FR2877721A1

FR2877721A1 - Dispositif de representation cartographique des vitesses verticales minimales

Info

Publication number: FR2877721A1
Application number: FR0411986A
Authority: FR
Inventors: Elias Bitar; Nicolas Marty
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2006-05-12
Anticipated expiration: 2024-11-10
Also published as: WO2006051031A1; US20080004801A1; US7433781B2; FR2877721B1

Abstract

Ce dispositif fournit une carte d'aide à la navigation à basse altitude représentant la région survolée avec des points montrés en fausses couleurs et/ou textures ou symboles correspondant aux vitesses verticales nécessaires à leur survol.

Description

2877721 1

DISPOSITIF DE REPRESENTATION CARTOGRAPHIQUE DES VITESSES

VERTICALES MINIMALES

La présente invention est relative à l'aide à la navigation à basse altitude pour aéronef. Elle concerne plus précisément les équipements d'aide à la navigation embarqués à bord d'aéronef, fournissant des cartes de navigation qui sont destinées à être affichées dans le cockpit d'un aéronef et signalent les risques de collision avec le sol.

1 o Les cartes aéronautiques de navigation signalant les risques de collision avec le sol sont, en général, constituées d'une image synthétique de la région survolée s'apparentant à une carte à courbes de niveau dans laquelle le relief survolé est montré par tranches superposées, affectées de fausses couleurs et/ou de différentes textures et/ou symboles leur donnant une apparence d'autant plus alertante que le risque de collision est grand. Certaines cartes, plus fouillées, font également apparaître le relief en arrière plan. Leur élaboration implique une estimation du risque de collision sol présenté par chaque point du relief de la région survolée représentée.

L'estimation du risque de collision sol présenté par chaque point du relief de la région survolée représentée peut être faite par une simple comparaison des élévations des points de la région survolée avec une altitude de référence qui peut être l'altitude courante de l'aéronef ou une altitude prévisible à court ou moyen terme pour l'aéronef. La carte affichée montre alors le relief au moyen de coupes de niveau échelonnées et référencées par rapport à cette altitude de référence.

L'estimation du risque de collision sol présenté par chaque point représenté de la région survolée peut également se faire en recherchant si son survol est à portée de l'aéronef compte tenu d'un profil vertical de vol imposé c'est-à-dire s'il existe un trajet praticable évitant les zones interdites, respectant le profil vertical imposé et une hauteur de sécurité par rapport au relief survolé, et menant l'aéronef de sa position courante au point considéré. Cette recherche peut se faire implicitement au moyen d'un procédé d'estimation de distance curviligne pour mobile soumis à des contraintes statiques et dynamiques de parcours tel que celui décrit par la demanderesse dans la demande de brevet français déposée le 26/9/2003 sous le n 0311320.

2877721 2 Les cartes aéronautiques de navigation actuellement connues signalant les risques de collision sol présentent l'inconvénient d'affecter à des zones de la région survolée des ampleurs de risque de collision sol: forte, moyenne, faible, sans relation directe et intuitive pour le pilote avec une consigne de vitesse verticale.

La présente invention a pour but remédier à cet inconvénient en assimilant directement les risques de collision sol en un point d'une région survolée avec la vitesse verticale nécessaire pour passer au- dessus en respectant une hauteur de survol de sécurité.

Elle a pour objet un dispositif de représentation cartographique des vitesses verticales minimales pour aéronef élaborant une carte de navigation à partir des éléments d'une base de données d'élévations du terrain appartenant à une même région d'évolution, remarquable en ce qu'il comporte: des moyens d'élaboration, sur la région d'évolution, de plusieurs cartes de distance curviligne répertoriant les longueurs des plus courts trajets menant de la position courante de l'aéronef aux différents points de la région d'évolution tout en respectant des profils verticaux de vol associés à différentes vitesses verticales pour l'aéronef, des moyens de combinaison, sur une même carte finale, de l'ensemble des cartes de distance curviligne obtenues, sélectionnant pour un point de la carte finale, le point correspondant géographiquement dans les différentes cartes de distance curviligne, affecté de la plus faible estimation de distance curviligne, et - des moyens d'affichage des points sélectionnés faisant ressortir, pour chaque point sélectionné, la vitesse verticale associée au profil vertical de vol respecté par sa carte de distance curviligne d'origine.

Avantageusement, chaque carte de distance curviligne est élaborée au moyen d'une transformée de distance par propagation contrainte au respect d'un profil vertical de vol déterminé associé à une valeur donnée de vitesse verticale pour l'aéronef.

2877721 3 Avantageusement, chaque carte de distance curviligne est élaborée au moyen d'une transformée de distance par propagation à masque de chanfrein, contrainte au respect d'un profil vertical de vol déterminé associé à une valeur donnée de vitesse verticale pour l'aéronef.

Les profils verticaux de vol considérés lors de l'élaboration des cartes de distance curviligne comportent deux parties: une première partie de vol avec une durée fixe et une valeur donnée de vitesse verticale suivie d'une deuxième partie de vol à l'horizontal.

Avantageusement, la première partie d'un profil vertical de vol considéré lors de l'élaboration d'une carte de distance curviligne correspond à une valeur déterminée de vitesse verticale absolue indépendante de la vitesse verticale courante de l'aéronef.

Avantageusement, la première partie d'un profil vertical de vol considéré lors de l'élaboration d'une carte de distance curviligne correspond à une valeur déterminée de vitesse verticale liée à la vitesse verticale courante de l'aéronef.

Avantageusement, les profils verticaux de vol considérés lors de l'élaboration des cartes de distance curviligne sont associés à des vitesses verticales de vol séparées par un incrément de 500 ft/min.

Avantageusement, les profils verticaux de vol considérés lors de l'élaboration des cartes de distance curviligne sont associés à des vitesses verticales de vol séparées par un incrément de 500 ft/min avec un majorant lié aux performances de l'aéronef.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description ci-après, d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. cette description sera faite en regard du dessin dans lequel: une figure 1 représente un exemple de carte de distance curviligne couvrant une zone d'évolution et ayant la position courante de l'aéronef comme origine des mesures de distance, une figure 2 représente un exemple de masque de chanfrein utilisable par une transformée de distance par propagation, des figures 3a et 3b montrent les cellules du masque de chanfrein illustré à la figure 2, qui sont utilisées dans une passe de balayage selon l'ordre lexicographique et selon l'ordre lexicographique inverse, une figure 4 montrent des profils verticaux de vol adoptés comme contrainte dynamique pour une transformée de distance par propagation lors de l'élaboration de carte de distance curviligne, une figure 5 montre une image de synthèse engendrée, par un dispositif d'aide à la navigation selon l'invention, à partir de cartes de distance curviligne contraintes par différents profils verticaux de vol prenant en compte diverses vitesses verticales, une figure 6 montre, en coupe verticale, la combinaison de cartes de distance curviligne mises à contribution dans l'élaboration de l'image de synthèse de la figure 5, et une figure 7 représente un schéma de dispositif d'aide à la navigation selon l'invention.

Le dispositif d'aide à la navigation qui va être décrit élabore une carte de la région survolée sous la forme d'une image de synthèse donnant à chaque point de la région survolée une apparence dépendant de la vitesse verticale minimale nécessaire à l'aéronef pour parvenir à le survoler depuis sa position courante en respectant sur son parcours, une marge verticale de sécurité.

L'élaboration de la carte commence, avant toute chose, par la délimitation, à la surface du globe terrestre, d'une zone d'évolution de l'aéronef. L'étendue et l'orientation de cette zone d'évolution découlent d'une part, d'informations concernant la position instantanée de l'aéronef ainsi que le module et la direction de son vecteur vitesse instantanée donnés par les instruments du bord et, d'autre part, d'instructions données par l'équipage de l'aéronef.

La cartographie de la zone du globe terrestre sélectionnée met à contribution des estimations des distances curvilignes séparant les points de la zone sélectionnée de la position courante de l'aéronef faites sous différentes hypothèses de vitesse verticale. Ces estimations de distances curvilignes se font par application de transformées de distance par propagation aux points d'une image de travail tirée d'une base de données 10 15 2877721 5 d'élévations du terrain et de zones réglementairement interdites de survol, embarquée ou consultable depuis l'aéronef. L'image est construite à partir d'une sélection, dans la base de données, des points appartenant à la zone d'évolution retenue, et de l'ordonnancement des points sélectionnés selon une grille de localisation qui est soit: une grille régulière en distance, alignée sur les méridiens et parallèles, - une grille régulière en distance alignée sur le cap de l'aéronef, - une grille régulière en distance alignée sur la route de l'aéronef, o - une grille régulière en angulaire, alignée sur les méridiens et parallèles, une grille régulière en angulaire alignée sur le cap de l'aéronef, une grille régulière en angulaire alignée sur la route de l'aéronef. une représentation polaire (radiale) centrée sur l'aéronef et son cap, une représentation polaire (radiale) centrée sur l'aéronef et sa route.

Dans la suite de la description, on utilise une grille de localisation régulière en distance, alignée sur les méridiens et parallèles, et définie par ses coins nord-ouest (NOLAT et NOLoN)et sud-est (SE,_AT SELoN) , avec pour résolution angulaire, RESLAT sur l'axe des latitudes et RESLoN sur l'axe des longitudes.

Dans les figures, les proportions entre les mailles de la grille de localisation et les surfaces des différents types de région à risque ne sont pas respectées en vue d'améliorer la lisibilité.

La figure 1 donne un exemple de carte de distance curviligne établie pour l'aide à la navigation d'un aéronef ayant un profil vertical de vol imposé à partir d'une image de travail comportant au départ, une zone à survol interdit 10 repérée par un marquage des cellules du maillage de la grille de localisation lui appartenant en totalité ou en partie, prenant une valeur infinie.

Cette carte de distance curviligne peut être établie au moyen d'une transformée de distance par propagation ou transformée de distance à masque de chanfrein, comme cela a été décrit par la demanderesse dans la demande de brevet français déposée sous le n 03 11320 le 26/9/2003 et 2877721 6 dans la demande de brevet français déposée sous le n 04 02870 le 19/3/2004.

Brièvement, les transformées de distance à masque de chanfrein sont des techniques apparues initialement en analyse d'image pour estimer des distances entre objets. Gunilla Borgefors en décrit des exemples dans son article intitulé " Distance Transformation in Digital Images." paru dans la revue: Computer Vision, Graphics and Image Processing, Vol. 34 pp. 344378 en février 1986.

La distance d'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, et 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 2, 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 de proximité non nulles et reprenant la disposition des pixels du voisinage d'un pixel supposé occuper la case centrale. La valeur de distance de proximité 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 de proximité se répartissent en cercles concentriques. Un premier cercle de quatre cases correspondant aux quatre pixels de premier rang, qui sont les plus proches du pixel de la case centrale, soit sur la même ligne, soit sur la même colonne, sont affectées d'une valeur de distance de proximité D1. Un deuxième cercle de quatre cases correspondant aux quatre pixels de deuxième rang, qui sont pixels les plus proches du pixel de la case centrale placés sur les diagonales, sont affectées d'une valeur de distance de proximité D2. Un troisième cercle de huit cases correspondant aux huit pixels de troisième rang, qui sont les plus proches du pixel de la case centrale tout en restant en dehors de la ligne, de la colonne et des diagonales occupées par le pixel de la case centrale, sont affectées d'une valeur de distance de proximité 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 de proximité 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. Il est habituel de s'arrêter à trois premiers cercles comme pour le masque de chanfrein montré à la figure 3.

Les valeurs des distances de proximité Dl, D2, D3 qui correspondent à des distances euclidiennes sont exprimées dans une échelle dont le facteur multiplicatif autorise l'emploi de nombres entiers au prix d'une certaine approximation. C'est ainsi que G. Borgefors adopte une échelle correspondant à un facteur multiplicatif 3 ou 5. Dans le cas d'un masque de chanfrein retenant les deux premiers cercles de valeurs de distance de proximité, donc de dimensions 3x3, G. Borgefors donne, à la première distance de proximité Dl qui correspond à un échelon en abscisse ou en ordonnée et également au facteur multiplicatif d'échelle, la valeur 3 et, à la deuxième distance de proximité qui correspond à la racine de la somme des carrés des échelons en abscisse et en ordonnée Jx2 + y2, la valeur 4. Dans le cas d'un masque de chanfrein retenant les trois premiers cercles, donc de dimensions 5x5, elle donne, à la distance Dl qui correspond au facteur multiplicatif d'échelle, la valeur 5, à la distance D2, la valeur 7 qui est 3o une approximation de 5,12, et à la distance D3 la valeur 11 qui est une approximation de 5-N/ . 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.

2877721 8 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 ou des pixels source qui se voient 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 1 o 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 but 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 de proximité 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.

Au niveau d'un pixel en analyse par le masque de chanfrein, la recherche progressive des plus courts trajets possibles partant d'un pixel source et allant aux différents pixels but de l'image donne lieu à un phénomène de propagation en directions des pixels qui sont les voisins les plus proches du pixel en analyse et dont les distances sont répertoriées dans le masque de chanfrein. Dans le cas d'une répartition régulière des pixels de l'image, les directions des plus proches voisins d'un pixel ne variant pas sont 2877721 9 considérées comme des axes de propagation de la transformée de distance à masque de chanfrein.

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 analysé 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.

L'analyse de l'image au moyen du masque de chanfrein peut se faire selon une méthode parallèle ou une méthode séquentielle. Pour la méthode parallèle, on considère les propagations de distance depuis tous les points du masque que l'on fait passer sur la totalité de l'image en plusieurs balayages jusqu'à ce qu'il ne se produise plus de changement dans les estimations de distance. Pour la méthode séquentielle, on ne considère les propagations de distance que depuis la moitié des points du masque. On fait passer la moitié supérieure du masque sur tous les points de l'image par un balayage suivant l'ordre lexicographique puis la moitié inférieure du masque sur tous les points de l'image selon l'ordre lexicographique inverse.

La figure 3a montre, dans le cas de la méthode séquentielle et 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 la figure 2 utilisées pour répertorier les trajets allant d'un pixel but placé sur la case centrale (case indexée par 0) au pixel source en 2877721 10 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 3b montre, dans le cas de la méthode séquentielle et 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 la figure 2 utilisées pour répertorier les trajets allant d'un pixel o but placé sur 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 la figure 4a. Elles sont également au nombre de huit mais disposées dans la partie inférieure droite du masque de chanfrein. II 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 donnée d'élévations 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 élévations des points du maillage de la base de données d'élévations 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'élévations du terrain appartenant à la carte, c'est-à-dire, des valeurs d'élévation 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.

Pour une navigation terrain de mobiles tels que des robots, la transformée de distance à masque de chanfrein est utilisée pour estimer des distances curvilignes tenant compte de zones infranchissables en raison de leurs configurations accidentées ou d'une interdiction d'origine réglementaire.

2877721 11 Pour ce faire, un attribut de zone interdite peut être associé aux éléments de la base de données d'élévations du terrain figurant dans la carte. II signale, lorsqu'il est activé, une zone infranchissable ou interdite et inhibe toute mise à jour autre qu'une initialisation, de l'estimation de distance faite par la transformée de distance à masque de chanfrein.

Dans le cas d'un aéronef auquel un profil vertical de vol est imposé, la configuration des zones infranchissables évolue en fonction de l'altitude résultant du suivi du profil vertical de vol. Lors de l'élaboration d'une carte de distance curviligne couvrant la région survolée, cela se traduit par le io fait que la transformée de distance par propagation propage sur les points de l'image constituée par des éléments de la base de données d'élévations du terrain, à la fois, l'altitude que prendrait en ce point l'aéronef après avoir parcouru un trajet de rejointe de longueur minimale en respectant son profil vertical de vol, dite altitude propagée, et une mesure de distance depuis l'aéronef dite distance propagée et par le fait que la distance propagée en un point n'est prise en compte pour une estimation de distance que si l'altitude propagée associée est supérieure à l'élévation du point considéré figurant dans la base de données. En final, les points appartenant à des zones infranchissables avec le profil vertical de vol adopté se retrouvent avec des distances curvilignes estimées très supérieures à leurs distances à vue de l'aéronef, ce qui permet de les distinguer rapidement des autres points de la zone sélectionnée du globe terrestre.

Comme on peut le voir sur la figure 1, l'application, sous contrainte dynamique, de la transformée de distance à masque de chanfrein n'a pas permis de trouver de trajet convenable joignant la position courante S de l'aéronef à certains points de la région survolée qui se retrouvent avec une estimation de distance infinie, soit parce qu'ils appartiennent à une zone 10 sur laquelle la propagation a été empêchée par la présence d'un attribut de zone interdite signalant une interdiction de franchissement d'origine réglementaire, soit parce que la propagation a échoué dans sa recherche de trajets respectant le profil vertical de vol imposé. Sur d'autres points d'une zone 11, l'application, sous contraintes statique et dynamique, de la transformée de distance à masque de chanfrein a aboutit à des estimations de distance curviligne nettement supérieure aux distances euclidiennes mesurées en lignes droites montrant que les distances curvilignes ont été 2877721 12 mesurées sur des trajets de contournement. Sur la bordure 12 de la zone 11 tournée vers la position courante S de l'aéronef, il apparaît des écarts importants entre les estimations de distance curviligne pour des points voisins signalant la présence d'un relief (falaise) dangereux car 5 infranchissable par un trajet direct.

Des cartes de distance curviligne analogues à celle de la figure 1 sont élaborées pour la même région de survol mais avec des profils verticaux de vol correspondant à différentes vitesses verticales. Comme montré à la figure 4, ces différents profils verticaux de vol présentent, pour rester dans le cadre d'un vol à basse altitude où les vitesses verticales positives ou négatives ne peuvent être maintenues très longtemps, une première partie 15 où l'aéronef 1 adopte une certaine valeur de vitesse verticale pendant un temps dit "délai d'anticipation" Ta, suivie d'une deuxième partie 20 de vol à plat où l'aéronef 1 adopte une vitesse verticale nulle.

Pour les applications où une remise à plat n'est pas envisagée (panne moteur, vol à basse altitude, suivi de terrain, etc.) le délai d'anticipation Ta peut être très grand, voir infini.

Les profils verticaux de vol adoptés peuvent être des profils verticaux absolus définis à partir de la position courante de l'aéronef et de valeurs de vitesse verticale indépendantes de la vitesse verticale courante de l'aéronef, par exemple des valeurs de 500 ft/min, 1000 ft/min, etc.. Ils peuvent aussi être des profils verticaux relatifs définis à partir de la position courante et de la vitesse verticale courante de l'aéronef, les valeurs de vitesse verticale adoptées lors de leurs définitions étant des valeurs relatives par rapport à la vitesse verticale courante de l'aéronef, par exemple 500 ft/min au-dessus de la vitesse verticale courante de l'aéronef, 1000 ft/min au-dessus de la vitesse courante de l'aéronef, etc..

Les profils verticaux de vol adoptés sont avantageusement définis par incrément de 500 ft/min, avec un majorant lié aux performances de montéede l'aéronef obtenues par configuration ou extraites d'une base de données de performances de l'aéronef.

Les différentes cartes de distance curviligne élaborées pour la région de survol représentée et les différents profils de vol correspondant aux différentes vitesses verticales sont ensuite combinées en une seule carte de 2877721 13 la région de survol représentée. Cette combinaison consiste, pour chaque point de la carte finale: à sélectionner, dans chaque carte de distance curviligne le point correspondant géographiquement au point considéré, - à choisir parmi l'ensemble des points sélectionnés qui sont en nombre égal à celui des cartes de distance curviligne, le point affecté de l'estimation de distance curviligne la plus faible, avec une préférence, en cas de plusieurs estimations de distance identiques, pour la carte de distance curviligne associée au profil vertical de vol 1 o ayant la plus forte vitesse verticale de descente, et à donner au point choisi une apparence faisant ressortir sa carte de distance curviligne d'appartenance et donc la vitesse verticale correspondant à sa carte de distance curviligne d'appartenance.

La figure 5 montre la carte finale obtenue, par combinaison de quatre cartes de distance curviligne élaborées sur une même zone de survol pour quatre profils verticaux de vol correspondant, comme montré sur la coupe verticale de la figure 6, à quatre valeurs de vitesse verticale de vol. Dans ces figures 5 et 6, une texture particulière représentative des vitesses verticales associées aux profils verticaux de vol correspondant aux cartes de distance curviligne, est affectée à chaque carte de distance curviligne et à leurs points retenus dans la carte finale.

La carte finale obtenue est un support visuel informant l'équipage d'un aéronef, des contraintes de vitesse verticale associées au survol de chaque point de sa zone d'évolution. Elle facilite à l'équipage le vol à basse altitude en l'informant des changements de pente nécessaires le long de la trajectoire choisie pour un survol en sécurité du relief.

Lorsque le délai d'anticipation Ta a une valeur très grande ou infinie, la carte finale indique à l'équipage de l'aéronef les parties de sa zone d'évolution atteignables pour un ensemble de vitesses verticales données.

La carte finale peut être exploitée en combinaison avec une carte de risque de collision avec le sol fournie par un système de prévention des risques de collision avec le sol de type TAWS (acronyme tiré de l'expression anglo-saxonne: "Terrain Awarness and Warning System") pour réaliser une même fonction de surveillance avec deux principes de calcul différents. La 2877721 14 corrélation des résultats permet de réduire les probabilités de fausses alerte et les alertes manquées.

La figure 7 montre un dispositif d'aide à la navigation dans son environnement fonctionnel à bord d'un aéronef. Le dispositif d'aide à la navigation se compose essentiellement d'un calculateur 30 associé à une base de données d'élévations du terrain et de zones interdites de survol 31 et à un dispositif d'affichage visuel 33. La base de données d'élévations du terrain et de zones interdites de survol 31 est représentée comme étant embarquée à bord de l'aéronef mais elle peut tout aussi bien être placée au sol et accessible de l'aéronef par radiotransmission. Le calculateur 30 peut être un calculateur spécifique à l'élaboration et l'affichage d'une carte de navigation à basse altitude montrant la zone d'évolution de l'aéronef ou un calculateur partagé avec d'autres tâches comme la gestion du vol ou le pilote automatique. II reçoit des équipements de navigation 32 de l'aéronef, les principaux paramètres de vol dont la position de l'aéronef en latitude, longitude et altitude, et la direction et l'amplitude de son vecteur vitesse qui lui permettent de déterminer à chaque instant la position à la surface du globe terrestre, l'orientation et les dimensions d'une zone d'évolution à afficher. En possession de l'orientation et des dimensions de la zone d'évolution à afficher, il extrait de la base de données d'élévations du terrain et des zones interdites de survol 31, une grille de localisation cartographiant la zone d'évolution sélectionnée et place sur cette grille les contours des zones interdites de survol. II procède ensuite à l'élaboration de différentes carte de distance curviligne correspondant à des profils verticaux de vol associés à différentes vitesses verticales. Puis il combine ces cartes de distance curviligne en une carte finale montrant les points de la zone d'évolution à afficher affectés de fausses couleurs et/ou de différentes textures et/ou symboles correspondant à des valeurs de vitesse verticale nécessaires à leur survol et affiche cette carte finale sur un écran 33 du 3o cockpit, par exemple l'écran de navigation ND.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de représentation cartographique des vitesses verticales minimales pour aéronef élaborant une carte de navigation à partir des éléments d'une base de données d'élévations du terrain appartenant à une même région d'évolution, caractérisé en ce qu'il comporte: des moyens d'élaboration, sur la région d'évolution, de plusieurs cartes de distance curviligne répertoriant les longueurs des plus io courts trajets menant de la position courante de l'aéronef aux différents points de la région d'évolution tout en respectant des profils verticaux de vol associés à différentes vitesses verticales pour l'aéronef, des moyens de combinaison, sur une même carte finale, de l'ensemble des cartes de distance curviligne obtenues, sélectionnant pour chaque point de la carte finale, le point lui correspondant géographiquement dans les différentes cartes de distance curviligne affecté de la plus faible estimation de distance curviligne, et des moyens d'affichage des points sélectionnés faisant ressortir, pour chaque point sélectionné, la vitesse verticale associée au profil vertical de vol respecté par sa carte de distance curviligne d'origine.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'élaboration de carte de distance curviligne mettent en oeuvre, pour l'élaboration de chaque carte de distance curviligne, une transformée de distance par propagation contrainte au respect d'un profil vertical de vol déterminé associé à une valeur déterminée de vitesse verticale pour 30 l'aéronef.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la transformée de distance par propagation contrainte est une transformée de distance par propagation à masque de chanfrein.

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4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'élaboration de carte de distance curviligne élabore une carte de distance curviligne en respectant un profil vertical de vol à deux parties: une première partie de vol (15) depuis la position courante de l'aéronef avec une durée fixe et une valeur déterminée de vitesse verticale suivie d'une deuxième partie de vol à l'horizontal (20).

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'élaboration de carte de distance curviligne élabore une carte de distance curviligne en respectant un profil vertical de vol dont la première partie (15) correspond à une valeur déterminée de vitesse verticale absolue indépendante de la vitesse verticale courante de l'aéronef.

6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'élaboration de carte de distance curviligne élabore une carte de distance curviligne en respectant un profil vertical de vol dont la première partie (15) correspond à une valeur déterminée de vitesse verticale liée à la vitesse verticale courante de l'aéronef.

7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'élaboration de carte de distance curviligne élaborent des cartes de distance curviligne respectant des profils verticaux de vol associés à des vitesses verticales de vol séparées par un incrément de 500 ft/min.

8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'élaboration de carte de distance curviligne élaborent des cartes de distance curviligne respectant des profils verticaux de vol associés à des vitesses verticales de vol séparées par un incrément de 500 ft/min avec un majorant lié aux performances de montée de l'aéronef.