisé sur la trajectoire latérale ;
- ■ Guidage, GUID, pour guider dans les plans latéraux et verticaux l'aéronef sur sa trajectoire 3D, tout en optimisant la vitesse ;
- ■ Liaison de donnée numérique DATALINK, pour communiquer avec les centres de contrôle et les autres aéronefs.
- Les fonctions accessibles via un FMS, en particulier pour la création d'un plan de vol, sont insuffisantes pour s'assurer du respect de l'ensemble des contraintes de vol. En effet, la fonction de création d'un plan de vol ne vérifie pas l'intersection de la trajectoire proposée avec les éléments environnant l'aéronef (relief, zones, autres aéronefs, ...). De plus, le FMS ne dispose pas d'un modèle numérique de terrain permettant de réaliser les calculs d'interférence de la trajectoire prédite avec le relief. Un FMS ne dispose pas non plus de la capacité de détection des aéronefs environnants ou des phénomènes météorologiques proches.
- On connaît aussi les systèmes ISS (acronyme de l'expression anglo-saxonne Integrated Surveillance System) où ses modules indépendants TAWS/TCAS/WXR remplissent une fonction primaire de surveillance d'anticollision (dit « Safety Net ») avec le terrain et ont pour but l'émission d'alertes sonores lors d'une approche exceptionnelle du relief permettant à l'équipage de réagir en engageant une ressource verticale avant qu'il ne soit trop tard.
- Pour ce faire, les systèmes TAWS, découplés de systèmes de navigation, comparent périodiquement la trajectoire théorique que décrirait l'aéronef lors d'une ressource et la comparent à une coupe du terrain survolé obtenue à partir d'un modèle numérique de terrain mondial embarqué à bord du calculateur.
- La disponibilité d'un modèle du terrain autorise des fonctions secondaires permettant d'améliorer la perception de la situation de l'équipage (« Situation Awareness »). Parmi elles, le THD (« Terrain Hazard Display ») a pour objectif une représentation des marges verticales relatives à l'altitude de l'aéronef par des tranches de fausses couleurs présentées sur l'écran de navigation. Les TAWS de classe A, obligatoires pour les avions de transport commerciaux, disposent généralement d'un mode cartographique simplifié à quelques tranches hypsométriques, permettant de disposer d'une représentation du terrain lors de phases de vol en croisière.
- Les représentations en fausses couleurs sont actuellement limitées par les standards d'affichage ARINC-453 (de type WXR) et par les contraintes de certification qui amènent à volontairement dégrader la résolution des représentations graphiques proposées afin de ne pas permettre leur utilisation pour la navigation, incompatible avec le niveau de certification défini pour un TAWS.
- Les fonctions réalisées par un ISS sont insuffisantes pour s'assurer du respect de l'ensemble des contraintes de vol. En effet, la résolution des modèles numériques de terrain de l'ordre de 15 secondes d'arc (ou moins) est trop élevée en regard des marges opérationnelles requises pour les situations envisagées et de fait non certifiables pour des fonctions de navigation. De plus, les interfaces ne permettent pas d'accéder aux données de navigation, ni au modèle de performances pour réaliser des prédictions de profil vertical, temps de vol et consommation de carburant nécessaire. Enfin les interfaces ne permettent pas d'élaborer un plan de vol ni d'en assurer le suivi via le système de guidage.
- On connaît enfin les systèmes WUS (acronyme de l'expression anglo-saxonne Weather Uplink System) qui sont des dispositifs permettant une communication de données entre un aéronef et un dispositif au sol afin de charger à bord de l'aéronef dynamiquement et en temps réel l'ensemble des informations météorologiques qui correspondent à la zone d'évolution courante et à venir de l'aéronef.
- Au sol, ce système est en charge de récupérer les données météorologiques issues de multiples sources (radars, relevés, prédictions, satellites, ...) et de fournir les moyens de communication permettant d'établir un lien de données avec un aéronef.
- A bord de l'aéronef, ce système est en charge d'établir le lien avec le dispositif au sol, de récupérer les données et de les mettre à disposition de l'équipage (graphiquement) ou d'autres équipements afin de les exploiter à des fins de gestion du vol ou d'évitement de zones pouvant devenir dangereuses.
- Les fonctions réalisées par un WUS sont insuffisantes pour atteindre les objectifs de l'innovation. En effet, le WUS ne dispose pas d'un modèle numérique de terrain permettant de réaliser les calculs d'interférence de la trajectoire prédite avec le relief ni de la capacité de détection des aéronefs environnants ou des phénomènes météorologiques proches. De plus, les interfaces ne permettent pas d'accéder aux données de navigation, ni au modèle de performances pour réaliser des prédictions de profil vertical, de temps de vol et de consommation de carburant nécessaire. Enfin, les interfaces ne permettent pas d'élaborer un plan de vol ni d'en assurer le suivi via le système de guidage.
- On connaît par la demande de brevet D1 196 09 613 un dispositif pour détecter et prévenir des risques de collisions aériennes pour un aéronef. Un tel dispositif comprend : des moyens pour la détermination de paramètres caractérisant des mobiles détectés à partir de données provenant de capteurs pour la détection d'aéronefs environnants, des moyens pour la détermination de paramètres caractérisant les phénomènes météorologiques détectés, à partir de données météorologiques provenant des capteurs météo, des moyens pour le calcul de zones interdites à partir des paramètres caractérisant les phénomènes météorologiques détectés, lesdites zones définissant un espace où l'aéronef ne peut pas voler et des moyens pour le calcul de zones atteignables par l'aéronef.
- Aucun de ces équipements ne permet de d'élaborer un plan de vol assurant des marges de sécurité suffisantes pour une durée de quelques minutes vis à vis de l'ensemble des contraintes de vol pouvant se présenter dans un périmètre donné : obstacles, reliefs, zones réglementées, aéronefs collaboratifs ou non.
- L'invention vise notamment à pallier les problèmes cités précédemment en proposant un dispositif embarqué à bord d'un aéronef capable de proposer automatiquement une révision du plan de vol suivi afin d'éviter, avec des marges de sécurité suffisantes et sur un horizon temporel de quelques minutes, l'ensemble des obstructions fixes (relief, obstacles, zones réglementées) et mobiles (aéronefs, phénomènes météo) à proximité de l'aéronef.
- A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif pour le calcul d'un plan de vol d'un aéronef, ledit plan de vol permettant la rejointe vers un plan de vol initial, ledit aéronef comportant des capteurs pour la détection de mobiles environnants et des capteurs météo pour la détection de phénomènes météorologiques, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour :
- ■ la détermination de paramètres caractérisant les mobiles détectés à partir de données provenant des capteurs pour la détection d'aéronefs environnants,
- ■ la détermination de paramètres caractérisant les phénomènes météorologiques détectés, à partir de données météorologiques provenant des capteurs météo,
- ■ le calcul de zones interdites et de leur évolution dans le temps à partir des paramètres caractérisant les aéronefs et les phénomènes météorologiques détectés, lesdites zones définissant un espace où l'aéronef ne peut pas voler,
- ■ le calcul de zones atteignables par l'aéronef et de leur évolution dans le temps à partir de la position de l'aéronef, de données décrivant des zones réglementées interdites à la navigation, d'un modèle numérique de terrain, d'une liste d'obstacles et des zones interdites calculées,
- ■ la sélection d'un point de rejointe du plan de vol initial situé dans une zone atteignable,
- ■ le calcul d'un plan de vol de rejointe vers le point de rejointe sélectionné.
- Selon une caractéristique de l'invention, le calcul du plan de vol de rejointe est itéré à intervalles réguliers, un plan de vol étant évalué en fonction d'un critère de qualité ; un plan de vol de rejointe calculé à une itération donnée, dit nouveau plan de vol, devient le plan de vol suivi par l'aéronef si un plan de vol de rejointe, calculé à une itération précédente et suivi par l'aéronef, dit plan de vol courant, présente une évaluation, au sens du critère de qualité, dont la différence avec l'évaluation du nouveau plan de vol calculé est supérieure à un seuil donné.
- Selon une caractéristique de l'invention, le calcul de zones atteignables comprend une estimation des distances des points dans une carte obtenue par projection sur un plan horizontal d'une représentation 3D d'un espace d'évolution par un maillage de cubes élémentaires associés à des niveaux de danger et repérés par une altitude, une latitude, une longitude et une date, ladite estimation consistant à appliquer une transformée de distance, les cubes associés à des niveaux de danger supérieurs à une valeur admissible Nl repérant les zones interdites pour l'aéronef; ladite transformée de distance estimant les distances des différents points de l'image par rapport à un point source représentant la position de l'aéronef en appliquant, par balayage, un masque aux différents points de l'image ; une valeur de distance initiale déterminée étant affectée, en début de balayage, à tous les points de l'image sauf au point source, origine des mesures de distance, auquel est affectée une valeur de distance nulle.
- Selon une caractéristique de l'invention, l'estimation de distance du point source à un point considéré Pi,j, dit point but, étant placé dans une case déterminée du masque, consiste pour chaque point voisin PV entrant dans les cases du masque et dont la distance ayant déjà été estimée au cours du même balayage à :
- ■ lire la distance estimée DV du point voisin PV,
- ■ lire un coefficient CXY du masque correspondant à la case occupée par le point voisin PV,
- ■ calculer une distance propagée DP correspondant à la somme de la distance estimée DV du point voisin PV et du coefficient CXY affecté à la case du masque occupée par le point voisin PV:
- ■ calculer une altitude prévisible AP de l'aéronef après franchissement de la distance DP,
- ■ calculer une date propagée Tp à la position après franchissement de la distance DP,
- ■ lire un niveau de danger Ni,j,Ap,Tp prévisible du point but Pi,j dans la représentation en cubes élémentaires de l'espace aérien à l'altitude prévisible AP et à date propagée Tp,
- ■ comparer le niveau de danger prévisible Ni,j,Ap,Tp à une valeur limite autorisée Nl pour le vol, augmentée d'une marge de sécurité Δ,
- ■ éliminer la distance propagée DP si le niveau de danger prévisible Ni,j,Ap,Tp est supérieur à celui admissible pour le vol majoré par la marge de sécurité Δ,
- ■ si le niveau de danger prévisible Ni,j,Ap,Tp majoré par la marge de sécurité Δ, est inférieur à la limite Nl fixée pour le vol, lire la distance Di,j déjà affectée au point but considéré Pi,j et la comparer à la distance propagée DP (étape 99),
- ■ éliminer la distance propagée DP si elle est supérieure ou égale à la distance Di,j déjà affectée au point but considéré Pi,j, et
- ■ remplacer la distance Di,j déjà affectée au point but considéré Pi,j, par la distance propagée DP si cette dernière est inférieure.
- ■ les cubes élémentaires présentant une distance inférieure à la plus grande distance mesurable sur l'image à la fin du balayage, étant désignés zone atteignables.
- Selon une caractéristique de l'invention, la sélection du point de rejointe comprend le calcul d'une note C pour des points du plan de vol initial situés dans une zone atteignable, le point de rejointe du plan de vol initial sélectionné étant celui obtenant la meilleure note C, ladite note étant calculée selon la relation suivante :
- Selon une caractéristique de l'invention, les paramètres caractérisant les mobiles détectés comprennent une vitesse, une position et un plan de vol futur.
- Selon une caractéristique de l'invention, la zone interdite associée à un mobile caractérisé uniquement par sa position est définie par une succession de cercles concentriques avec des rayons obéissant à une loi croissante en fonction du temps et dont le centre est la position dudit mobile.
- Selon une caractéristique de l'invention, la zone interdite associée à un mobile caractérisé par sa position et par son vecteur vitesse est définie par une succession de cylindres, dont les centres correspondent à la position prédite dudit mobile à partir dudit vecteur vitesse, lesdits centres étant espacés d'un intervalle de temps p régulier, les rayons des cylindres successifs obéissant à une loi croissante en fonction du temps et respectant la relation suivante :
- Selon une caractéristique de l'invention, la zone interdite associée à un mobile caractérisé par sa position et par son plan de vol futur est définie par un tube enveloppant le plan de vol.
- Selon une caractéristique de l'invention, la zone interdite associée à un mobile caractérisé par sa position et par son plan de vol futur est définie par un parallélépipède rectangle enveloppant le plan de vol.
- L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée faite à titre d'exemple non limitatif et à l'aide des figures parmi lesquelles :
- La
figure 1 représente un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. - La
figure 2 représente les interfaces du dispositif selon l'invention. - La
figure 3 représente un exemple de phénomène météorologique caractérisé par des paramètres. - La
figure 4 illustre une zone interdite associée à un aéronef de type planeur. - La
figure 5 illustre une zone interdite associée à un mobile de type avion de transport caractérisé par un vecteur vitesse. - La
figure 6 illustre une zone interdite associée à un aéronef caractérisé par une trajectoire. - La
figure 7 représente un exemple de masque de chanfrein. - Les
figures 8a et 8b montrent les cellules du masque de chanfrein illustré à lafigure 7 , qui sont utilisées dans une passe de balayage selon l'ordre lexicographique et dans une passe de balayage selon l'ordre lexicographique inverse. - La
figure 9 illustre les principales étapes d'un traitement effectué pour déterminer les zones atteignables par l'aéronef en tenant compte de contraintes. - La
figure 10 illustre une trajectoire initiale et une trajectoire de rejointe. - La
figure 11 a montre un exemple de notes attribuées à un plan de vol de rejointe en fonction du nombre de points de passage conservés par rapport à un plan de vol initial. - La
figure 11b montre un exemple de notes attribuées à un plan de vol de rejointe en fonction d'une quantité de virage totale par rapport au plan de vol initial. - La
figure 11c montre un exemple de notes attribuées à un plan de vol de rejointe en fonction du ratio entre la longueur de la trajectoire initiale et sa longueur. - La
figure 11d montre un exemple de notes attribuées à un plan de vol de rejointe en fonction de l'angle de rejointe de plan de vol. - La
figure 11e montre un exemple de notes attribuées à un plan de vol de rejointe en fonction de la surface d'écart par rapport au plan de vol initial. - Le dispositif selon l'invention peut être utilisé notamment pour :
- ■ des aéronefs de transport civil afin de décharger le pilote d'une partie des actions ou de repenser - sous certaines conditions - la répartition des rôles avec le contrôle aérien,
- ■ des aéronefs de transport d'affaire ou d'aviation générale opérés dans des espaces aériens non contrôlés,
- ■ des aéronefs militaires opérés dans des espaces aériens civils non contrôlées ou des espaces aériens tactiques ségrégés, dans lesquels opère un ensemble d'aéronefs potentiellement discrets et/ou hostiles.
- Le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour calculer une trajectoire de rejointe d'un aéronef vers sa trajectoire initiale. Un tel dispositif peut aussi être utilisé pour modifier la trajectoire initiale de l'aéronef lorsqu'une nouvelle menace (un phénomène météorologique ou un mobile) est apparue. L'horizon temporel de détection et de reconfiguration de la route est de l'ordre de quelques minutes (2 par exemple), répondant aux besoins classiques de séparation pour des aéronefs évoluant dans des espaces aériens civils.
- L'élaboration d'un plan de vol assurant des marges de sécurité suffisantes pour une durée de quelques minutes vis à vis de l'ensemble des contraintes de vol pouvant se présenter pose notamment les problèmes suivants :
- ■ la détection les mobiles environnants (aéronefs ou phénomènes météo),
- ■ l'évaluation de leur type et le danger qu'ils représentent
- ■ l'élaboration d'un plan de vol de reconfiguration assurant une séparation avec ces phénomènes et :
- o tenant au mieux compte des contraintes du plan de vol initialement suivi,
- o évitant les espaces aériens interdits ou réglementés,
- o évitant le relief environnant avec des marges opérationnelles adhoc,
- Lorsque la séparation ne peut plus être respectée, le problème consiste alors à élaborer une manoeuvre d'évitement. On connaît, par exemple, par le brevet français n°
2 893 146 - La
figure 1 représente un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. Lafigure 2 représente les interfaces du dispositif selon l'invention. Ce dispositif 100 comporte un module de calcul et de traitement (CPU, mémoire, etc.). Il communique avec : - des dispositifs de localisation 201 fournissant la position de l'aéronef,
- une base de données 202 de zones aériennes réglementées ou restreintes. Cette base peut être mise à jour dynamiquement (activation de certaines zones réglementées ou restreintes, déplacement des phénomènes météorologiques, déplacement de zones interdites de survol pour les zones militaires tactiques, etc.),
- une base de données 203 d'élévations du terrain environnant et d'obstacles,
- un système de gestion de vol (ou flight management) 204 pour récupérer les données de plan de vol et lui communiquer le plan de vol de rejointe calculé,
- de capteurs de détection de mobiles environnants 205, et
- une liaison météorologique 206 ou weather uplink selon l'expression anglo-saxonne.
- Le dispositif selon l'invention comprend des moyens de détermination de paramètres caractérisant les aéronefs détectés 101 à partir de données provenant des capteurs pour la détection d'aéronefs environnants. Les capteurs pouvant être utilisés pour la détection d'aéronefs environnants sont, par exemple : un TCAS, un radar, un capteur Optronique, un capteur Infra-rouge ou une liaison de données (par exemple ADS-B ou liaison 16). Ces données permettent de considérer des aéronefs détectés à proximité de l'aéronef, dans l'horizon temporel donné (par exemple deux minutes)
- Ce module caractérise les paramètres dimensionnants des aéronefs détectés en consolidant les données reçues des divers capteurs.
- Les paramètres caractérisant un aéronef détecté comprennent : (i) un type d'aéronef détecté, (ii) une position de référence 3D de l'aéronef, (iii) une prédiction de déplacement de l'aéronef sous la forme d'une trajectoire 4D prédite partant du point de référence et (iv) les moyens de détection consolidés pour élaborer la position de référence et la prédiction de déplacement de l'aéronef, par exemple, un radar, un TCAS, une collaboration ADS-B, une liaison de données reçue du sol ou d'un aéronef de contrôle (de type liaison 16 par exemple), optronique, infra-rouge.
- La caractérisation permet d'estimer le type d'aéronef à proximité et sa trajectoire à venir afin de pouvoir définir les règles de l'air, les marges et les priorités applicables.
- Parmi les règles applicables, on peut prendre en compte, par exemple :
- les priorités relatives des aéronefs, afin de déterminer quel aéronef doit effectuer une manoeuvre de séparation, du plus prioritaires (n'a pas à « bouger ») au moins prioritaire : ballon, planeur, avion,
- les manoeuvres à privilégier : par exemple, en situation d'approche : une remise de gaz ; en croisière : un virage à droite pour doubler par la droite.
- Les types d'aéronefs envisagés sont parmi :
- ■ Les ballons à air chaud, par exemple caractérisés par leur signature thermique (IR) et leur volume (optro) ;
- ■ Les planeurs, par exemple caractérisés par leur envergure et leur vitesse ;
- ■ Les avions d'aviation générale et hélicoptères, par exemple caractérisés par leur signature métallique (radar) et leur vitesse (radar doppler). Un hélicoptère évoluant à plus 70 noeuds n'est pas différent d'un avion d'aviation générale. Les avions de transport, par exemple caractérisés par leur signature métallique (radar), leur vitesse (radar doppler) et leur altitude d'évolution, en général plus élevée sauf à proximité des aéroports ;
- ■ Les aéronefs militaires véloces, par exemple essentiellement caractérisés par un couple vitesse d'évolution/altitude incompatible avec des opérations civiles (dans les zones tactiques/ségrégées) ou leur proximité avec une zone réglementée/réservée aux opérations militaires dans des missions de transport aérien civil ;
- La connaissance du type d'aéronef est utilisée pour déterminer les marges de manoeuvre nécessaires et les règles de priorité à appliquer. Les types de trajectoires envisagées sont parmi :
- ■ Vecteur : la trajectoire de l'aéronef n'est connue que par le vecteur vitesse donnant un cap et une tendance verticale. Cette description issue de capteurs de type radar (ou optronique) aptes à élaborer une détection et une estimation de la vitesse de la « cible » mesurée est corrélée à la connaissance de l'évolution de l'aéronef embarquant le dispositif selon l'invention et permet d'estimer un vecteur vitesse 3D de chaque « cible ».
- ■ Plan de vol : la trajectoire de l'aéronef est connue par la description du chemin latéral prévu. Cette description est issue d'informations collaboratives, comme la transmission de quelques branches du plan de vol des aéronefs civils par ADS-B par exemple.
- ■ 3D : la trajectoire de l'aéronef est connue à la fois en latéral et en vertical. Cette description est issue d'informations collaboratives, par exemple via les transmissions de données de vol sur les aéronefs « amis » transmis par un centre de contrôle militaire.
- Lorsque plusieurs sources d'informations sont disponibles, on peut utiliser des règles de sélections définissant quelles sources d'informations sont utilisées en priorité. Par exemple :
- ■ Dans le cadre d'une mission civile, les informations issues de systèmes collaboratifs (comme l'ADS-B) sont utilisées en priorité ;
- ■ Dans le cadre d'une mission militaire (discrète par exemple), les données transmises par un système de commandement sont privilégiées ;
- ■ Dans le cadre d'un vol civil hors des espaces aériens contrôlés, les données collectées par des systèmes actifs à bord de l'aéronef, par exemple de type radar ou TCAS sont privilégiés.
- Le dispositif selon l'invention comprend des moyens de détermination de paramètres caractérisant les phénomènes météorologiques détectés, 102 à partir de données météorologiques provenant des capteurs météo. En consolidant des diverses sources d'information de météorologie, par exemple, un radar WXR et un lien de données météo, on estime le type de phénomène à proximité de l'aéronef. Les types de phénomène détectés sont parmi : les zones de cisaillements de vent (windshear) prédictifs, les zones de turbulences, les zones d'orage, tempêtes et les zones d'éruptions volcaniques (ou de poussières issues d'éruptions).
- Le type de phénomène permet de définir les règles de l'air et les marges applicables. Les phénomènes météorologiques sont aussi définis par les paramètres suivants illustrés à la
figure 3 : - ■ Un volume 301 et un point de référence 302, par exemple, sous la forme d'un cylindre,
- ■ Une trajectoire 4D - 3D et temps - prédite du point de référence, par exemple, la trajectoire 303 centre du disque de base du cylindre C(t), en trois dimensions, altitude, latitude et longitude et en fonction du temps,
- ■ Des lois d'évolution temporelle du volume de référence, par exemple, l'évolution des dimensions du cylindre de base dans le temps avec R(t) pour le rayon 304 et H(t) pour la hauteur 305, où t est le temps.
- Le paramètre de volume peut être n'importe quel volume en trois dimensions (polyèdre, sphère, ...). Les lois d'évolution temporelle du volume sont alors basées, par exemple, sur les sommets du polyèdre.
- Le dispositif selon l'invention comprend des moyens pour le calcul de zones interdites et de leur évolution dans le temps 103 à partir des paramètres caractérisant les aéronefs et les phénomènes météorologiques détectés. En fonction du type d'aéronef ou de phénomène météo détecté, il est possible de calculer des marges latérales, des marges verticales, une estimation de la déviation, une augmentation des marges en fonction du temps et de la confiance sur la mesure et l'estimée de vitesse/direction.
- La
figure 4 illustre une zone interdite associée à un aéronef de type planeur. La zone interdite d'un mobile dont on connaît uniquement le vecteur vitesse et dont on ne connaît pas le vecteur vitesse est définie par une succession de cercles concentriques dont les rayons 402, 403 obéissent à une loi croissante en fonction du temps et dont le centre est la position 401 dudit mobile. La trajectoire associée à un planeur n'étant pas prédictible, la zone interdite calculée forme un cercle dont le rayon est croissant dans le temps. Ce volume sécurisé est défini par un échantillonnage. Des échantillons i sont effectués avec un pas de temps de p donné, par exemple p=10 secondes. Le volume interdit est représenté par une zone de restriction de ri secondes autour de la position initiale du planeur 401. Les ri sont croissants, par exemple r1 = 5 secondes et r2 = 10 secondes et forment des cercles concentriques. - La
figure 5 illustre une zone interdite associée à un aéronef de type avion de transport dont on connaît le vecteur vitesse. Ce volume interdit est défini par un échantillonnage. Des échantillons i sont effectués avec un pas de temps de p donné, par exemple p=10 secondes. Le volume sécurisé est représenté par une zone de restriction de ri secondes. Les rayons des zones de restriction respectent la formule suivante : avec ri + ri+1>p. Ainsi, les zones de restrictions se recouvrent partiellement, tout en simplifiant l'échantillonnage et en limitant les besoins en ressources de calcul. - La table ci-dessous représente la liste des échantillons et les dates auxquelles la zone correspondante est interdite à l'utilisation pour l'aéronef embarquant un dispositif selon l'invention.
Echantillon Date
échantillonDate de début de
restrictionDate de fin de
restriction1 10 s 6 s 14 s 2 20 s 15 s 25 s 3 30 s 24 s 36 s - La
figure 5 , correspondant au tableau précédent, illustre la zone de restriction à trois dates différentes. Les trois échantillons sont effectués à 10 secondes d'intervalles. Le centre de cette zone est la position prédite d'un aéronef détecté calculée avec le vecteur vitesse dudit aéronef. Un premier point 501 représente la position de l'aéronef à une date de 10 secondes. Un deuxième 502 et un troisième point 503 représentent respectivement la position de l'aéronef à une date de 20 secondes et à une date de 30 secondes. - La
figure 6 illustre une zone interdite associée à un aéronef dont on connaît la trajectoire. Pour un aéronef dont la trajectoire en 3D est connue, la zone interdite est définie, par exemple, par : un tube enveloppant un plan de vol prévu sur le plan horizontal 601 ayant un rayon correspondant à une mesure 602 de la variation des paramètres sur une période donnée, par exemple 15 secondes. Le principe est d'estimer la déviation maximale mesurée par rapport au plan de vol dans le passé proche, par exemple une minute. La déviation est mesurée latéralement et verticalement. On garde un certain pourcentage, par exemple 95%, du maximum mesuré. - La zone interdite peut aussi être définie par un parallélépipède rectangle, correspondant à un corridor autour de la trajectoire horizontale et une marge fixe de hauteur autour de la description verticale de la partie 3D. Un parallélépipède rectangle permet 'd'estimer les déviations latérales et verticales indépendamment, selon le même principe.
- Le dispositif selon l'invention comprend des moyens pour le calcul de zones, en quatre dimensions, atteignables par l'aéronef 104 à partir de la position de l'aéronef, de données décrivant des zones réglementées interdites à la navigation, d'un modèle numérique de terrain, d'une liste d'obstacles et des zones interdites calculées. On connaît déjà dans la demande de brevet
FR 2 910 640 - Les moyens pour le calcul de zone atteignables en quatre dimensions selon l'invention vérifie, à chaque pas de propagation, en plus des critères décrits dans la demande précitée, si, pour une position 3D donnée et une date t considérée, l'aéronef est à plus d'une certaine distance (séparation horizontale et séparation verticale) d'un mobile ou d'un phénomène météorologique prédit à la date t. Le pas de temps sur l'échantillonnage des mobiles et des phénomènes météorologiques est élargi en fonction des marges de séparation. Par exemple, les mobiles et les phénomènes météorologiques sont prédits avec des pas de 15 secondes.
- Le procédé décrit dans la demande de brevet
FR 2 910 640 - On rappelle que la distance entre deux points d'une surface est la longueur minimale de tous les parcours possibles sur la surface, partant de l'un des points et aboutissant à l'autre. Dans une image formée de pixels répartis selon un maillage régulier de lignes, colonnes et diagonales, une transformée de distance par propagation estime la distance d'un pixel dit pixel "but" par rapport à un pixel dit pixel "source" en construisant progressivement, en partant du pixel source, le plus court trajet possible suivant le maillage des pixels et aboutissant au pixel but, en s'aidant des distances trouvées pour les pixels de l'image déjà analysés et d'un tableau dit masque de chanfrein répertoriant les valeurs des distances entre un pixel et ses proches voisins.
- Comme montré à la
figure 7 , un masque de chanfrein se présente sous la forme d'un tableau avec une disposition de cases reproduisant le motif d'un pixel entouré de ses proches voisins. Au centre du motif, une case affectée de la valeur 0 repère le pixel pris pour origine des distances répertoriées dans le tableau. Autour de cette case centrale, s'agglomèrent des cases périphériques remplies de valeurs de distance non nulles et reprenant la disposition des pixels du voisinage d'un pixel supposé occuper la case centrale. La valeur de distance figurant dans une case périphérique est celle de la distance séparant un pixel occupant la position de la case périphérique concernée, d'un pixel occupant la position de la case centrale. On remarque que les valeurs de distance se répartissent en cercles concentriques. Un premier cercle de quatre cases correspondant aux quatre pixels les plus proches du pixel de la case centrale, placés soit sur la ligne soit sur la colonne du pixel de la case centrale, sont affectées d'une valeur de distance D1. Un deuxième cercle de quatre cases correspondant aux quatre pixels les plus proches du pixel de la case centrale, placés en dehors de la ligne et de la colonne du pixel de la case centrale, sont affectées d'une valeur de distance D2. Un troisième cercle de huit cases correspondant aux huit pixels les plus proches du pixel de la case centrale, placés en dehors de la ligne, de la colonne et des diagonales du pixel de la case centrale, sont affectées d'une valeur D3. - Le masque de chanfrein peut couvrir un voisinage plus ou moins étendu du pixel de la case centrale en répertoriant les valeurs des distances d'un nombre plus ou moins important de cercles concentriques de pixels du voisinage. Il peut être réduit aux deux premiers cercles formés par les pixels du voisinage d'un pixel occupant la case centrale ou être étendu au-delà des trois premiers cercles formés par les pixels du voisinage du pixel de la case centrale mais il est habituel de s'arrêter à trois premiers cercles comme c'est le cas du masque de chanfrein représenté à la
figure 7 . Les valeurs des distances D1, D2, D3 qui correspondent à des distances euclidiennes sont exprimées dans une échelle autorisant l'emploi de nombres entiers au prix d'une certaine approximation. C'est ainsi que G. Borgefors donne à la distance D1 correspondant à un échelon en abscisse x ou en ordonnée y la valeur 5, à la distance D2 correspondant à la racine de la somme des carrés des échelons en abscisse et ordonnée la valeur 7 qui est une approximation de et à la distance D3 la valeur 11 qui est une approximation de - La construction progressive du plus court trajet possible allant à un pixel but, en partant d'un pixel source et en suivant le maillage des pixels se fait par un balayage régulier des pixels de l'image au moyen du masque de chanfrein. Initialement, les pixels de l'image se voient affecter une valeur de distance infinie, en fait un nombre suffisamment élevé pour dépasser toutes les valeurs des distances mesurables dans l'image, à l'exception du pixel source qui se voit affecter une valeur de distance nulle. Puis les valeurs initiales de distance affectées aux points but sont mises à jour au cours du balayage de l'image par le masque de chanfrein, une mise à jour consistant à remplacer une valeur de distance attribuée à un point but, par une nouvelle valeur moindre résultant d'une estimation de distance faite à l'occasion d'une nouvelle application du masque de chanfrein au point but considéré.
- Une estimation de distance par application du masque de chanfrein à un pixel but consiste à répertorier tous les trajets allant de ce pixel but au pixel source et passant par un pixel du voisinage du pixel but dont la distance a déjà été estimée au cours du même balayage, à rechercher parmi les trajets répertoriés, le ou les trajets les plus courts et à adopter la longueur du ou des trajets les plus courts comme estimation de distance. Cela se fait en plaçant le pixel but dont on veut estimer la distance dans la case centrale du masque de chanfrein, en sélectionnant les cases périphériques du masque de chanfrein correspondant à des pixels du voisinage dont la distance vient d'être mise à jour, en calculant les longueurs des trajets les plus courts reliant le pixel à mettre à jour au pixel source en passant par un des pixels sélectionnés du voisinage, par addition de la valeur de distance affectée au pixel du voisinage concerné et de la valeur de distance donnée par le masque de chanfrein, et à adopter, comme estimation de distance, le minimum des valeurs de longueur de trajet obtenues et de l'ancienne valeur de distance affectée au pixel en cours d'analyse.
- L'ordre de balayage des pixels de l'image influe sur la fiabilité des estimations de distance et de leurs mises à jour car les trajets pris en compte en dépendent. En fait, il est soumis à une contrainte de régularité qui fait que si les pixels de l'image sont repérés selon l'ordre lexicographique (pixels classés dans un ordre croissant ligne par ligne en partant du haut de l'image et en progressant vers le bas de l'image, et de gauche à droite au sein d'une ligne), et si un pixel p a été analysé avant un pixel q alors un pixel p+x doit être analysés avant le pixel q+x. Les ordres lexicographique, lexicographique inverse (balayage des pixels de l'image ligne par ligne de bas en haut et, au sein d'une ligne, de droite à gauche), lexicographique transposé (balayage des pixels de l'image colonne par colonne de gauche à droite et, au sein d'une colonne, de haut en bas), lexicographique transposé inverse (balayage des pixels par colonnes de droite à gauche et au sein d'une colonne de bas en haut) satisfont cette condition de régularité et plus généralement tous les balayages dans lesquels les lignes et colonnes sont balayées de droite à gauche ou de gauche à droite. G. Borgefors préconise un double balayage des pixels de l'image, une fois dans l'ordre lexicographique et une autre dans l'ordre lexicographique inverse.
- La
figure 8a montre, dans le cas d'une passe de balayage selon l'ordre lexicographique allant du coin supérieur gauche au coin inférieur droit de l'image, les cases du masque de chanfrein de lafigure 1 utilisées pour répertorier les trajets allant d'un pixel but placé sous la case centrale (case indexée par 0) au pixel source en passant par un pixel du voisinage dont la distance a déjà fait l'objet d'une estimation au cours du même balayage. Ces cases sont au nombre de huit, disposées dans la partie supérieure gauche du masque de chanfrein. Il y a donc huit trajets répertoriés pour la recherche du plus court dont la longueur est prise pour estimation de la distance. - La
figure 8b montre, dans le cas d'une passe de balayage selon l'ordre lexicographique inverse allant du coin inférieur droit au coin supérieur gauche de l'image, les cases du masque de chanfrein de lafigure 1 utilisées pour répertorier les trajets allant d'un pixel but placé sous la case centrale (case indexée par 0) au pixel source en passant par un pixel du voisinage dont la distance a déjà fait l'objet d'une estimation au cours du même balayage. Ces cases sont complémentaires de celles de lafigure 8a . Elles sont également au nombre de huit mais disposées dans la partie inférieure droite du masque de chanfrein. Il y a donc encore huit trajets répertoriés pour la recherche du plus court dont la longueur est prise pour estimation de la distance. - La transformée de distance par propagation dont le principe vient d'être rappelé sommairement a été conçue à l'origine pour l'analyse du positionnement d'objets dans une image mais elle n'a pas tardé à être appliquée à l'estimation des distances sur une carte du relief extraite d'une base de données d'élévation du terrain à maillage régulier de la surface terrestre. En effet, une telle carte ne dispose pas explicitement d'une métrique puisqu'elle est tracée à partir des altitudes des points du maillage de la base de données d'élévation du terrain de la zone représentée. Dans ce cadre, la transformée de distance par propagation est appliquée à une image dont les pixels sont les éléments de la base de données d'élévation du terrain appartenant à la carte, c'est-à-dire, des valeurs d'altitude associées aux coordonnées géographiques latitude, longitude des noeuds du maillage où elles ont été mesurées, classés, comme sur la carte, par latitude et par longitude croissantes ou décroissantes selon un tableau à deux dimensions de coordonnées latitude et longitude.
- Dans le cas d'un aéronef, l'évolution des zones infranchissables en fonction du profil vertical imposé à la trajectoire de l'aéronef est prise en compte au moyen de l'altitude prévisible de l'aéronef à chaque point but dont la distance est en cours d'estimation. Cette altitude prévisible, qui dépend bien évidemment du trajet emprunté, est celle de l'aéronef après suivi du trajet adopté pour la mesure de distance. L'estimation de cette altitude prévisible de l'aéronef en un point but, se fait par propagation au cours du balayage de l'image par le masque de chanfrein d'une manière analogue à l'estimation de distance. Pour chaque trajet répertorié allant d'un point but au point source en passant par un point du voisinage du point but dont la distance au point source et l'altitude prévisible de l'aéronef ont déjà été estimées au cours du même balayage, l'altitude prévisible de l'aéronef est déduite de la longueur du trajet et du profil vertical imposé à la trajectoire de l'aéronef. Cette altitude prévisible, estimée pour chaque trajet répertorié allant d'un point but dont la distance est en cours d'estimation à un point source placé à proximité de la position de l'aéronef, est utilisée comme un critère de sélection des trajets pris en compte dans l'estimation distance. Si elle correspond, compte tenu d'une marge de sécurité, à un cube élémentaire de représentation de l'espace aérien dont le niveau de danger est supérieur au seuil requis pour le vol, c'est-à-dire à une tranche d'altitude interdite parce que dans le relief ou dans une perturbation météorologique, le trajet répertorié auquel elle est associée est écarté et ne participe pas à la sélection du plus court trajet. Une fois la sélection du plus court trajet effectuée, sa longueur est prise pour distance du point but et l'altitude prévisible pour l'aéronef qui lui est associée est également retenue pour l'altitude de l'aéronef au point but.
- On dispose : d'une part, d'un profil présentant l'altitude en fonction de la distance depuis l'origine. Il est utilisé pour estimer l'altitude que peut avoir l'aéronef en fonction de la distance propagée que l'on évalue sur la grille. D'autre part, on dispose d'un profil présentant la date en fonction de la distance depuis l'origine. Ce profil est obtenu, par exemple, en intégrant la vitesse prévue par le système de gestion de vol le long du plan de vol ou en faisant des hypothèses de vitesse (constante, par exemple). Donc, à partir de la distance propagée que l'on estime, on peut en déduire la date à laquelle on devrait être à cette distance.
- La
figure 9 illustre les principales étapes du traitement effectué lors de l'application du masque de chanfrein à un point but Pi,j pour estimer sa distance pour un aéronef ayant un profil vertical de trajectoire imposé. Le point but considéré Pi,j est placé dans la case centrale du masque de chanfrein. Pour chaque point voisin PV qui entre dans les cases du masque de chanfrein et dont la distance a déjà été estimée au cours du même balayage, le traitement consiste à : - ■ lire la distance estimée DV du point voisin PV (étape 90),
- ■ lire le coefficient CXY du masque de chanfrein correspondant à la case occupée par le point voisin PV(étape 91),
- ■ calculer la distance propagée DP correspondant à la somme de la distance estimée DV du point voisin PV et du coefficient CXY affecté à la case du masque de chanfrein occupée par le point voisin PV :
- ■ calculer l'altitude prévisible AP de l'aéronef après franchissement de la distance DP directement à partir de la distance DP si le profil vertical imposé à la trajectoire de l'aéronef est défini en fonction de la distance parcourue PV(DP) et prend implicitement en compte le temps de parcours ou indirectement par l'intermédiaire du temps de parcours si le profil vertical imposé à la trajectoire de l'aéronef est défini par une vitesse de changement d'altitude (étape 93),
- ■ calculer la date prévisible Tp à la position après franchissement de la distance DP (étape 94)
- ■ lire le niveau de danger Ni,j,Ap,Tp prévisible du point but Pi,j dans la représentation en cubes élémentaires de l'espace aérien à l'altitude prévisible AP et à date Tp (étape 95),
- ■ comparer le niveau de danger prévisible Ni,j,Ap,Tp à une valeur limite autorisée Nl pour le vol, augmentée d'une marge de sécurité Δ (étape 96),
- ■ éliminer la distance propagée DP si le niveau de danger prévisible Ni,j,Ap,Tp est supérieur à celui admissible pour le vol majoré par la marge de sécurité Δ (étape 97),
- ■ si le niveau de danger prévisible Ni,j,Ap,Tp majoré par la marge de sécurité Δ, est inférieur à la limite Nl fixée pour le vol, lire la distance Di,j déjà affectée au point but considéré Pi,j (étape 98) et la comparer à la distance propagée DP (étape 99),
- ■ éliminer la distance propagée DP si elle est supérieure ou égale à la distance Di,j déjà affectée au point but considéré Pi,j, et
- ■ remplacer la distance Di,j déjà affectée au point but considéré Pi,j, par la distance propagée DP si cette dernière est inférieure (étape 900).
- ■ les cubes élémentaires présentant une distance inférieure à la plus grande distance mesurable sur l'image à la fin du balayage, étant désignés zone atteignables.
- Le balayage complet de l'image est similaire à celui décrit dans la demande de brevet précitée.
- Un point de rejointe retenu est un point du plan de vol initial restant atteignable malgré les contraintes multiples des aéronefs et des phénomènes météorologiques environnants. De plus, il doit exister un plan de vol, permettant de rejoindre ce point, compatible avec les ressources en carburant disponibles.
- Parmi les points de rejointe retenus, on choisit un point optimisant un critère de qualité. Pour illustrer ces critères de qualité, on prend l'exemple d'une trajectoire initiale représentée
figure 10 et d'une trajectoire de rejointe. La trajectoire initiale est formée par les points A, B, C, D, E et F. La trajectoire de rejointe est formée par les points B', C', D' et E. - Un premier critère de qualité est la maximisation du nombre de points de passages du plan de vol initial conservés. La trajectoire de rejointe de l'exemple conserve trois points de la trajectoire initiale : A, E et F.
- Un deuxième critère de qualité est la minimisation de la quantité de virage totale égale à la somme en valeur absolue de tous les changements de cap.
- Un troisième critère de qualité concerne une mesure du ratio entre la trajectoire initiale et la nouvelle trajectoire évaluée. Un plan de vol de rejointe étant d'autant meilleur que sa longueur est proche de celle du plan de vol initial.
- Un quatrième critère de qualité est la minimisation de l'angle de rejointe du plan de vol initial. Il s'agit de l'angle formé par la trajectoire de rejointe et la trajectoire initiale au niveau du point de rejointe. Dans l'exemple, il s'agit de l'angle α entre le segment de vol D'E et le segment EF.
- Un cinquième critère de qualité est la minimisation de la surface d'écart par rapport au plan de vol initial. La surface d'écart est définie par son périmètre composé de la trajectoire initiale et de la trajectoire de rejointe. Dans l'exemple, il s'agit de la surface du polygone B,C,D,E,D',C',B'.
- On peut aussi choisir un point optimisant une combinaison pondérée de plusieurs des critères précédents. La combinaison des critères peut être effectuée selon la formule suivante :
- Selon l'application à laquelle on destine l'invention, on peut régler différemment les puissances. Par exemple, une application militaire essaiera de limiter le nombre de points supprimés et la surface entre les deux trajectoires. Par exemple, une application pour un hélicoptère médical essaiera de limiter l'écart de distance entre les trajectoires, même si les points de passage diffèrent.
- Chacun des critères présentés précédemment doit être normalisé pour pouvoir être dans la formule précédente. Les
figures 11a à 11e montrent des exemples de courbes permettant de normaliser les différents critères de qualité présentés. Ces courbes permettent d'associer à chaque valeur d'un critère une note, comprise entre 0 et 1, reflétant sa qualité, 0 étant la moins bonne note et 1 la meilleure. - La
figure 11 a montre un exemple des notes attribuées à un plan de vol de rejointe en fonction du nombre de points de passage conservés par rapport à un plan de vol initial. Entre 0 et 3 points conservés la note est nulle, pour 4 points conservés la note est de 0,5. Au-delà de 5 points conservés la note est de 1. - La
figure 11b montre un exemple des notes attribuées à un plan de vol de rejointe en fonction de sa quantité de virage totale. La note est de 1 à 0 degré. Entre 0 et 360 degrés la note décroît linéairement. La note est de 0 au-delà de 720 degrés. Entre 360 et 720 degrés, la note décroît linéairement. - La
figure 11c montre un exemple des notes attribuées à un plan de vol de rejointe en fonction du ratio entre la longueur de la trajectoire initiale et sa longueur. Entre 0 et 0.8 la note est nulle. Entre 0.8 et 1 la note croît linéairement. Pour 1 la note est de 1. Au-delà de 1.5 la note est nulle. Entre 1 et 1.5 la note décroît linéairement. - La
figure 11d montre un exemple des notes attribuées à un plan de vol de rejointe en fonction de l'angle de rejointe de plan de vol. Entre 0 et 30 degrés la note est de 1. Au-delà de 120 degrés la note est de 0. Entre 30 et 120 degrés la note décroît linéairement. - La
figure 11e montre un exemple des notes attribuées à un plan de vol de rejointe en fonction de la surface d'écart par rapport au plan de vol initial. Parmi tous les candidats, on prend le plus petit comme référence. Les autres sont exprimés en pourcentage de cette surface de référence. A 100% la note est de 1. Au-delà de 200% la note est de 0. Entre 100% et 200% la note décroît linéairement. - Parmi les cinq critères cités précédemment, il y a deux critères dépendants uniquement du point de rejointe, et donc indépendants d'une trajectoire de référence, et trois critères dépendants d'une comparaison entre la trajectoire initiale et la trajectoire de rejointe.
- Pour calculer une combinaison pondérée de plusieurs des critères précédents, il est possible d'évaluer en premier les critères ne nécessitant pas de trajectoire de référence. Ensuite, on conserve un certain nombre de points (par exemple trois) les mieux classés selon la formule déjà décrite appliquée aux critères évalués. Puis pour chacun des points retenus, on peut calculer la trajectoire de rejointe correspondante. Pour chacune des trajectoires de rejointe calculée, on évalue les critères utilisant la trajectoire initiale et la trajectoire évaluée. Au final, on conserve le point de rejointe le mieux évalué en fonction de la combinaison des cinq critères.
- Le dispositif selon l'invention comprend des moyens pour le calcul d'un plan de vol de rejointe vers le point de rejointe sélectionné 106. Cette étape de calcul est basée sur un procédé décrit dans le brevet français
2 894 367 - La détermination d'un plan de vol menant de la position courante de l'aéronef au point de rejointe sélectionné en respectant des contraintes de vol comporte les étapes suivantes :
- l'élaboration de deux cartes de distances couvrant une zone d'évolution contenant les points de départ et de destination et renfermant le même ensemble d'obstacles à contourner prenant en compte le relief, les zones à survol réglementé et les profils verticaux de vol et de vitesse imposés au départ et/ou à l'arrivée, la première ayant le point de départ pour origine des mesures de distance et la deuxième, le point de destination pour origine des mesures de distance,
- l'élaboration d'une troisième carte de distances par sommation, pour chacun de ses points, des distances qui leur sont affectées dans les première et deuxième cartes de distances,
- le repérage dans la troisième carte de distances, d'un ensemble connexe de points iso-distances formant un enchaînement de parallélogrammes et/ou de points reliant les points de départ et de destination,
- la sélection, dans l'ensemble connexe repéré de points iso-distances, d'une suite de points consécutifs allant du point de départ au point de destination en passant par des diagonales de ses parallélogrammes, suite dite trajet direct,
- l'approximation de la suite de points du trajet direct par une chaîne de segments droits respectant un seuil arbitraire d'écartement maximum par rapport aux points de la suite et un seuil arbitraire d'écartement latéral minimum par rapport à l'ensemble d'obstacles à contourner, et
- le choix des points des jonctions intermédiaires des segments droits en tant que points de passage ou tournants du plan de vol.
- Le calcul d'un plan de vol de rejointe décrit ci-dessus peut être répété à intervalles réguliers. Le plan de vol courant de l'aéronef n'est pas pour autant mis à jour à chaque itération du calcul. Le plan de vol courant est conservé tant que, d'une part, il reste valable et, d'autre part, tant que gain sur le critère de qualité du nouveau plan de vol calculé par rapport au plan de vol courant est inférieur à un seuil donné.
Claims (10)
- Dispositif pour le calcul d'un plan de vol d'un aéronef, ledit plan de vol permettant la rejointe vers un plan de vol initial, ledit aéronef comportant des capteurs pour la détection de mobiles environnants et des capteurs météo pour la détection de phénomènes météorologiques, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour :■ la détermination de paramètres caractérisant les mobiles détectés (101) à partir de données provenant des capteurs pour la détection d'aéronefs environnants,■ la détermination de paramètres caractérisant les phénomènes météorologiques détectés, (102) à partir de données météorologiques provenant des capteurs météo,■ le calcul de zones interdites et de leur évolution dans le temps (103) à partir des paramètres caractérisant les aéronefs et les phénomènes météorologiques détectés, lesdites zones définissant un espace où l'aéronef ne peut pas voler,■ le calcul de zones atteignables par l'aéronef et de leur évolution dans le temps (104) à partir de la position de l'aéronef, de données décrivant des zones réglementées interdites à la navigation, d'un modèle numérique de terrain, d'une liste d'obstacles et des zones interdites calculées,■ la sélection d'un point de rejointe du plan de vol initial (105) situé dans une zone atteignable,■ le calcul d'un plan de vol de rejointe vers le point de rejointe sélectionné (106).
- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calcul du plan de vol de rejointe est itéré à intervalles réguliers, un plan de vol étant évalué en fonction d'un critère de qualité et en ce qu'un plan de vol de rejointe calculé à une itération donnée, dit nouveau plan de vol, devient le plan de vol suivi par l'aéronef si un plan de vol de rejointe, calculé à une itération précédente et suivi par l'aéronef, dit plan de vol courant, présente une évaluation, au sens du critère de qualité, dont la différence avec l'évaluation du nouveau plan de vol calculé est supérieure à un seuil donné.
- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le calcul de zones atteignables comprend une estimation des distances des points dans une carte obtenue par projection sur un plan horizontal d'une représentation 3D d'un espace d'évolution par un maillage de cubes élémentaires associés à des niveaux de danger et repérés par une altitude, une latitude, une longitude et une date, ladite estimation consistant à appliquer une transformée de distance, les cubes associés à des niveaux de danger supérieurs à une valeur admissible Nl repérant les zones interdites pour l'aéronef; ladite transformée de distance estimant les distances des différents points de l'image par rapport à un point source représentant la position de l'aéronef en appliquant, par balayage, un masque aux différents points de l'image ; une valeur de distance initiale déterminée étant affectée, en début de balayage, à tous les points de l'image sauf au point source, origine des mesures de distance, auquel est affectée une valeur de distance nulle.
- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'estimation de distance du point source à un point considéré Pi,j, dit point but, étant placé dans une case déterminée du masque, consiste pour chaque point voisin PV entrant dans les cases du masque et dont la distance ayant déjà été estimée au cours du même balayage à :■ lire la distance estimée DV du point voisin PV (étape 90),■ lire un coefficient CXY du masque correspondant à la case occupée par le point voisin PV(étape 91),■ calculer une distance propagée DP correspondant à la somme de la distance estimée DV du point voisin PV et du coefficient CXY affecté à la case du masque occupée par le point voisin PV :
DP=DV+CXY (étape 92),■ calculer une altitude prévisible AP de l'aéronef après franchissement de la distance DP (étape 93),■ calculer une date propagée Tp à la position après franchissement de la distance DP (étape 94)■ lire un niveau de danger Ni,j,Ap,Tp prévisible du point but Pi,j dans la représentation en cubes élémentaires de l'espace aérien à l'altitude prévisible AP et à date propagée Tp (étape 95),■ comparer le niveau de danger prévisible Ni,j,Ap,Tp à une valeur limite autorisée Nl pour le vol, augmentée d'une marge de sécurité Δ (étape 96),■ éliminer la distance propagée DP si le niveau de danger prévisible Ni,j,AP,Tp est supérieur à celui admissible pour le vol majoré par la marge de sécurité Δ (étape 97),■ si le niveau de danger prévisible Ni,j,Ap,Tp majoré par la marge de sécurité Δ, est inférieur à la limite Nl fixée pour le vol, lire la distance Di,j déjà affectée au point but considéré Pi,j (étape 98) et la comparer à la distance propagée DP (étape 99),■ éliminer la distance propagée DP si elle est supérieure ou égale à la distance Di,j déjà affectée au point but considéré Pi,j, et■ remplacer la distance Di,j déjà affectée au point but considéré Pi,j, par la distance propagée DP si cette dernière est inférieure (étape 900).■ les cubes élémentaires présentant une distance inférieure à la plus grande distance mesurable sur l'image à la fin du balayage, étant désignés zone atteignables. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sélection du point de rejointe comprend le calcul d'une note C pour des points du plan de vol initial située dans une zone atteignable, le point de rejointe du plan de vol initial sélectionné étant celui obtenant la meilleure note C, ladite note étant calculée selon la relation suivante :
où Ci est une note attribuée selon un critère d'évaluation i, et αi est une valeur associée au critère d'évaluation i et reflétant son importance, i étant une valeur comprise entre 1 et 5. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les paramètres caractérisant les mobiles détectés comprennent une vitesse, une position et un plan de vol futur.
- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la zone interdite associée à un mobile caractérisé uniquement par sa position est définie par une succession de cercles concentriques avec des rayons (402),(403) obéissant à une loi croissante en fonction du temps et dont le centre est la position (401) dudit mobile.
- Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la zone interdite associée à un mobile caractérisé par sa position et par son vecteur vitesse est définie par une succession de cylindres, dont les centres correspondent à la position prédite dudit mobile à partir dudit vecteur vitesse, lesdits centres étant espacés d'un intervalle de temps p régulier, les rayons des cylindres successifs obéissant à une loi croissante en fonction du temps et respectant la relation suivante :
où p est l'intervalle de temps séparant les centres de deux cylindres successifs, ri et ri+1 représentent les rayons de deux cylindres successifs. - Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la zone interdite associée à un mobile caractérisé par sa position et par son plan de vol futur est définie par un tube enveloppant le plan de vol.
- Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la zone interdite associée à un mobile caractérisé par sa position et par son plan de vol futur est définie par un parallélépipède rectangle enveloppant le plan de vol.
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