FR3002066A1 - Systeme etendu et integre de securite et de surveillance aeronautique - Google Patents
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Abstract
Système étendu et intégré de sécurité et de surveillance aéronautique comportant des premiers moyens adaptés pour empêcher les collisions en vol entre aéronefs (« TCAS ») des deuxièmes moyens de réalisation d'une fonction parmi les fonctions de surveillance et de contrôle du trafic aérien (« ADS-B »). Le système comporte aussi des troisièmes moyens de réalisation d'au moins une fonction parmi un ensemble de fonctions d'assistance aux déplacements au sol comprenant en particulier une fonction d'affichage d'une carte durant le déplacement d'un aéronef dans un aéroport. Enfin le système est caractérisé en ce que les premiers, deuxièmes et troisièmes moyens sont implantés sur une même plateforme matérielle.
Description
Système étendu et intégré de sécurité et de surveillance aéronautique La présente invention concerne un système embarqué à bord d'un aéronef, hautement intégré et regroupant tout ou partie des fonctions nécessaires pour assurer les fonctions de Sécurité, de Surveillance et de connaissance de la situation (également connu sous l'expression anglaise de Situation Awareness) entre l'aéronef et son environnement (les autres aéronefs, le centre de contrôle, etc.). Ces fonctions supportées par ce système sont celles réalisées pendant les phases en vol mais également étendues à celles réalisées pendant les phases de roulage au sol. Le domaine concerné par l'invention est donc celui des équipements installés à bord d'un aéronef pour réaliser les fonctions de Sécurité, de Surveillance, de connaissance de la situation (également connu sous l'expression anglaise de Situation Awareness) et d'alerte, que ce soit en vol ou au sol. Il est connu, dans l'état de la technique, des dispositifs indépendants permettant de réaliser les différentes fonctions de surveillance, de connaissance de la situation (également connu sous l'expression anglaise de Situation Awareness) et d'alerte et ce, principalement pour les phases en vol. Typiquement, il existe des systèmes indépendants, dont l'implémentation effective à bord des aéronefs varie d'un type d'aéronef à l'autre. Ces dispositifs ou systèmes sont en particulier les suivants : Un transpondeur qui permet de répondre aux interrogations des centres de contrôle pour assurer la surveillance du trafic aérien Un système d'alerte de trafic et d'évitement de collision (connu aussi sous l'acronyme anglais de « TCAS » pour « Traffic Collision Avoidance System ») permettant de fournir à l'équipage une vue (connu aussi sous l'expression anglaise de situation awareness) sur un écran de bord des trafics environnants l'aéronef et de générer au niveau du système audio et/ou de façon visuelle, sur des indicateurs ou des écrans, des alertes appropriées en cas de risques plus ou moins avérés de collision avec d'autres aéronefs. -3002066 2 Un système connu sous l'acronyme anglais « TAWS » pour « Terrain Awareness and Warning System » permettant de fournir à l'équipage une vue de la situation sur un écran de bord du relief environnant l'aéronef et de générer au niveau du système audio et/ou de façon visuelle, sur des 5 indicateurs ou des écrans, des alertes appropriées en cas de risques plus ou moins avérés de collision avec le relief Un dispositif de radar météorologique (connu aussi sous l'expression anglais de « weather radar ») permettant de fournir à l'équipage une vue (situation awareness) sur un écran de bord de la situation météorologique 10 au devant de l'aéronef et de générer au niveau du système audio et/ou de façon visuelle, sur des indicateurs ou des écrans, des alertes appropriées en cas de risques plus ou moins avérés de présence de phénomènes météorologiques. 15 Il est connu, dans l'état de la technique, des solutions où plusieurs de ces dispositifs indépendants sont regroupés en un seul dispositif afin de permettre de réduire le poids et/ou le volume de l'ensemble. Typiquement, il s'agit de systèmes, décrits dans le standard ARINC 768, tels que : - « T2CAS » pour Terrain and Traffic Collision Avoidance System en 20 anglais système d'alerte de trafic, de terrain et d'évitement de collision. « T2CAS » est le nom commercial (détenu par l'entreprise ACSS) donné au regroupement des dispositifs « TCAS » et « TAWS » - « T3CAS » nom commercial (détenu par l'entreprise ACSS) donné au regroupement des dispositifs « TCAS », « TAWS » et « Transpondeur ». 25 « T3CAS » signifie « Transponder, Traffic & Terrain Alerting system » en anglais et « System d'alerte vis à vis du relief /terrain et du trafic ayant un transpondeur combiné » en français. - « ISS » pour « Integrated Surveillance System » correspondant au regroupement des dispositifs « TCAS », « TAWS », « Transpondeur » et 30 « Weather radar » Il existe par ailleurs des dispositifs additionnels, et également indépendants, pour assister l'équipage lorsque l'aéronef est dans des opérations de roulage au sol. Typiquement il existe, de façon indépendante des autres systèmes mentionnés ci-dessus, les dispositifs additionnels suivants : « Airport Navigation » offrant des fonctions d'assistance aux déplacements au sol dont la fonction principale est d'afficher sur des écrans de bord une représentation synthétique plus ou moins simplifiée de tout ou partie des éléments aéroportuaires sur lesquels l'équipage doit faire avancer l'aéronef. Ce dispositif permet aussi d'autres fonctions permettant de générer au niveau du système audio et/ou de façon visuelle, sur des indicateurs ou des écrans, les éléments suivants : o des alertes appropriées en cas de différents risques plus ou moins avérés vis à vis d'élément aéroportuaire et/ou de collision avec un autre aéronef. o des informations de trajectoire ou de guidage Il est également connu dans l'état de la technique les programmes de recherche de recherche NextGen et SESAR, qui font apparaître d'autres fonctionnalités de surveillance, de connaissance de la situation et d'alerte mais dont l'implémentation poursuivie se limite à développer ou à faire évoluer des équipements indépendants. Ainsi cette implémentation ne permet pas d'obtenir une implémentation optimisée. Parmi ces autres capacités opérationnelles ou fonctionnalités, on peut citer : la fonctionnalité « ADS-B out » pour « Automatic dependent surveillance- broadcast » en anglais. Cette fonctionnalité est définie dans les normes RTCA DO 260/260B qui sont connues de l'homme du métier et implémentée à ce jour avec le « TCAS », l'ensemble étant dénommé « Traffic Computer » - La fonctionnalité « ADS-B in » et/ou « TIS-B in » tel que définies dans les normes RTCA DO 289 et DO 317A connues de l'homme du métier et implémentées à ce jour avec le « Transpondeur ». La fonction « TIS-B » qui permet au contrôle aérien d'envoyer à bord des aéronefs la position des avions non équipés de la fonctionnalité « ADS-B » mais détectés par les radars localisés au sol.
Les applications « ADS-B », qui sont des applications de surveillance, c'est-à-dire des applications permettant au contrôle aérien de connaitre la position des aéronefs. Ces applications sont définies sur la base de la fonctionnalité « ADS-B in », en particulier o Des applications connues sous l'acronyme anglais « ATSAW » pour « Airbone Traffic Situation Awareness » ou vue du trafic aérien en français, permettent l'affichage en vol sur un écran de bord des aéronefs environnants. Cette application est définie par les normes RTCA DO 289, D0317A, RTCA DO 289, DO 317 A, D0319, D0359 (« ATSA-AIRB » pour « Air Traffic Situation Awareness - Airborne » en français ou « Conscience/connaisance de la Situation du Trafic Aérien - en l'air »), D0314 (« ATSA-VSA » pour « Air Traffic Situation Awareness Visual Separation in Approach » en Anglais et « conscience/connaisance de la situation du trafic aérien avec fonctionnalité d'aide à la séparation visuelle en approche » en Français) et D0312 (« ATSA-ITP ») et implémentées à ce jour dans un « Traffic Computer » o Une application « ATSA-SURF » (pour « Air Traffic Situation Awareness » sur la surface aéroportuaire en anglais ou vue du trafic aérien sur la surface aéroportuaire en français), permettant l'affichage lorsque l'aéronef est au sol et sur un écran localisé à bord de l'aéronef des aéronefs environnants. Cette application est définie dans le document RTCA D0322 et son implémentation dans les dispositifs actuels est variable selon les aéronefs.
La fonctionnalité « Hybrid Surveillance » définie dans la norme RTCA D0300 et implémentable dans un « Traffic Computer ». Cette fonctionnalité est aussi connue sous le nom de "surveillance hybride" ou surveillance combinée (combinaison des fonctionnements TCAS et ADSB).
D'autres capacités opérationnelles sont connues de l'homme du métier cependant l'implémentation de ces capacités est réalisée sous la forme de dispositifs indépendants et peu intégrés avec les autres dispositifs mentionnés ci-dessus. Parmi ces fonctionnalités on trouve en particulier une fonctionnalité connu sous l'acronyme anglais de « SURF-IA » (ou indications et alertes de surface en français) et fournissant des alertes en cas de risque de collision entre des aéronefs à la surface de l'aéroport et/ou en vol. Cette fonctionnalité est définie dans le document RTCA D0323, mais son implémentation n'est à ce jour réalisée que dans un « Traffic Computer ». - une fonctionnalité « D-TAXI » permettant d'afficher la trajectoire à suivre au sol D'autres fonctionnalités, plus liées à l'amélioration de la sécurité, sont aussi connues de l'homme du métier, mais ici encore sous forme de dispositifs indépendants et peu intégrés avec les autres dispositifs mentionnés ci-dessus. Parmi ces fonctionnalités on trouve en particulier : une fonctionnalité connue en anglais sous le nom de « Runway Overrun Awareness and Alerting » et signifiant en français système d'alerte et de surveillance de dépassement du seuil de piste. Cette fonctionnalité permet de fournir à l'équipage une vue sur un écran de bord de la position relative de son propre aéronef vis à vis de l'extrémité de piste qu'il utilise et de générer au niveau du système audio et/ou de façon visuelle sur des indicateurs ou des écrans des alertes appropriées en cas de risques plus ou moins avérés de dépassement de l'extrémité de piste. Cependant, du fait de cette indépendance, le fonctionnement de ces dispositifs ne permet pas certaines optimisations au delà d'un simple regroupement physique. En particulier, cela ne permet pas la mutualisation des ressources et/ou des différents procédés et logiques mis en oeuvre par ces dispositifs.
En d'autres termes et comme indiqué ci-dessus, même s'il existe dans l'état de l'art de la technique des regroupements de certains dispositifs, ces regroupements sont principalement des regroupements physiques avec peu d'interactions fonctionnelles, celles-ci étant globalement limitées à la mise en commun des signaux en entrée et en sortie des différents dispositifs intégrés.
Même si la gestion de priorité des alertes entre les différents dispositifs intégrés dans un même système est connue dans l'état de la technique (voir en particulier les brevets américains référence US 6.002 347 et US 6.127.944), il n'est en pas connu dans l'état de l'art de la technique la possibilité de regrouper les dispositifs déjà intégrés avec un dispositif de type « Airport Navigation », et d'implémenter d'autres fonctions sur cette même plateforme afin de bénéficier des ressources mises en ouvre par les fonctions déjà existantes sur ces plateformes. Par exemple, il n'est pas connu de mutualiser les images générées, les bases de données jusqu'à présent propres à chaque application. En sens inverse, l'intégration d'un dispositif « weather radar » apporte plusieurs contraintes d'installation (installation de l'antenne radar, guide d'onde, ..) et n'apporte pas de synergie avec les autres fonctionnalités intégrées telles que dans le « T2CAS » ou le « T3CAS ». La grande variété de ces dispositifs, plus ou moins intégrés globalement incompatibles entre eux, ne permet pas l'introduction des nouvelles capacités opérationnelles, décrites dans les programmes de recherche NextGen et SESAR, de façon unique et homogène au travers des différents aéronefs. Ainsi, pour l'intégration de ces nouvelles capacités opérationnelles, qui sont en particulier requises par les programmes NextGen et SESAR, les installations doivent être adaptées au cas par cas et ceci implique des réalisations qui sont longues et couteuses. Ceci a un impact négatif sur le déploiement de ces programmes. De plus cela entraine la nécessité que les équipages reçoivent une formation spécifique à chacune de ces différentes installations. Cette spécificité de chaque installation, en particulier des interfaces avec l'équipage, augmente le risque d'accidents, par manque de pratique de chaque installation par l'équipage. Par ailleurs, les bases de données n'étant pas communalisées, des risques d'incohérence peuvent surgir durant l'utilisation de ces divers dispositifs. La présente invention vise donc à remédier à ces problèmes en 35 proposant un système permettant d'intégrer largement sur une même plateforme matérielle la plupart des fonctions nécessaires aux fonctions de surveillance, de connaissance de la situation et d'alerte, d'un aéronef que ce soit en vol ou au sol.
La présente invention propose un système comportant des premiers moyens adaptés pour empêcher les collisions en vol entre aéronefs (« TCAS »), des deuxièmes moyens de réalisation d'une fonction parmi les fonctions de surveillance et de contrôle du trafic aérien (« ADS-B »), et des troisièmes moyens de réalisation d'au moins une autre fonction parmi lés fonctions d'assistance aux déplacements au sol, comprenant en particulier une fonction d'affichage d'une carte durant le déplacement d'un aéronef dans un aéroport. Le système est caractérisé en ce que les premiers, deuxièmes et troisièmes moyens sont implantés dans une même plateforme matérielle. 15 Le système de l'invention présente les avantages suivants : - Il permet l'utilisation des mêmes ressources matérielles ce qui permet une réduction du poids et du volume du système. - Il permet une rationalisation des informations transmises pour la 20 visualisation (même protocole de transmission de données, images cohérentes et fusionnées). - Il permet l'utilisation de base de données commune entre les différentes fonctions implémentés sur la plateforme : fonction déplacement de la carte aéroportuaire (Airport moving map en 25 anglais) et fonction « ADS-B » / « ATSA-SURF ». - Il permet d'homogénéiser l'image générée entre les trafics et la carte aéroportuaire ceci permet de limiter les risques d'incohérences. - Il permet de rationaliser l'installation de ces différents dispositifs à bord des aéronefs car il n'y a plus besoin que d'un seul équipement. 30 - Il permet l'utilisation des mêmes informations de position de l'aéronef pour l'ensemble de fonctions. Cette rationalisation de la localisation permet une réduction des risques d'incohérences entre les différentes fonctions.
Il permet d'ajouter à moindre coût et facilement les différentes autres fonctionnalités mentionnées ci-dessus et de bénéficier des fortes synergies présentées par celles-ci avec les fonctionnalités de base. Ces synergies permettent en particulier la mise en commun des informations de position, des informations sur les autres trafics, des informations sur l'aéroport, de la gestion des alertes centralisées par le biais d'une base de données commune comportant l'ensemble des messages d'alertes, du format des liaisons de données utilisées pour envoyer les informations de visualisations, la constitution d'images composites cohérentes ainsi que les différentes bases de données (telles que éléments d'aéroport, cordonnées de navigation et/ou d'aéroport, voire terrain, obstacles, ...). En d'autres termes il permet d'utiliser une même plateforme de traitement (la plateforme de traitement comprend le processeur les dispositifs de type entrées/sorties communalisées et le système d'exploitation (connu aussi sous le nom « Operating System » en anglais)), pour effectuer en parallèle les différentes applications envisagées Le système permet aussi de mettre en commun : - les traitements d'acquisition des paramètres requis par chacune des fonctions implémentées sur cette plateforme - les différentes bases de données utilisées par ces différentes fonctions - l'accès à un synthétiseur vocal pour générer les différents messages sonores par ces différentes fonctions - les traitements de mise au format (sur les différents type de bus possibles considérés) des sorties (alarmes sonores et/ou visuelles et/ou images et/ou autre informations en sortie de ces traitements) calculées par ces différentes fonctions - la sortie d'une ou plusieurs alarmes sonores et ou visuelles. Une priorité est associée à chaque sortie afin de les classes entre elles à partir de celles générées par ces différentes fonctions De plus le système permet de rendre homogène la formation d'images "composites", c'est-à-dire des images composées d'éléments 35 générées de manière cohérente par ces différentes fonctions.
Enfin le système permet aussi de sélectionner parmi plusieurs sorties possibles en ajoutant une priorité à chacune, la sortie utilisée par une ou plusieurs alarmes sonores et ou visuelles. Ces alarmes sont classées par priorité entre elles à partir des informations obtenues des différentes fonctions Ce système permet de choisir des paramètres optimisant les différentes fonctions de surveillance, de connaissance de la situation et d'alerte que ce soit en vol ou au sol aux contraintes des différents acteurs du monde aéronautique. Avantageusement le système comporte en outre une base de données stockant les informations utilisables par les premiers, deuxièmes et troisièmes moyens et des moyens d'accès à la dite base de données. De plus, les premiers, deuxièmes et troisièmes moyens sont adaptés pour accéder aux informations de ladite base de données en utilisant lesdits moyens d'accès.
Avantageusement la base de données et les moyens d'accès sont implémentés dans la plateforme matérielle Avantageusement la base de données et les moyens d'accès sont reliés à la plateforme matérielle par des moyens de communication.
Avantageusement le système comporte en outre des moyens d'émission d'alertes. De plus, les premiers, deuxièmes et troisièmes moyens sont adaptés pour utiliser les moyens d'émission d'alertes.
Avantageusement les moyens d'émission d'alertes sont implémentés dans la plateforme matérielle Avantageusement les moyens d'émission d'alertes sont reliés à la plateforme matérielle par des moyens de communication.35 Avantageusement le système comporte en outre des moyens d'affichages communs. De plus les premiers, deuxièmes et troisièmes moyens sont adaptés pour utiliser les moyens d'affichages communs Avantageusement les moyens d'affichages communs sont implémentés dans la plateforme matérielle. Avantageusement les moyens d'affichages communs sont reliés à la plateforme matérielle par des moyens de communication.
Avantageusement le système comporte en outre des moyens de localisation de l'aéronef. De plus les premiers, deuxièmes et troisièmes moyens sont adaptés pour utiliser les moyens de lôcalisation Avantageusement les moyens de localisation sont implémentés dans la plateforme matérielle Avantageusement les moyens de localisation sont reliés à la plateforme matérielle par des moyens de communication.
Avantageusement les moyens de communication sont des moyens filaire ou sans fil. Avantageusement le système comporte dans la même plateforme 25 des quatrièmes moyens adaptés pour empêcher à un aéronef de rentrer en collision avec le sol durant une phase de vol contrôlé (« TAWS ») Avantageusement des cinquièmes moyens de réalisation d'au moins une autre fonction parmi la fonction « SURF-IA », « D-TAXI » ou 30 « Runway Overrun Awareness and Alerting »sont implementés sur ladite plateforme matérielle. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée faite à titre d'exemple non 35 limitatif et à l'aide des figures parmi lesquelles - la figure 1 présente le système suivant un premier aspect de l'invention - la figure 2.a présente le système, selon un mode de réalisation, dans le cas ou une base de données commune est utilisée - la figure 2.b présente le système, selon un autre mode de réalisation, dans le cas ou une base de données commune est utilisée la figure 3.a présente le système, selon un mode de réalisation, dans le cas où un dispositif commun de gestion des alertes et de l'affichage est utilisé - la figure 3.b présente le système, selon un autre mode de réalisation, dans le cas où un dispositif commun de gestion des alertes et de l'affichage est utilisé - la figure 4 présente le système, selon un autre mode de réalisation, dans lequel un dispositif adapté pour empêcher un aéronef de rentrer en collision avec le sol durant une phase de vol contrôlé par un contrôleur aérien (« TAWS ») est ajouté - La figure 5 présente le système selon un autre mode de réalisation - Les figures 6.a, 6.b et 6.c présentent la mutualisation des fonctions TCAS et de navigation aéroportuaire - Les figures 7.a, 7.b et 7.c présentent un premier mode de mutualisation des fonctions « TAWS » et « TCAS » La figure 1 présente le système suivant un premier mode de réalisation de l'invention qui intègre : - Un premier dispositif 101 adapté pour empêcher les collisions en vol entre aéronefs (« TCAS »), - Un deuxième dispositif 102 permettant de réaliser une fonction parmi les fonctions de surveillance et de contrôle du trafic aérien (« ADS-B »), - Un troisième dispositif 103 de réalisation d'au moins une autre fonction parmi les fonctions d'assistance aux déplacements au sol comprenant en particulier une fonction d'affichage d'une carte durant le déplacement d'un aéronef dans un aéroport. Ces différents dispositifs sont intégrés sur la même plateforme 104.35 La figure 2.a présente le système suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, le système comporte une base de données de stockage commun 201 des informations utilisables par les différents dispositifs. Dans ce mode de réalisation, le système comporte un dispositif 202 d'accès à cette base de données. Cette base de données 201 et ce dispositif d'accès 202 sont implémentés dans la plateforme. La figure 2.b présente un mode de réalisation dans lequel la base de données 201 et le dispositif d'accès 202 sont implémentés dans une unité à l'extérieur du système et reliée par une liaison filaire 203.
La base de données peut comporter les informations suivantes : - Avantageusement les informations relatives au terrain d'évolution de l'aéronef, servant en particulier à un dispositif permettant d'empêcher un aéronef de rentrer en collision avec le sol durant une phase de vol contrôlé. Ces informations peuvent aussi servir pour des fonctions d'affichage en deux dimensions ou trois dimensions. Cette base de données n'est pas utile dans une version basique du système, mais devient utile dans le cas où la fonction « TAWS » est aussi intégrée sur la plateforme. - Les informations descriptives de l'aéroport sur lequel l'aéronef évolue, a décollé ou va atterrir. Ces informations sont utilisées en particulier par le dispositif « ADS-B » dont l'une des fonctions est de permettre l'affichage des aéronefs environnants. Ces informations sont également utilisées pour afficher la carte d'aéroport sur un écran de bord. Les informations peuvent être disponibles à différentes résolutions afin de s'adapter aux besoins des différentes fonctions. Les différentes fonctionnalités mentionnées ci-dessus nécessitent que le système comporte un dispositif de localisation de l'aéronef. Les premier, deuxième et troisième dispositifs sont alors adaptés pour utiliser un même dispositif de localisation communalisé entre eux. Ce dispositif de localisation, est par exemple s'appuyer sur les informations fournies par un récepteur de signaux de localisation satellitaire, respectant la norme GNSS pour « Global Navigation Satelite System » en anglais basé sur un ou plusieurs systèmes de positionnement satellitaires tels que le GPS « Global Positioning System) ou tel que Galiléo. Ce dispositif de localisation peut aussi être ou complémenté avantageusement par les informations fournies par une centrale inertielle ou un système connu sous l'acronyme anglais AHRS pour « Attitude and Heading Reference System ».
Ces dispositifs de localisation sont généralement implémentés dans une unité à l'extérieur du système et reliée par une ou plusieurs liaisons filaires (électrique ou optique), mais peuvent aussi être implémentés dans la plateforrne.
Les figures 3.a et figure 3.b présentent le système suivant un autre mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation le système comporte également un dispositif 301 d'émission d'alertes commun aux différents dispositifs. Ce dispositif 301 permet l'émission de messages sonores stockés dans une base de données. Ce dispositif 301 d'émission d'alertes peut être implémenté dans la plateforme ou être implémenté dans une unité à l'extérieur du système et reliée par une liaison filaire 302. De plus ce dispositif 301 d'émission d'alertes peut également permettre de faire un affichage commun. Ce dispositif 301 permet de fusionner l'affichage des informations en provenance des premier, deuxième et troisième dispositifs. Ce dispositif 301 peut utiliser le format p, G, le format X/Y, le format 429, le format selon le standard ARINC 664 Part 7 (communément appelé AFDX), le format selon le standard ARINC 818 ou le format vidéo ASVI. Le ou les dispositifs d'affichage sont en général implémentés comme des dispositifs spécifiques dans l'aéronef reliés à la plateforme par une ou plusieurs liaisons filaire (électrique ou optique) 302, mais peuvent aussi être implémentés dans la plateforme. Sur la figure 3.a, le dispositif d'émission d'alertes est implémenté dans la plateforme matérielle, sur la figure 3.b, le dispositif d'émission d'alertes est implémenté dans une unité à l'extérieur du système. Cette unité externe est reliée par une liaison filaire 302 avec la plateforme matérielle. La figure 4 présente le système suivant une autre mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation un quatrième dispositif 401 est ajouté. Ce quatrième dispositif est adapté pour empêcher un aéronef de rentrer en collision avec le sol durant une phase de vol contrôlé par un contrôleur aérien (« TAWS »). Ce quatrième dispositif est implanté sur la plateforme matérielle 104.
Ici la base de données représentée comprend des informations relatives au terrain (en particulier le relief), aux différentes pistes de l'aéroport et avantageusement les performances de montée de l'aéronef, La base de données est donc différente de celle mise en commun entre « ADS-B » et la fonction de navigation aéroportuaire, connue aussi sous l'expression anglaise de « Airport Navigation ». La figure 5 présente un mode de réalisation dans lequel le système permet de réaliser les fonctions suivantes : - une fonction « TCAS » qui par interférométrie de signaux émis et reçus permet de déterminer la position angulaire et la distance des différents trafics (autres avions) autour de son avion - une fonction « ADS-B in », intégrée à la fonction « TCAS » (par commodité, car elle met en oeuvre les mêmes circuits électroniques de réception des signaux), et permettant de connaître la position géographique des différents aéronefs autour de l'aéronef utilisant le système (cette fonction rempli un rôle équivalent à celui de la fonction « TCAS »).
Ce système utilise aussi la connaissance des différents aéronefs qui entourent l'aéronef. Cet information est fournie par la fonction « ADS-B in » et est éventuellement fusionnés avec les informations représentatives des aéronefs détectés issues du de la fonction « TCAS » (fonction connue aussi dans l'état de la technique sous l'expression anglaise de « hybrid surveillance »), pour réaliser plusieurs fonctions de type « ASAS » pour « Airborne Separation Assurance System » en anglais ou assistance à la séparation embarquée en français. Parmi ces fonctions on trouve en particulier.35 - une fonction « ATSA-AIRB » permettant de visualiser les différents trafics sur un écran d'affichage. - des fonctions de type « ATSA-VSA » ou « ATSA-IM » (pour Air 5 Traffic Situation Awareness interval management » en Anglais ou « conscience/connaisance de la situation du trafic aérien avec fonctionnalité d'aide à la séparation avec un autre trafic / au maintien de la séparation / à la gestion de l'intervalle de séparation avec l'avion précédent » en Français) permettant de sélectionner un aéronef devant l'aéronef et de maintenir une 10 distance minimale avec cet aéronef. - une autre fonction « ATSA-SURF » qui comme pour la fonction « ATSA-AIRB » permet de visualiser, sur un écran d'affichage, les différents aéronefs environnants sur la surface d'un aérodrome. Ces aéronefs sont 15 affichés sur une carte d'aéroport, il nécessite donc l'utilisation d'une base de données aéroportuaires, pour permettre l'affichage de cette carte aéroport (cette carte est connu dans l'état de la technique sous l'expression anglaise « moving map »). 20 Contrairement à ce que propose l'état de la technique, où la carte aéroport utilisée pour la fonction « ATSA-SURF » est différente de celle utilisée par la fonction de navigation aéroportuaire, l'invention telle que présentée figure 5 propose de mettre en commun la carte aéroportuaire utilisée par la fonction de navigation aéroportuaire et celle utilisée par la 25 fonction « ATSA-SURF ». De cette mise en commun ressort les autres avantages de mettre en commun la fonction navigation aéroportuaire avec la fonction « ASAS », et par extension la fonction « TCAS », et d'autres fonctions de surveillance 30 telles que la fonction « TAWS ». En effet, les fonctions « ASAS » peuvent ainsi bénéficier des mêmes interfaces matérielles (bus et/ou liaisons vidéo) que celles utilisées par la fonction « Airport Navigation » pour afficher de façon cohérentes les 35 informations les trafics environnants et les alertes éventuelles associées avec les trafics environnants et les alertes éventuelles identifiés par la fonction « TCAS ». Et plus particulièrement pour la fonction « ATSA-SURF » pour afficher de façon cohérentes les informations les trafics environnants et les alertes éventuelles associées avec les éléments d'aéroport affichés pour la fonction « Airport Navigation ». Par ailleurs la fonction connue sous l'expression anglaise de « Indicating et Alerting » ou alertes et indications en français a pour but de générer des alertes lorsqu'il existe un risque de collision au sol entre différents aéronefs. Cette fonction utilise les informations de position calculées par la fonction « ADS-B in », en particulier la position des aéronefs. De plus la position de ces aéronefs et les et alertes sont visualisées sur la carte aéroport. Cette fonction « Indicating & Alerting » utilise tout particulièrement sur les informations sur des trafics environnants transmises par la fonction « ADS-B in » à destination des fonctions « ASAS », pour générer les alertes appropriées. La mise en commun de la fonction « Indication & Alerting » avec les fonctions « ASAS » permet donc de générer des alertes et les visualisations éventuelles associées, cohérentes avec celles générées par les fonctions « ASAS », et de bénéficier du même générateur de messages audio que celui utilisé pour les fonctions « TAWS » et « TCAS » disponibles sur la plateforme matérielle regroupant l'ensemble. De même la fonction connue sous l'expression anglaise « ROP » « Runway Overrun Protection » en anglais et signifiant en français système 25 de protection contre le dépassement du seuil de piste, permet à un aéronef de générer des alertes selon la distance prévue d'atterrissage vis à vis de la longueur disponible de piste. Cette fonction nécessite que soit déterminé la piste la plus probable d'atterrissage pour en déterminer sa distance disponible (une telle 30 fonctionnalité est actuellement implémentée dans la fonction « TAWS » afin d'inhiber les alertes gérées par la fonction « TAWS » lors d'une approche normale sur une piste) et s'appuie sur une base de données connue sous l'expression anglaise de « Runway » (cette base de donnée comprend les caractéristiques des pistes des différents aéroports).
Le système présenté figure 5 permet donc une mutualisation entre des éléments de la fonction connue sous l'expression anglaise « ROP » avec la fonction « TAWS ». De plus le résultat et les alertes éventuelles correspondantes, générés par la fonction « ROP », sont avantageusement affichées sur un écran d'affichage de la carte d'aéroportuaire mobile (connue aussi sous l'expression anglaise de « airport moving map »). Ce système permet aussi des synergies entre la fonction « ROP » et la fonction « ATSA-SURF », « Indicating et Alerting » et navigation aéroportuaire en particulier l'utilisation pour les messages d'alertes audio du 10 même synthétiseur vocal que pour les fonctions « TCAS » et « TAWS ». En effet la fonction « ROP » peut ainsi utiliser la même base de données d'informations de piste que celle utilisée par le « TAWS », utiliser le même générateur de messages audio que celui utilisé pour les fonctions 15 « TAWS »et « TCAS », utiliser les mêmes interfaces matérielles (bus et/ou liaisons vidéo) que ceux utilisés pour la fonction « ATSA-SURF » et « Airport Navigation » pour afficher de façon cohérentes les informations et alertes de la fonction « ROP » avec les éléments d'aéroport affichés pour la fonction « Airport Navigation ». 20 De même la fonction « Indicating & Alerting » peut ainsi bénéficier du même générateur de messages audio que celui utilisé pour les fonctions « TAWS », « TCAS » et « ROP », utiliser les mêmes interfaces matérielles (bus et/ou liaisons vidéo) que ceux utilisés par la fonction « ATSA-SURF », 25 « Airport Navigation » et « ROP » pour afficher de façon cohérentes les informations et alertes de la fonction « Indicating & Alerting » avec les éléments d'aéroport affichés pour la fonction « Airport Navigation », et utiliser les mêmes informations sur les trafics environnants que le fonction « ADS-B in », « TCAS » disponibles sur la plateforme matérielle regroupant 30 l'ensemble. La figure 6.a présente un autre mode de réalisation du deuxième dispositif permettant d'empêcher les collisions en vol entre aéronefs (« TCAS »). Dans ce mode de réalisation le dispositif comporte: 35 - Une base de données des pistes de l'aéroport - Des fonctions de détermination de la position de l'aéronef - D'autres fonctions de positionnement - Des fonctions permettant la détermination d'un risque de collision entre des aéronefs évoluant au sol - Une interface d'affichage - Une base de données des éléments aéroportuaires - Des moyens d'affichage des indications des alertes. Cette indication des alertes peut venir en superposition avec l'affichage d'une carie aéroportuaire.
De plus le dispositif comporte une fonction d'affichage du trafic de surface. Cette fonction permet l'affichage des informations relatives aux aéronefs roulant dans un aéroport donné à un instant donné. La figure 6.b présente un mode de réalisation d'un dispositif permettant de réaliser une fonction de gestion de la navigation aéroportuaire. Ce dispositif comporte en particulier les éléments suivants : Des fonctions de détermination de la position de l'aéronef Des fonctions d'affichage de cartes aéroportuaires - Une interface d'affichage - Des moyens d'affichage de la carte aéroportuaire - Une base de données des éléments aéroportuaires Il apparait donc que certains éléments sont conjoints au dispositif « TCAS » et au dispositif permettant de réaliser une fonction de gestion de la navigation aéroportuaire. En particulier les éléments suivants sont présents dans les deux dispositifs : Des fonctions de détermination de la position de l'aéronef - Une base de données des éléments aéroportuaires - Une interface d'affichage Il est donc possible de mutualiser certains de ces éléments, si le deuxième dispositif (« TCAS ») et le dispositif permettant de réaliser une fonction de gestion de la navigation aéroportuaire sont implémentés sur une même plateforme matérielle. Un mode de réalisation de cette mutualisation est présentée figure 6.c.35 Les figures 7.a et 7.b présentent les fonctions contenues dans un premier dispositif permettant d'empêcher un aéronef de rentrer en collision avec le sol durant une phase de vol contrôlé par un opérateur au sol (« TAWS ») et un deuxième dispositif permettant d'empêcher les collisions en vol entre aéronefs (« TCAS »). Le dispositif de la figure 7.a (« TAWS ») comporte : Une base de données comprenant des informations relatives au terrain (en particulier le relief), aux différentes pistes de l'aéroport et avantageusement les performances de montée de l'aéronef. Des fonctions de détermination de la position de l'aéronef - Des fonctions permettant la détermination d'un risque de collision entre des aéronefs évoluant au sol Une base de données de messages vocaux Un synthétiseur de messages vocaux qui, grâce à l'utilisation de la base de données de messages vocaux, permet l'émission de messages oraux. - un dispositif de génération d'image du relief et d'alertes Le dispositif de la figure 7.b (« TCAS ») comporte : Des fonctions de réception et d'interférométrie des réponses des autres aéronefs permettant de déterminer leur positionnement relatif avec la position de l'aéronef - Des fonctions permettant la détermination d'un risque de collision entre des aéronefs évoluant au sol Une base de données de messages vocaux Un synthétiseur de messages vocaux qui, grâce à l'utilisation de la base de données de messages vocaux, permet l'émission de messages oraux. -Un dispositif de génération d'image du relief et d'alertes Une interface d'affichage des aéronefs environnants qu'ils soient en vol ou sur la surface aéroportuaire - Des moyens d'affichage des indications des alertes. Cette indication des alertes peut venir en superposition avec l'affichage d'un/ acte aéroportuaire.
Il apparait donc que certains éléments sont conjoints au dispositif « TAWS » et au dispositif « TCAS ». En particulier les éléments suivants sont présents dans les deux dispositifs : - Les fonctions de détermination de la position de l'aéronef - Les fonctions permettant la détermination d'un risque de collision entre des aéronefs évoluant au sol Il est donc possible de mutualiser certains de ces éléments, si le premier dispositif (« TAWS ») et le deuxième dispositif (« TCAS) » sont implémentés 10 sur une même plateforme matérielle. Un mode de réalisation de cette mutualisation est présentée figure 7.c. De plus la norme ARINC 735 B présente un système connu sous le nom anglais de « Traffic Computer », et qui comporte afin de réaliser les 15 fonctions connues sous l'acronyme anglais « ATSAW » les éléments suivants : Des fonctions de détermination de la position de l'aéronef D'une fonction de type « ADS-B in » De fonctions « ATSAW » d'affichage du positionnement relative 20 des autres aéronefs par apport à l'aéronef porteur du système Enfin une base de données des éléments aéroportuaires (ces éléments sont utilisés par la fonction « ATSA-SURF ») En d'autres termes il est possible d'avoir une intégration 25 cohérente de certains éléments des dispositifs ayant la fonction d'afficher les indications de surface avec certains éléments du dispositif ayant la fonction d'afficher les alertes concernant le risque de collision entre un aéronef et un élément à la surface du sol. Cette intégration cohérente concerne en particulier la base de données représentative des éléments aéroportuaires. Il 30 est aussi possible de faire une intégration cohérente des données représentatives de la localisation des aéronefs. Cette . intégration est réalisable en implémentant ces éléments sur la plateforme matérielle ou sur un système externe à la plateforme matérielle.
Les indications et les alertes sont celles associées à l'aéronef sur lequel le système est installé. Ces indications et alertes concernent la position de l'aéronef par rapport aux différents éléments de l'aéroport.
De même, il est possible d'avoir une intégration cohérente de l'affichage du trafic à la surface de l'aéroport, de l'affichage des alertes concernant le risque de collision entre un aéronef et un élément à la surface du sol et de l'affichage de la carte aéroportuaire. Ceci est réalisé par le partage de la base des données aéroportuaires. Il est ainsi possible dé faire une intégration cohérente, ou mise en commun cohérente, des données représentatives de la localisation des aéronefs. Cette intégration est réalisable en implémentant cette fonction sur la plateforme matérielle ou sur un système externe à la plateforme matérielle.
Concernant la mutualisation des bases de données il est possible de réaliser les mutualisations suivantes : - La mutualisation de la base de données des éléments du terrain de type « TAWS » (avec une résolution variable et dont la précision dépend de l'aéroport ou de la zone géographique considérée), pour les applications utilisant une fonctionnalité « TAWS », avec la base de données des éléments du terrain présentant une résolution élevée, cette base de données est utilisée pour des applications d'affichage en deux dimensions et des applications d'affichage en trois dimensions. Pour réaliser cette mutualisation, il est possible de mettre en place un algorithme ayant les étapes suivantes : - l'extraction des éléments la base de données des éléments du terrain présentant une résolution élevée utilisation d'un algorithme de conversion de la résolution appliqué sur les données - remplir la base de données des éléments du terrain de type « TAWS » (avec une résolution variable et dont la précision dépend de l'aéroport ou de la zone géographiques considérée) avec les éléments dont la résolution a été convertie Il est également possible de réaliser la mutualisation suivante : La mutualisation de la base de données comportant la carte de l'aéroport, sur lequel l'aéronef évolue, au format graphique, avec la base de données comportant la carte de l'aéroport, sur 'lequel l'aéronef évolue, au format numérique.
Pour réaliser cette mutualisation, il est possible de faire cette mutualisation en considérant que les fonctions de type « TAWS » et les fonctions d'alerte utilisent la base de données aéroportuaires à la place de la base de données des pistes, cette dernière base de données étant utilisée couramment pour les fonctions de type « TAWS ». De plus comme la base de données aéroportuaires en type haute résolution comporte déjà des indications sur les pistes d'atterrissage, il est possible de supprimer la base de données des pistes d'atterrissage en haute résolution. Cette dernière base de données est utilisée en particulier pour les fonctions d'affichage d'éléments de surface et des fonctions d'alerte (en particulier l'émission d'alerte en cas de dépassement du seuil de piste). En d'autres termes il est possible d'avoir une intégration cohérente de certains éléments des dispositifs ayant la fonction d'afficher les indications de surface avec certains éléments du dispositif ayant la fonction d'afficher les alertes concernant le risque de collision entre un aéronef et un élément à la surface du sol. Cette intégration cohérente concerne en particulier la base de données représentative des éléments aéroportuaires. Il est aussi possible de faire une intégration cohérente des données représentatives de la localisation des aéronefs. Cette intégration est réalisable en implémentant ces éléments sur la plateforme matérielle ou sur un système externe à la plateforme matérielle.
Les indications et les alertes sont celles associées à l'aéronef sur lequel le système est installé. Ces indications et alertes concernent la position de l'aéronef par rapport aux différents éléments de l'aéroport.
De même, il est possible d'avoir une intégration cohérente de l'affichage du trafic à la surface de l'aéroport, de l'affichage des alertes concernant le risque de collision entre un aéronef et un élément à la surface du sol et de l'affichage de la carte aéroportuaire. Ceci est réalisé par le partage de la base des données aéroportuaires. Il est ainsi Possible de faire une intégration cohérente, ou mise en commun cohérente, des données représentatives de la localisation des aéronefs. Cette intégration est réalisable en implémentant cette fonction sur la plateforme matérielle ou sur un système externe à la plateforme matérielle.
Concernant la mutualisation des bases de données il est possible de réaliser les mutualisations suivantes : - La mutualisation de la base de données des éléments du terrain de type « TAWS » (avec une résolution variable et dont la précision dépend de l'aéroport ou de la zone géographique considérée), pour les applications utilisant une fonctionnalité « TAWS », avec la base de données des éléments du terrain présentant une résolution élevée, cette base de données est utilisée pour des applications d'affichage en deux dimensions et des applications d'affichage en trois dimensions. Pour réaliser cette mutualisation, il est possible de mettre en place un algorithme ayant les étapes suivantes : l'extraction des éléments la base de données des éléments du terrain présentant une résolution élevée utilisation d'un algorithme de conversion de la résolution appliqué sur les données remplir la base de données des éléments du terrain de type « TAWS » (avec une résolution variable et dont la précision dépend de l'aéroport ou de la zone géographiques considérée) avec les éléments dont la résolution a été convertie Il est également possible de réaliser la mutualisation suivante : La mutualisation de la base de données comportant la carte de l'aéroport, sur lequel l'aéronef évolue, au format graphique, avec la base de données comportant la carte de l'aéroport, sur lequel l'aéronef évolue, au format numérique.
Pour réaliser cette mutualisation, il est possible de faire cette mutualisation en considérant que les fonctions de type « TAWS » et les fonctions d'alerte utilisent la base de données aéroportuaires à la place de la base de données des pistes, cette dernière base de données étant utilisée couramment pour les fonctions de type « TAWS ». De plus comme la base de données aéroportuaires en type haute résolution comporte déjà des indications sur les pistes d'atterrissage, il est possible de supprimer la base de données des pistes d'atterrissage en haute résolution. Cette dernière base de données est utilisée en particulier pour les fonctions d'affichage d'éléments de surface et des fonctions d'alerte (en particulier l'émission d'alerte en cas de dépassement du seuil de piste).25
Claims (16)
- REVENDICATIONS1. Système étendu et intégré de sécurité et de surveillance aéronautique 5 comportant ; - des premiers moyens (101) adaptés pour empêcher les collisions en vol entre aéronefs (TCAS) - des deuxièmes moyens (102) de réalisation d'une fonction parmi les fonctions de surveillance et de contrôle du trafic aérien (ADS-B) 10 - des troisièmes moyens (103) de réalisation d'au moins une fonction parmi un ensemble de fonctions d'assistance aux déplacements au sol comprenant en particulier : - une fonction d'affichage d'une carte durant le déplacement d'un aéronef dans un aéroport 15 ledit système étant caractérisé en ce que les premiers, deuxièmes et troisièmes moyens sont implantés sur une même plateforme matérielle (104).
- 2. Système selon la revendication 1 comportant en outre ; - une base de données (301) stockant les informations utilisables par les 20 premiers, deuxièmes et troisièmes moyens et - des moyens d'accès (302) à la dite base de données, communs auxdits premiers, deuxièmes et troisièmes moyens.
- 3. Système selon la revendication 2 dans lequel ladite base de données 25 (301) et lesdits moyens d'accès (302) sont implémentés dans ladite plateforme matérielle.
- 4. Système selon la revendication 2 dans lequel ladite base de données (301) et lesdits moyens d'accès (302) sont reliés à ladite plateforme 30 matérielle par des moyens de communication.
- 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4 comportant en outre ; - des moyens d'émission d'alertes (401) communs auxdits premiers, deuxièmes et troisièmes moyens. 35
- 6. Système selon la revendication 5 dans lequel lesdits moyens d'émission d'alertes (401) sont implémentés dans ladite plateforme matérielle
- 7. Système selon la revendication 6 dans lequel lesdits moyens d'émission 5 d'alertes sont reliés à ladite plateforme matérielle par des moyens de communication (303, 402).
- 8. Système selon l'une des revendications 1 à 7 comportant en outre ; - des moyens d'affichages communs auxdits premiers, deuxièmes et 10 troisièmes moyens.
- 9. Système selon la revendication 8 dans lequel lesdits moyens d'affichages communs sont implémentés dans ladite plateforme matérielle 15
- 10. Système selon la revendication 8 dans lequel lesdits moyens d'affichages communs sont reliés à ladite plateforme matérielle par des moyens de communication.
- 11. Système selon l'une des revendications 1 à 10 comportant en outre ; 20 - des moyens de localisation de l'aéronef communs auxdits premiers, deuxièmes et troisièmes moyens
- 12. Système selon la revendication 11 dans lequel lesdits moyens de localisation sont implémentés dans ladite plateforme matérielle 25
- 13. Système selon la revendication 11 dans lequel lesdits moyens de localisation sont reliés à ladite plateforme matérielle par des moyens de communication. 30
- 14. Système selon la revendication 4 ou 7 ou 10 dans lequels les moyens de communication sont des moyens filaire ou sans fil.
- 15. Système selon l'une des revendications précédentes comportant en outre des quatrièmes moyens (102) adaptés pour empêcher un aéronef de rentrer 35 en collision avec le sol durant une phase de vol contrôlé par un contrôleuraérien (TAWS), lesdits quatrièmes moyens étant implantés sur ladite plateforme matérielle (104).
- 16. Système selon l'une des revendications précédentes comportant en outre des cinquièmes moyens de réalisation d'au moins une autre fonction parmi la fonction SURF-IA, D-TAXI ou « Runway Overrun Awareness and Alerting », lesdits cinquièmes moyens étant implantés sur ladite plateforme matérielle (104).
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