FR2983619A1 - Procede, dispositif et systeme pour garantir un espacement temporel entre un aeronef et au moins un trafic cible - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet un procédé pour garantir un espacement temporel (ASG) entre un aéronef (200, 300) et au moins un trafic cible (204, 304), ledit espacement (ASG) devant être garanti au plus tard en un point du plan de vol appelé point d'interception (203, 303), l'aéronef (200, 300) suivant un plan de vol courant. La faisabilité de garantir à une date Tcour l'espacement (ASG) en régulant la vitesse de l'aéronef (200, 300) tout en maintenant le plan de vol courant est vérifiée en une première étape de détermination de deux profils de vitesse Tmin(X), Tmax(X) et garantissant l'espacement (ASG) à une date ETAreq associée au point d'interception, un profil de vitesse étant composé de points indexés par une date (T) et un indice_de position (X), les deux profils de vitesse Tmin(X), Tmax(X) étant déterminés en prenant en compte respectivement la vitesse minimum et la vitesse maximum atteignables par l'aéronef (200, 300), en une seconde étape vérifiant si la date Tcour est comprise dans un intervalle de faisabilité (205, 305) dont les deux bornes Bmin, Bmax sont respectivement égales aux valeurs que prennent les deux profils de vitesses Tmin(X) et Tmax(X) pour la position Xcour de l'aéronef à la date Tcour, la faisabilité étant vérifiée dans ce cas, et en une troisième étape modifiant le plan de vol courant lorsque la faisabilité n'est pas vérifiée, une trajectoire latérale entre la position courante Xcour de l'aéronef (200, 300) et le point d'interception (203, 303) étant dans ce cas mise en oeuvre de manière à ce que l'espacement (ASG) puisse être atteint par régulation de la vitesse.

Description

Procédé, dispositif et système pour garantir un espacement temporel entre un aéronef et au moins un trafic cible L'invention concerne un procédé, un dispositif et un système pour garantir un espacement temporel entre un aéronef et au moins un trafic cible. Elle s'applique notamment aux domaines de la navigation et des systèmes de surveillance pour aéronefs. Les systèmes de surveillance coopératifs permettent notamment de déterminer la position d'une pluralité d'aéronefs en s'appuyant sur des systèmes de positionnement par satellite comme par exemple les systèmes Galileo, GPS ou GLONASS. Ces systèmes peuvent fonctionner en mode diffusion ou en mode connecté. Un exemple de système fonctionnant en mode diffusion est le système ADS-B, acronyme venant de l'expression anglo-saxonne « Automatic Dependant Surveillance - Broadcast ». Dans ce type de système, les aéronefs sont équipés de transpondeurs. Ils estiment leurs positions et la transmette régulièrement avec d'autres informations à d'autres aéronefs ou à des stations au sol. Si certains aéronefs ne sont pas équipés de transpondeurs, le service TIS-B, acronyme venant de l'expression anglo-saxonne « Traffic Informations Services-Broadcast », permet d'envoyer des informations notamment détectés à l'aide de radar sols aux différents aéronefs. Les systèmes de surveillance coopératifs peuvent être utilisés notamment pour mettre en oeuvre des équipements permettant d'éviter les collisions entre aéronefs et sont désignés habituellement par l'acronyme TCAS venant de l'expression anglo-saxonne « Traffic Collision Avoidance System ». Lorsque deux aéronefs sont proches l'un par rapport à l'autre, le TCAS informe le pilote du premier aéronef de la proximité d'un second aéronef. Une manoeuvre dite d'espacement peut alors être mise en oeuvre. Ces moyens appartiennent généralement à la catégorie des filets de sauvegarde, destinés à accroître la sécurité aérienne en assurant une fonction de surveillance et des manoeuvres d'urgence, totalement indépendantes de la navigation.

Une autre utilisation des moyens de surveillance coopératifs commence à apparaître, intégrée cette fois aux fonctions de navigation, pour améliorer la navigation aérienne, fluidifier le trafic, et maintenir ou accroître la sécurité aérienne dans un contexte de trafic en constante augmentation. La gestion de l'espacement et de la séparation par rapport au trafic environnant est alors déléguée à l'équipage de l'aéronef par le contrôle aérien. Les s capacités correspondantes sont intégrées dans les moyens de navigation embarqués qui intègrent les contraintes d'espacement et de séparation dans leurs capacités de manoeuvre. Plusieurs types de manoeuvres d'espacement peuvent alors être considérés. Elles reposent habituellement sur un calcul de vitesse par un 10 équipement Gestionnaire de Trafic, couplé ou non à l'équipement TCAS de surveillance du trafic, et s'appuie sur des mesures de position et de vitesse sol ainsi que sur des indications de temps et de longueur de trajectoire fournies par le système de navigation FMS, acronyme venant de l'expression anglo-saxonne « Flight Management System ». Une trajectoire latérale, c'est- 15 à-dire une trajectoire visant à modifier la distance de parcours entre deux points du plan de vol, peut aussi être déterminée par le FMS, et sa prise en compte dans le calcul de vitesses se fait essentiellement par un calcul de distance le long de ladite trajectoire. Lorsqu'une manoeuvre d'espacement est demandée par le 20 contrôle aérien et doit être acceptée par l'équipage de l'aéronef, il convient de déterminer sa faisabilité, c'est-à-dire de déterminer si celle-ci peut être mise en oeuvre en pratique. Cette estimation de faisabilité ainsi que la robustesse de son exécution se heurtent à plusieurs limitations. Tout d'abord, les performances de l'aéronef ne sont connues au mieux que par 25 l'enveloppe de vol théorique en termes de vitesses minimales et maximales. Ensuite, l'impact du vent sur la tenue de la vitesse n'est pas pris en compte ou que de manière imparfaite car une bonne prise en compte requiert la mesure du vent mais aussi sa projection sur la trajectoire latérale. Enfin, la tenue de la vitesse est fortement couplée au profil vertical, c'est-à-dire à 30 l'évolution de l'altitude le long de la trajectoire, or le profil vertical limite les capacités d'accélération et de décélération ainsi que la vitesse minimale volable le long de ce profil. De ce fait, l'estimation de faisabilité d'une manoeuvre d'espacement en vitesse ou d'une trajectoire latérale est nécessairement simplifiée, et ne rend pas compte des différents facteurs qui 35 peuvent perturber la manoeuvre d'espacement. De plus l'exécution de la manoeuvre repose sur un calcul de vitesse ne prenant pas en compte ces différentes perturbations et qui peut alors conduire à l'échec de la manoeuvre. Une anticipation de ces facteurs, puis une surveillance de la faisabilité au long de l'exécution sont donc nécessaires.

Un but de l'invention est notamment de pallier les inconvénients précités. A cet effet l'invention a pour objet un procédé pour garantir un espacement temporel entre un aéronef et au moins un trafic cible, ledit espacement devant être garanti au plus tard en un point du plan de vol appelé point d'interception, l'aéronef suivant un plan de vol courant, la faisabilité de garantir à une date Tcour l'espacement en régulant la vitesse de l'aéronef tout en maintenant le plan de vol courant étant vérifiée en : - une étape de détermination de deux profils de vitesse Tmin(X), Tmax(X) et garantissant l'espacement à une date ETAreq associée au point d'interception, un profil de vitesse étant composé de points indexés par une date T et un indice de position X, les deux profils de vitesse Tmin(X), Tmax(X) étant déterminés en prenant en compte respectivement la vitesse minimum et la vitesse maximum atteignables par l'aéronef, - une étape vérifiant si la date Tcour est comprise dans un intervalle de faisabilité dont les deux bornes Bmin, Bmax sont respectivement égales aux valeurs que prennent les deux profils de vitesses Tmin(X) et Tmax(X) pour la position Xcour de l'aéronef à la date Tcour, la faisabilité étant vérifiée dans ce cas, - une étape modifiant le plan de vol courant lorsque la faisabilité n'est pas vérifiée, une trajectoire latérale entre la position courante Xcour de l'aéronef et le point d'interception étant dans ce cas mise en oeuvre de manière à ce que l'espacement puisse être atteint par régulation de la vitesse. Dans un mode de réalisation une étape acquiert la distance D entre le trafic cible et le point d'interception, la date de passage souhaitée ETAreq de l'aéronef en ce point étant ensuite déduite de cette distance de 35 manière à ce que le retard ASG soit garanti à la date ETAreq. ASG est un acronyme venant de l'expression anglo-saxonne « Assigned Spacing Goal » et désignant l'espacement requis. La distance D est estimée, par exemple, sur la base d'informations mémorisées relatives à la trajectoire du trafic cible et/ou sur la base de 5 prédictions de la trajectoire du trafic cible. La distance D est estimée en prenant par exemple l'hypothèse que le trafic cible vole en direct vers le point d'interception. Le trafic cible transmet par exemple régulièrement une estimation de la distance D à l'aéronef. 10 Dans un mode de réalisation, une étape détermine de quelle longueur 8D la trajectoire mémorisée dans le plan de vol courant doit être modifiée. Selon un aspect de l'invention, l'écart de temps Ec entre la date courante Tcour et les bornes de l'intervalle de faisabilité est déterminé, la 15 longueur 8D étant déduite en utilisant l'expression suivante : 8D = EcNsol dans laquelle Vsol est choisie en fonction de la stratégie de 20 résolution entre : - soit la vitesse au sol courante GS(X_cour) de l'aéronef ; - soit la vitesse sol minimale courante Vmin(X_cour) de l'aéronef en ce point ; - soit la vitesse sol maximale courante Vmax(X_cour) de 25 l'aéronef en ce point. Selon un mode de réalisation, la distance 8D est augmentée en y ajoutant une marge de robustesse. La trajectoire latérale est déterminée en sélectionnant au moins un 30 point de virage de manière à ajuster la longueur de la trajectoire courante entre la position courante et le point d'interception de longueur 8D. Selon un aspect de l'invention, les vitesses minimales et maximales atteignables correspondent respectivement à la vitesse minimale autorisée et volable d'une part et la vitesse maximale autorisée et volable 35 d'autre part.

La vitesse de l'aéronef est par exemple adaptée à l'aide de consignes de vitesse, lesdites consignes étant déterminées afin d'assurer l'acquisition puis le maintien dudit espacement par rapport au trafic cible et étant envoyées au pilote automatique de l'aéronef.

L'invention a aussi pour objet un dispositif de contrôle de l'espacement temporel entre au moins un aéronef dans lequel le procédé décrit précédemment est mis en oeuvre et au moins un trafic cible. Le dispositif de contrôle peut être embarqué dans un aéronef. Alternativement, le dispositif de contrôle peut être installé dans 10 une station au sol. Ce dispositif dispose par exemple des informations de positions, vitesses, trajectoires ainsi que d'autres paramètres relatifs aux deux aéronefs. Le dispositif peut alors constituer une aide à la décision pour le contrôleur aérien, avant de demander une manoeuvre d'espacement à un aéronef. 15 L'invention a aussi pour objet un système pour garantir un espacement temporel entre au moins un aéronef et au moins un trafic cible, ledit système comprenant des moyens répartis entre ledit aéronef et une station de contrôle au sol pour mettre en oeuvre le procédé décrit précédemment. 20 Dans un mode de réalisation de ce système, la norme ADS-B est mise en oeuvre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit donnée à titre illustratif et non limitatif, faite 25 en regard des dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 présente un diagramme simplifié d'un procédé permettant à un aéronef de garantir un espacement temporel requis avec au moins un autre aéronef ; 30 la figure 2 représente un diagramme temps-distance sur lequel apparaissent pour un aéronef donné les profils à vitesse minimum Tmin(X) et à vitesse maximum Tmax(X) permettant d'atteindre un point d'interception donné ; la figure 3 représente un diagramme temps-distance dans le 35 cas d'un aéronef ne vérifiant pas un critère de faisabilité ; la figure 4 donne un exemple d'allongement de la trajectoire d'un aéronef ; la figure 5 donne un exemple de raccourcissement de la trajectoire d'un aéronef ; la figure 6 illustre graphiquement la manière dont les profils Tmin(X) et Tmax(X) peuvent être déduits des profils T_Vm i n (X) et T_Vmax(X) ; les figures 7a, 7b et 7c donnent des exemples d'affichage du procédé selon l'invention.

La figure 1 présente un diagramme simplifié d'un procédé permettant à un aéronef de garantir un espacement temporel requis avec au moins un autre aéronef. Dans la suite de la description, l'espacement requis est désigné par l'acronyme ASG venant de l'expression anglo-saxonne « Assigned Spacing Goal ». Dans cet exemple, le procédé est décrit comme étant mis en oeuvre par des équipements embarqués dans un aéronef. Cependant, le procédé peut être aussi être mis en oeuvre sur une station au sol, au profit du contrôleur qui doit déterminer et demander une manoeuvre à un aéronef.

Pour cela, les prédictions du système FMS sont utilisées dans le calcul d'une manoeuvre d'espacement, et plus précisément des prédictions de temps attendus d'arrivée T_Vmin(X) à vitesse minimum et de temps attendus d'arrivée T_Vmax(X) à vitesse maximum le long de la trajectoire de l'aéronef. Les profils T_Vmin et T_Vmax sont parfois appelés respectivement profil ETA max et profil ETA min, de l'acronyme anglais pour « Estimated Time of Arriva) ». La manoeuvre d'espacement est par exemple mise en oeuvre par un système ASAS, acronyme venant de l'expression anglo-saxonne « Airborne Separation Assistance System ». Si le procédé est mis en oeuvre dans une station au sol, un modèle BADA, acronyme venant de l'expression anglo-saxonne « Base of Aircraft Data » ou équivalent peut être utilisé. Un critère de faisabilité de la manoeuvre d'espacement est défini afin de prendre en compte la performance effective de l'aéronef ainsi que toutes les informations disponibles sur la trajectoire telles que le profil vertical et les conditions environnementales, en particulier le vent et la température. 2 9836 19 7 Le principe est de vérifier s'il est faisable de garantir l'espacement par la seule régulation de la vitesse de l'aéronef le long du plan de vol. Si cela n'est pas faisable, le procédé proposé vise à déterminer l'allongement ou le raccourcissement de la trajectoire courante afin d'assurer l'espacement 5 requis entre les aéronefs. Le procédé selon l'invention utilise notamment comme données d'entrée 105 une instruction d'espacement pouvant être accompagnée d'une demande de manoeuvre latérale. Cette instruction peut être transmise à l'avion par un contrôleur aérien ou bien déterminée par le pilote de l'aéronef. 10 En outre, les informations concernant le trafic aérien environnant ainsi que l'identification de l'aéronef par rapport auquel doit être calculé l'espacement ainsi que ses paramètres de vol sont utilisés. Dans la suite de la description, l'aéronef par rapport auquel doit être calculé l'espacement est appelé trafic cible. 15 Les informations concernant le trafic aérien environnant sont déterminées et mises à jour par un ensemble d'étapes 101 comprenant une étape de suivi 102, une étape de détermination d'hypothèse de trajectoire 103 et une étape d'estimation de temps de vol 104. L'étape de suivi 102 des aéronefs a pour objectif de maintenir une 20 estimation de l'état courant des aéronefs environnants. L'état courant d'un aéronef correspond par exemple à deux ensembles d'informations. Le premier ensemble correspond à des informations relatives à la position du ou des aéronefs à suivre comme par exemple la latitude et la longitude. Le second ensemble correspond à des informations relatives au déplacement 25 du ou des aéronefs à suivre comme par exemple la vitesse sol et le cap courant par exemple. L'altitude et la vitesse verticale peuvent également être utilisées. Les informations sur le déplacement du ou des aéronefs peuvent inclure des informations sur la route ou les prochains points de passage des aéronefs à suivre, par exemple des informations prévues dans le standard 30 ADS-B, mais pas encore exploitées. Le suivi des aéronefs 102 repose par exemple sur l'exploitation d'informations reçues du trafic aérien environnant par des moyens de communications d'aéronef à aéronef. Ce suivi est possible en s'appuyant notamment sur des systèmes tels que ADS-B , ADSR et TIS-B acronymes venant respectivement des expressions anglo- saxonnes « Automatic Dependent Surveillance-Broadcast », «Automatic Dependent Surveillance-Report » et « Traffic Information ServiceBroadcast », ou d'autres services permettant l'acquisition de données équivalentes. Sur la base des informations récoltées lors du suivi de trafic 102, il est possible de faire des hypothèses et de prédire 103 les trajectoires des aéronefs environnants. A titre d'exemple, une hypothèse peut être faite de manière simple et avec fiabilité lorsqu'un aéronef voisin est en vol direct vers un point désigné. Que ce soit à partir d'informations sur la trajectoire future du trafic cible reçues du trafic environnant ou bien du contrôle aérien, ou que ce soit à partir d'hypothèses 103 liées à la manoeuvre en cours, le temps de vol du trafic cible vers un point de référence sur sa trajectoire est estimé 104, ainsi que la distance de vol restante jusqu'au point de référence, au cours du temps.

Les étapes 102, 103, 104 sont exécutées suffisamment fréquemment pour que les estimations de temps de vol puissent être exploitées avec fiabilité, par exemple toutes les 5 secondes. Selon l'instruction présenté en entrée 105 par l'équipage ou par le contrôle aérien selon la procédure opérationnelle employée, une manoeuvre d'espacement mettant en oeuvre une trajectoire latérale_peut être requise dès le début. Un test 100 effectué sur les instructions d'entrée détermine si une telle manoeuvre est effectivement requise. En fonction du résultat de ce test 100, le déroulement du procédé peut être différent 106 comme explicité ci-après.

Si une manoeuvre d'espacement mettant en oeuvre une trajectoire latérale n'est pas requise dès le départ dans les données d'entrée 105, une étape 107 va être utilisée afin de déterminer s'il est faisable de garantir l'espacement requis par la seule régulation de la vitesse de l'aéronef. Pour cela, des prédictions 108 de profils temporels sont établies par l'aéronef mettant en oeuvre le procédé tout au long du plan de vol en tenant compte de la performance de l'aéronef et du modèle d'environnement météo. Ces prédictions correspondent à un profil temporel T_Vmax(X) issu d'un vol à vitesse maximale atteignable et d'un profil temporel T_Vmin(X) issu d'un vol à vitesse minimale atteignable. 2 9 83 6 1 9 9 Les prédictions de profils temporels sont faites en prenant en compte les vitesses minimales et maximales atteignables correspondant par exemple à la vitesse maximale autorisée et volable d'une part et à la vitesse minimale autorisée et valable d'autre part. Ces vitesses sont dites autorisées 5 dans le sens ou elles prennent en compte des contraintes comme par exemple des contraintes liées au contrôle aérien ou bien des limitations opérationnelles édictées par l'exploitant. De plus, ce sont des vitesses dites volables dans la mesure où elles sont compatibles avec les performances de l'aéronef mettant en oeuvre le procédé. Les profils de vitesse T_Vmin(X) et 10 TVmax(X) peuvent être déterminés en utilisant le procédé décrit dans la demande de brevet français 09 02613. La faisabilité de la manoeuvre d'espacement est estimée 107 sur la base des profils de vitesse T_Vmin(X) et T Vmax(X). Deux situations peuvent alors être rencontrées. 15 La première situation correspond au cas où il est considéré comme faisable d'atteindre l'espacement requis en modifiant les consignes de vitesse de l'aéronef. La seconde situation correspond au cas où il n'est pas considéré faisable d'atteindre l'espacement requis en modifiant les consignes de 20 vitesse de l'aéronef. Le procédé va alors déterminer une trajectoire latérale pour permettre d'atteindre ledit espacement. Suite à l'estimation de faisabilité 107, deux cas 116 sont distingués. S'il est considéré comme faisable d'atteindre l'espacement requis en modifiant les consignes de vitesse de l'aéronef, de nouvelles consignes 25 de vitesse sont déterminées 109 afin d'assurer l'acquisition puis le maintien dudit espacement par rapport au trafic cible et sont ensuite envoyées 110 au pilote automatique, selon les logiques de modes de guidage requis pour le suivi du profil de vol vertical en altitude et en vitesse. S'il n'est pas considéré faisable d'atteindre l'espacement requis en 30 modifiant les consignes de vitesse de l'aéronef, une trajectoire latérale doit être déterminée puis mise en oeuvre. La préparation de cette manoeuvre consiste en la détermination de paramètres 111, comme par exemple la vitesse, qui est selon le cas la vitesse courante si l'on souhaite éviter les évolutions de vitesse pour des raisons de confort ou de fonctionnement des moteurs ou bien selon le cas la vitesse maximale ou minimale, et la distance 2 9836 19 10 souhaitée entre la position courante et le point d'interception, et la détermination d'au moins un point de virage 112. Un point d'interception est un point de sa trajectoire courante au niveau duquel l'aéronef doit avoir garanti l'espacement requis avec le trafic cible. 5 Le point de virage est déterminé 112 de manière à ce que celui-ci permette d'assurer l'espacement recherché à la vitesse précédemment considérée. La manoeuvre correspondante est ensuite insérée 113 dans le plan de vol. Pour un plan de vol donné, la trajectoire latérale est déterminée en prenant en compte les hypothèses d'altitude et de vitesse issues des 10 prédictions de profils de vitesse. La trajectoire latérale ainsi déterminée est ensuite utilisée pour déterminer les consignes à envoyer au pilote automatique de l'aéronef pour assurer un guidage de la trajectoire 114 conforme aux performances de navigation requises. 15 La trajectoire latérale 113 ainsi déterminée est également utilisée 115 pour mettre à jour 108 les profils T_Vmin(X) et T_Vmax(X). Il peut être ensuite vérifié périodiquement, par exemple toutes les quinze secondes, que l'espacement voulu est atteignable sur la base de ladite trajectoire latérale. 20 La figure 2 représente un diagramme temps-distance sur lequel apparaissent pour un aéronef donné les profils Tmin(X) et Tmax(X) permettant d'atteindre un point d'interception donné à l'heure souhaitée respectivement à vitesse minimale et à vitesse maximale. Pour la suite, la lettre X désigne l'abscisse curviligne d'un aéronef 25 200 le long d'un plan de vol. En d'autres termes, X désigne une distance le long du plan de vol entre un point du plan de vol et un point de référence du plan de vol. Une prédiction du temps de passage T(X) de l'aéronef 200 à l'abscisse curviligne X est réalisée en un point d'abscisse Xinit . Ce point est modifié à chaque nouveau calcul des profils. La cadence de ces calculs reste 30 faible, ladite cadence étant choisie pour compenser les dérives autres que la dérive temporelle puisque avantageusement le procédé suffit à compenser les écarts temporels entre les prédictions et la trajectoire volée. Comme explicité précédemment, le procédé comprend une étape visant à déterminer deux profils de référence, l'un à vitesse minimale 35 T_Vmin(X) et l'autre à vitesse maximale T Vmax(X), ces deux profils étant calculés sur la même trajectoire courante, en partant d'un point de référence de calcul d'abscisse Xinit. Deux profils à vitesse minimum Tmin(X) et à vitesse maximum Tmax(X) sont déduits par translation selon l'axe des temps directement de T_Vmin(X) et T Vmax(X) de manière à ce qu'ils passent par le point d'interception d'abscisse X_IP, à la date de passage souhaitée ETA_req. A titre d'exemple, pour chacun de ces deux profils Tmin(X) et Tmax(X), les heures de passage et les vitesses sol courantes sont sauvegardées. Ces valeurs sont alors disponibles pour toute abscisse curviligne X le long de la trajectoire. Il est donc possible d'obtenir les vitesses sol minimum Vmin(X) et maximum Vmax(X) ainsi que l'heure de passage à vitesse minimum T_Vmin(X) et l'heure de passage à vitesse maximum T_Vmax(X) de l'aéronef pour toute valeur de X. Ces valeurs correspondent à des prédictions qui prennent en compte les contraintes que doit respecter l'aéronef lors du parcours de la trajectoire empruntée vers le point d'interception 203. Avantageusement et pour économiser de la mémoire, il est aussi possible de les sauvegarder uniquement au niveau des changements de segments latéraux ou sur les points de passage de la trajectoire. Pour rappel, un segment apparaît comme une portion de droite ou de courbe reliant deux points successifs d'un plan de vol donné. Un segment est habituellement désigné en langue anglaise par le mot « leg ». Si une manoeuvre d'espacement mettant en oeuvre une trajectoire latérale est mise en oeuvre, l'aéronef devra passer en un point donné 203 appelé point d'interception en garantissant en ce point l'espacement requis entre l'aéronef 200 et le trafic cible 204, ledit espacement correspondant à un retard temporel ASG par rapport à un trafic cible désigné 204. Pour cela, la distance D entre le trafic cible et le point d'interception 203 est estimée, une date de passage souhaitée ETA_Req en ce point étant ensuite déduite de manière à ce que le retard ASG soit garanti à la date ETA_Req.

La distance D entre la position du trafic cible 204 et le point d'interception 203 peut être estimé sur la base d'informations mémorisées 210 relatives à sa route ou sur la base de prédictions du trafic cible. Cette estimation peut être faite en s'appuyant sur l'hypothèse que le trafic cible vole en direct 206 vers le point d'interception 203.

De manière alternative, le trafic cible 204 peut transmettre une estimation de D à l'aéronef 200 qu'il aura lui-même effectué. Les dates de passage ETA, acronyme venant de l'expression anglo-saxonne « Expected Time Arrivai », associées à chaque profil de vitesse de manière à atteindre le s point d'interception 203 d'abscisse X_PI à l'instant ETA req peuvent alors être déduites de la distance D. Comme mentionné précédemment, les deux profils Tmin(X) et Tmax(X) associées aux vitesses Vmin(X) et Vmax(X) sont déduits respectivement des profils T_Vmin(X) et T_Vmax(X) par translation et 10 représentent des bornes permettant de garantir l'espacement souhaité. Ainsi, le profil Tmin(X) requis pour tenir l'espacement requis ASG en volant à la vitesse Vmin peut être déterminé en utilisant l'expression suivante : 15 Tmin(X) = T_Vmin(X) + ETA_Req - T_Vmin(X PI) (1) De même, l'ETA requis pour tenir l'espacement requis ASG en volant à la vitesse Vmax peut être déterminé en utilisant l'expression suivante : 20 Tmax(X) = T_Vmax(X) + ETA_Req - T_Vmax(X_ Pl) (2) Dans une variante du procédé, la trajectoire sur laquelle sont calculés les deux profils T_Vmin(X), T_Vmax(X) (et donc Tmin(X) et 25 Tmax(X)) correspond initialement à celle obtenue pour le profil de vitesse initial, c'est-à-dire le profil de vitesse avant la manoeuvre d'espacement mettant en oeuvre une trajectoire latérale. Les points de passage entre segments de la trajectoire latérale peuvent être déterminés sur la base de la vitesse du profil de vitesse courant 30 augmentée d'une marge de robustesse permettant, d'un rafraîchissement du profil de vitesse à l'autre, de compenser les éventuelles variations de vitesses. On pourra noter que la trajectoire ainsi définie ne sera pas volable à la vitesse maximale, mais le profil de vitesse maximale n'est destiné qu'à fournir une référence de temps de passage sur l'abscisse curviligne d'une trajectoire latérale commune. Une variante du procédé est aussi proposée en déterminant des trajectoires volables différentes pour le profil à vitesse minimale Tmin(X) et le profil à vitesse maximale Tmax(X). La comparaison des abscisses curvilignes le long des trajectoires, notamment pour l'application du critère de faisabilité, est alors réalisée de manière relative par rapport aux points de passage entre segments le long de chaque trajectoire. Cette variante permet d'améliorer la précision des prédictions.

Comme introduit précédemment et afin de déterminer la faisabilité de la manoeuvre d'espacement sur la base de la trajectoire courante, un critère de faisabilité est utilisé. Ce critère de faisabilité est appliqué à la trajectoire courante en prenant en compte la position courante Xcour et la date courante Tcour de l'aéronef. La manoeuvre d'espacement est considérée faisable sur la base de la trajectoire courante lorsque la date courante Tcour à laquelle le critère est appliqué est comprise dans l'intervalle 205 défini par les valeurs prises par les profils Tmin(X) et Tmax(X) à l'instant Tcour, ledit intervalle pouvant être noté [Bmin, Bmax] avec Bmin = Tmin(Xcour) et Bmax = Tmax(Xcour).

Le critère de faisabilité est déterminé de deux manières différentes selon que le système est en phase d'acquisition de l'espacement ou en phase de maintien de l'espacement. La phase d'acquisition de l'espacement correspond à la phase pendant laquelle la manoeuvre d'espacement est déterminée sur la base d'une consigne d'espacement requis à prendre en compte. Cela correspond à la première itération du procédé décrit à l'aide de la figure 2. La phase de maintien de l'espacement est la phase suivante consistant à vérifier que ledit espacement peut être maintenu sur la base de la manoeuvre d'espacement précédemment déterminée ou si il faut adapter les paramètres de vitesse et/ou adapter la trajectoire.

En phase d'acquisition de l'espacement, le critère de faisabilité est déterminé en prenant pour référence la position du point d'interception 203 et l'estimation de la date de passage ETA_tgt(X_IP) du trafic cible 204 au point d'interception 203 augmentée de l'espacement temporel requis ASG.

En phase de maintien de l'espacement, le critère de faisabilité est déterminé en prenant pour référence la position courante du trafic cible et la date courante Tcour augmentée de l'espacement requis ASG. Lorsque le critère de faisabilité est vérifié, le profil de vitesse 5 estimé du trafic cible est utilisé pour déterminer un profil de vitesse de référence 207. Pour cela, le profil de vitesse estimé du trafic cible est translaté selon l'axe des temps de manière à ce qu'il rencontre le point d'interception 203. Le profil de vitesse de la trajectoire courante 209 est ensuite adapté de manière à ce qu'il rencontre le profil de référence 207 en 10 un point 208 d'acquisition de l'espacement désigné par l'acronyme AE. Pour que l'espacement ASG soit respecté au point d'interception, il faut que le point AE 208 soit placé avant le point d'interception 203. La figure 3 représente un diagramme temps-distance dans le cas 15 d'un aéronef ne vérifiant pas le critère de faisabilité. Dans le cas où la date courante Tcour est hors de l'intervalle de faisabilité 305, le critère de faisabilité n'est pas vérifié. Comme explicité précédemment, le procédé exécute dans ce cas une étape permettant de modifier la longueur de la trajectoire courante de 20 manière à ce que l'espacement ASG soit atteignable. En d'autres termes, une trajectoire latérale est déterminée. Il convient alors dans un premier temps de déterminer de quelle longueur 8D la trajectoire courante doit être modifiée. Pour cela, l'écart de temps Ec entre la date courante Tcour et les bornes de l'intervalle de faisabilité 305 peut être déterminé, ledit écart 25 pouvant être exprimé en utilisant l'expression suivante : Ec =max( (Tmin-Tcour),0) + min ( (Tmax-Tcour), 0) (3) dans laquelle : 30 la fonction min[a, b] renvoie le minimum des quantités a ou b, La longueur 8D peut ensuite être déduite de l'expression suivante : 8D = Ec/GS(X_cour) (4) 35 dans laquelle GS(X_cour) désigne la vitesse au sol courante de l'aéronef. Dans un mode de réalisation, la distance 8D telle qu'exprimée avec (4) peut éventuellement être augmentée en y ajoutant une marge de robustesse et en prenant en compte la projection la plus défavorable du vent s courant mesuré. Dans un autre mode de réalisation, la vitesse GS(X_cour) peut être remplacée par Vmin(X_cour) si on souhaite minimiser l'augmentation de distance (c'est-à-dire être au plus proche de la trajectoire latérale initiale), ou par Vmax(X_cour) dans un cas inverse. 10 Une fois que la distance 8D est déterminée, deux solutions peuvent notamment être envisagées pour déterminer la trajectoire latérale et sont profil de vitesse associé 309. Une première solution peut être mise en oeuvre lorsqu'un point d'interception latérale est déjà identifié le long de la trajectoire courante. Un 15 tel point d'interception latérale peut être identifié dans des procédures dédiées ou peut être fourni par le contrôle aérien selon une procédure opérationnelle donnée. La trajectoire latérale est alors déterminée de manière à rejoindre ce point. Une seconde solution est de rechercher le meilleur emplacement 20 possible le long de la trajectoire courante et de proposer cet emplacement en tant que point d'interception latérale au pilote ou au contrôleur aérien. La figure 4 donne un exemple d'allongement de trajectoire. Dans cet exemple, la trajectoire initiale passe notamment par quatre points 400, 25 404, 405, 403. Si une trajectoire latérale doit être mise en oeuvre pour garantir un espacement donné entre l'aéronef 407 et un trafic cible 406, une manoeuvre peut être déterminée à partir d'un point donné 400 en déterminant un cap 401 puis en calculant un point de virage 402 depuis ce cap vers un point d'interception latérale 403 choisi le long du plan de vol. Ce 30 type de manoeuvre est habituellement désigné en utilisant l'expression anglo-saxonne « Vector Then Merge ». Le cap 401 et la position du point de virage 402 sont choisis de manière à permettre d'assurer l'allongement recherché. Le procédé n'impose pas que le point d'interception latérale corresponde nécessairement au point d'interception de l'espacement temporel, au niveau 35 duquel l'espacement requis avec un trafic cible 406 est garanti.

La figure 5 donne un exemple de raccourcissement de trajectoire. Dans cet exemple, la trajectoire courante de l'aéronef 507 comprend notamment quatre points 500, 501, 502, 503. Si la trajectoire doit être s raccourcie, une manoeuvre peut être déterminée en cherchant un point de virage 504 le long de la trajectoire courante, c'est-à-dire celle mémorisée dans le plan de vol courant. L'aéronef vole ensuite en direct vers un point d'interception latérale 503 choisi le long du plan de vol. Le procédé n'impose pas que le point d'interception latérale corresponde nécessairement au point 10 d'interception de l'espacement temporel, au niveau duquel l'espacement requis avec un trafic cible 506 est garanti. Ce type de manoeuvre est habituellement désigné en utilisant l'expression anglo-saxonne « Follow Route Then Merge ». 15 Pour ce qui est de la détermination de la consigne de vitesse, deux options peuvent être considérées. La première repose sur l'estimation des écarts de temps au point d'interception, la seconde repose sur des écarts de distance à l'instant courant. Pour ce qui est du cas où les écarts de temps sont utilisés, la 20 détermination de la consigne de vitesse VASAS peut être faite selon les principes exposés pour une consigne RTA, « Requested Time of Arrivai » dans la demande de brevet français n°0902613. Adapté dans le cadre d'une consigne d'espacement, la consigne de vitesse VASAS peut alors être déterminée en utilisant l'expression suivante : 25 (Tnax(x)- Tin,'(x))v,,,m(x)v'.'(x) vAs"(x)- (T',ax(x)- T(x))vina'(x)-(T.'(x)- T(x))v,,','(x) La consigne VASAS ainsi déterminée s'adapte naturellement à l'évolution de la position et de la vitesse du trafic cible qui interviennent dans 30 les calculs de Tmin(X) et Tmax(X). Si le trafic cible est déjà passé par le point d'interception, la détermination de la consigne de vitesse s'appuie avantageusement sur la date réelle de passage du trafic cible, et non sur une estimation. (5) Une fois en phase de maintien, la consigne de vitesse peut être asservie toujours selon l'expression (5) en cherchant à passer à la position courante du trafic cible à une date ETA_req égale à la date courante augmentée de l'espacement requis.

Pour ce qui est du cas où les écarts de distance sont utilisés, la consigne de vitesse peut être asservie selon l'algorithme d'asservissement sur les positions historisées du trafic cible tel que publié par Eurocontrol, « Flight deck URD for airborne spacing (sequencing and merging) », Flight deck URD, Volume 1, Version 2.3, July 2006.

La première option permet de prendre en compte au mieux la performance de l'avion et d'anticiper l'effet du vent le long de la trajectoire latérale. La seconde option permet de suivre au plus près le profil de vitesse suivi par le trafic cible, et donc de réduire les effets de propagation 15 des variations de vitesse le long d'une suite de trafic en espacement ASAS. Dans tous les cas, l'estimation des profils Tmin(X) et Tmax(X) associés à la position courante du trafic cible permet d'avoir en permanence une estimation de la faisabilité d'un maintien de l'espacement, et d'avertir au plus tôt du fait que l'espacement n'est plus tenable avec la trajectoire 20 courante. Lors de l'initialisation de la manoeuvre, et tout au long de son exécution, le pilote peut être informé de la faisabilité de la manoeuvre d'espacement par l'affichage sur les écrans de visualisation du cockpit, sous forme alphanumérique ou graphique, notamment des informations 25 suivantes : les heures Tmin et Tmax et l'heure courante, la vitesse de consigne courante et les vitesses Vmin et Vmax, l'espacement courant et la durée restante avant l'acquisition de l'espacement requis. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'information sous forme alphanumérique peut être fournie dans une page dédiée au sein des 30 pages de navigation. Dans un autre mode de réalisation, l'information peut être visualisée sous forme graphique par une échelle de temps placée sur l'écran de navigation, proche du trafic cible, ou reportée sous forme de distance le long de la trajectoire.

Lors de l'élaboration d'une manoeuvre latérale, le report de l'intervalle de faisabilité sous forme de distance peut se faire le long de la nouvelle trajectoire latérale, pour permettre au pilote d'évaluer ses marges de faisabilité dans le cadre de cette nouvelle manoeuvre.

Lorsque l'aéronef suit un profil RTA, la stratégie de vitesse peut conduire à se rapprocher d'un autre trafic, au risque de violer les minimas de séparation. Il est alors possible de calculer une consigne de vitesse RTA VRTA selon le procédé tel que divulgué dans la demande de brevet français n° 0902613 et de calculer une consigne de vitesse VASAS permettant d'établir avec le trafic le plus proche un espacement égal à la séparation minimale souhaitée. La consigne de vitesse appliquée peut alors être la consigne de vitesse RTA VRTA mais en prenant en compte une borne correspondant à la 15 consigne de vitesse VASAS. Cela permet de garantir les minimas de séparation entre aéronefs. La faisabilité de satisfaire la contrainte RTA peut être estimée selon les mêmes critères que pour la faisabilité de l'espacement, en comparant la date courante avec l'intervalle [Tmin(X),Tmax(X)] calculé pour 20 la consigne RTA. Avantageusement, les deux contraintes de RTA et de maintien de l'espacement peuvent être assurées conjointement. Si la contrainte de maintien de l'espacement empêche de tenir la consigne RTA, cette situation peut être détectée par exemple par l'équipage et celui-ci peut en informer le 25 contrôle aérien. Le choix peut alors être fait d'adopter la consigne de vitesse VASAS pour privilégier le maintien de l'espacement au détriment de la contrainte RTA. Le contrôleur peut également confirmer la tenue de la contrainte RTA, en prenant en charge le maintien de la séparation par d'autres moyens.

30 La figure 6 illustre graphiquement la manière dont les profils Tmin(X) et Tmax(X) peuvent être déduits des profils T_Vmin(X) et T_Vmax(X). Les deux profils Tmin(X) et Tmax(X) associés aux vitesses 35 Vmin(X) et Vmax(X) sont déduits respectivement des profils T_Vmin(X) et T_Vmax(X) par translation comme expliqué précédemment. Ils représentent des bornes permettant de garantir l'espacement souhaité. La partie supérieure 600 de la figure illustre la translation 602 du profil T_Vmin(X) et la translation 603 du profil T_Vmax(X). La partie inférieure 601 illustre les vitesses minimum Vmin(X) et maximum Vmax(X). Les figures 7a, 7b et 7c donnent des exemples d'affichage du procédé selon l'invention ou apparaît notamment l'espacement 703. Sur la figure 7c sont représentés Tmin, Tmax, l'espacement courant 701, la 10 consigne 700 et la tolérance 702.

Claims (16)

1. REVENDICATIONS1- Procédé pour garantir un espacement temporel (ASG) entre un aéronef (200, 300) et au moins un trafic cible (204, 304), ledit espacement (ASG) devant être garanti au plus tard en un point du plan de vol appelé point d'interception (203, 303), l'aéronef (200, 300) suivant un plan de vol courant, caractérisé en ce que la faisabilité de garantir à une date Tcour l'espacement (ASG) en régulant la vitesse de l'aéronef (200, 300) tout en maintenant le plan de vol courant est vérifiée en : - une étape de détermination de deux profils de vitesse Tmin(X), Tmax(X) satisfaisant le passage à une date ETAreq garantissant l'espacement (ASG) et associée au point d'interception, un profil de vitesse étant composé de points indexés par une date (T) et un indice de position (X), les deux profils de vitesse Tmin(X), Tmax(X) étant déterminés en prenant en compte respectivement la vitesse minimum et la vitesse maximum atteignables par l'aéronef (200, 300), - une étape vérifiant si la date Tcour est comprise dans un intervalle de faisabilité (205, 305) dont les deux bornes Bmin, Bmax sont respectivement égales aux valeurs que prennent les deux profils de vitesses Tmin(X) et Tmax(X) pour la position Xcour de l'aéronef à la date Tcour, la faisabilité étant vérifiée dans ce cas, - une étape modifiant le plan de vol courant lorsque la faisabilité n'est pas vérifiée, une trajectoire latérale ajustant la distance entre la position courante Xcour de l'aéronef (200, 300) et le point d'interception (203, 303) étant dans ce cas mise en oeuvre de manière à ce que l'espacement (ASG) puisse être atteint par régulation de la vitesse.
2. 2- Procédé selon la revendication 1 dans lequel une étape acquière la distance D entre le trafic cible (204, 304) et le point d'interception (203, 303), la date de passage souhaitée ETAreq de 2 9836 19 21 l'aéronef en ce point étant ensuite déduite de cette distance de manière à ce que le retard ASG soit garanti à la date ETAreq.
3. 3- Procédé selon la revendication 2 dans lequel la distance D est 5 estimée sur la base d'informations mémorisées relatives à la trajectoire du trafic cible (204, 304) et/ou sur la base de prédictions de la trajectoire du trafic cible.
4. 4- Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3 dans lequel la 10 distance D est estimée en prenant l'hypothèse que le trafic cible (204, 304) vole en direct (206) vers le point d'interception (203, 303).
5. 5- Procédé selon la revendication 2 dans lequel le trafic cible (204, 15 304) transmet régulièrement à l'aéronef (200, 300) une estimation de la distance D.
6. 6- Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel une étape détermine de quelle longueur 8D la trajectoire 20 mémorisée dans le plan de vol courant doit être modifiée.
7. 7- Procédé selon la revendication 6 dans lequel l'écart de temps Ec entre la date courante Tcour et les bornes de l'intervalle de faisabilité (305) est déterminé, la longueur 8D étant déduite en 25 utilisant l'expression suivante : 8D = EcNsol dans laquelle Vsol est choisie en fonction de la stratégie de 30 résolution entre : soit la vitesse au sol courante GS(X_cour) de l'aéronef (200, 300) ; soit la vitesse sol minimale courante Vmin(X_cour) de l'aéronef en ce point ; soit la vitesse sol maximale courante Vmax(X_cour) de l'aéronef en ce point.
8. 8- Procédé selon la revendication 7 dans lequel la distance 8D est augmentée en y ajoutant une marge de robustesse.
9. 9- Procédé selon l'une des revendications 6 à 8 dans lequel la trajectoire latérale est déterminée en sélectionnant au moins un point de virage de manière à ajuster la longueur de la trajectoire courante entre la position courante (200, 300) et le point d'interception (203, 303) de longueur 8D.
10. 10- Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel les vitesses minimales et maximales atteignables correspondent respectivement à la vitesse minimale autorisée et volable d'une part et la vitesse maximale autorisée et volable d'autre part.
11. 11- Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la vitesse de l'aéronef est adaptée à l'aide de consignes de vitesse, lesdites consignes étant déterminées (109) afin d'assurer l'acquisition puis le maintien dudit espacement par rapport au trafic cible et étant envoyées (110) au pilote automatique de l'aéronef.
12. 12- Dispositif de contrôle de l'espacement temporel (ASG) entre au moins un aéronef un aéronef (200, 300) et au moins un trafic cible (204, 304) dans lequel le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes est mis en oeuvre.
13. 13- Dispositif de contrôle selon la revendication 12 embarqué dans un aéronef (200, 300).
14. 14- Dispositif de contrôle selon la revendication 12 installé dans une station au sol.
15. 15- Système pour garantir un espacement temporel (ASG) entre au moins un aéronef (200, 300) et au moins un trafic cible (204, 304)caractérisé en ce qu'il comprend des moyens répartis entre ledit (200, 300) aéronef et une station de contrôle au sol pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
16. 16- Système selon la revendication 15 dans lequel la norme ADS-B est mise en oeuvre. 10