FR3039643A1 - Interface homme-machine pour la gestion du vol d'un aeronef - Google Patents
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Abstract
Il est divulgué un procédé pour la gestion du vol d'un aéronef comprenant les étapes consistant à déterminer un contexte de vol; en fonction du contexte de vol déterminé, sélectionner un ou plusieurs paramètres d'affichage et afficher un ou plusieurs repères graphiquement sélectionnables sur une représentation d'au moins une partie du vol de l'aéronef, ladite représentation étant affichée sur au moins un écran dans le cockpit de l'aéronef; recevoir indication de la sélection d'un ou de plusieurs repères et en réponse à ladite sélection modifier l'affichage de la représentation d'au moins une partie du vol de l'aéronef. Des développements décrivent la fourniture de ressources documentaires, l'utilisation de paramètres et/ou de règles d'affichage (e.g. emplacements et priorités). Des aspects de système (e.g. réalité augmentée et/ou virtuelle pour l'augmentation de la surface d'affichage adressable, boucle retour par suivi du regard) ainsi que des aspects de logiciel (contrôle de densité visuelle) sont décrits.
Description
INTERFACE HOMME-MACHINE POUR LA GESTION DU VOL D’UN
AERONEF
Domaine de l’invention L’invention concerne le domaine technique des systèmes de gestion de vol (FMS) embarqués dans les aéronefs, et en particulier le domaine des interfaces homme-machine pour le contrôle de ces systèmes de gestion de vol.
Etat de la Technique
Un système de gestion de vol (FMS pour « Flight Management System » en anglais) est un outil incontournable pour la gestion de la trajectoire d’un aéronef.
Les tâches de navigation étant particulièrement complexes pour un objet volant à haute altitude (e.g. sans repère terrestre), le système FMS est lui-même un outil complexe. Cette complexité se manifeste non seulement par la quantité d’informations fournie par le système, mais aussi par la difficulté qu’éprouvent les pilotes à accéder à la bonne information - et qui plus est - au bon moment.
Quand la situation de l’aéronef est nominale (par exemple quand le pilote automatique est engagé et que le FMS guide l’aéronef), le rôle du pilote consiste essentiellement à surveiller les systèmes et à s’assurer que les paramètres de vol correspondent bien à ceux qui sont attendus. Dans cette situation, le pilote a généralement le temps de chercher des informations dans la centaine de pages de documentation du FMS, de considérer et tester des routes alternatives, de consulter des cartes, etc.
En revanche, dans certaines situations ou contextes de vol, le temps peut devenir un critère déterminant: le pilote doit être en mesure d’accéder le plus rapidement possible à toute information jugée critique. Cette contrainte peut avantageusement être prise en compte en amont, lors de la conception du système, et plus particulièrement lors de la conception de son interface homme-machine (IHM).
Cette conception IHM constitue un véritable défi car les données sont extrêmement nombreuses et les situations opérationnelles très variées. Le cockpit d’un avion moderne regorge d’informations à destination du pilote. Par ailleurs, les écrans d’interface sont embarqués dans le cockpit qui est un espace exigu et ces écrans sont rarement renouvelés. Bien que les « glass cockpits » aient permis d’atténuer le problème de la dispersion de l’information (dans une certaine mesure), le nombre d’écrans embarqués à bord est restreint et le nombre d’écrans « embarquables » est très limité.
Pour les systèmes avioniques actuels, lorsque le contenu d’une page FMS dépasse la taille de l’écran, un système de défilement de page (communément appelé « ascenseur ») est mis en oeuvre. Celui-ci, couplé à un trackball ou un système de pointage comme un joystick ou une souris ou une interface tactile, permet au pilote de consulter des informations situées n’importe où sur la page. Par exemple, le pilote peut déplacer la partie d’intérêt dans fenêtre d’affichage de l’écran. C’est le cas, par exemple, de la page Flight Plan (F-PLN) qui rassemble des informations telles que l’intégralité des « points de plan de vol » ou « point de passage » (« waypoints » en anglais) jusqu’à la destination, des indications de cap et distance jusqu’au prochain point de passage, des estimées, pour chaque waypoint, de l’heure ou du temps de passage au point, de la vitesse et altitude ou l’EFOB (Estimated Fuel On Board) et le vent (en direction et en magnitude), des contraintes de vitesse, d’altitude et de temps, l’identifiant de l’aéroport et de la piste d’arrivée, des messages systèmes, et parfois d’autres éléments, tel par exemple le prochain objectif de la mission (par exemple sur FMS A400M). Dans le cas d’un F-PLN court (i.e. avec peu de points de passage), il est relativement aisé pour le pilote de s’y retrouver car celui-ci impose peu de manipulations à l’écran (par exemple impliquant des opérations de défilement). En revanche, pour de longs vols, le F-PLN peut contenir jusqu’à 250 points de passage sur les FMS modernes ; sachant qu’une page F-PLN peut afficher au maximum 9 points de passage, la charge cognitive devient très vite problématique pour le pilote cherchant un point de passage particulier. Ce dernier généralement navigue par approximations successives (en l’absence de fonction de recherche sur les FMS actuels), en recourant notamment à de très multiples opérations de défilement et de sélections à l’écran (la majorité des informations est masquée par défaut et nécessite plusieurs opérations successives pour être lisibles). Cette activité est chronophage, laborieuse et constitue un coût d’opportunité en ne permettant pas au pilote d’approfondir sa connaissance de l’organisation des points de passage entre eux.
La littérature brevet ne fournit pas de solutions satisfaisantes au problème technique consistant à naviguer efficacement dans des bases de données importantes au moyen d’interfaces homme-machine de caractéristiques limitées. Résumé de l’invention
Il est divulgué un procédé pour la gestion du vol d'un aéronef comprenant les étapes consistant à déterminer un contexte de vol; en fonction du contexte de vol déterminé, sélectionner un ou plusieurs paramètres d’affichage et afficher un ou plusieurs repères graphiquement sélectionnâmes sur une représentation d’au moins une partie du vol de l’aéronef, ladite représentation étant affichée sur au moins un écran dans le cockpit de l’aéronef; recevoir indication de la sélection d’un ou de plusieurs repères et en réponse à ladite sélection modifier l’affichage de la représentation d’au moins une partie du vol de l’aéronef. Des développements décrivent la fourniture de ressources documentaires, l’utilisation de paramètres et/ou de règles d’affichage (e.g. emplacements et priorités). Des aspects de système (e.g. réalité augmentée et/ou virtuelle pour l’augmentation de la surface d’affichage adressable, boucle retour par suivi du regard) ainsi que des aspect de logiciel (contrôle de densité visuelle) sont décrits.
Dans un mode de réalisation de l’invention, le procédé est implémenté au sein d’un système de gestion de vol de type FMS. Des données sont extraites du F-PLN puis stockées dans une base de données dédiée. En fonction des préférences d’affichage - statiquement prédéfinies (par le pilote et/ou la compagnie aérienne) et/ou ou dynamiquement déterminées (notamment selon le contexte de vol) - une représentation du vol de l’aéronef est affichée et accompagnée de repères et/ou symboles cliquables (ou sélectionnâmes). En réponse à une ou plusieurs sélections desdits repères et/ou symboles, l’affichage est modifié. Indépendamment de ces sélections, les données sont réactualisées à intervalle régulier et l’affichage est rafraîchi. En d’autres termes, les mécanismes d’extraction, de stockage, et d’affichage des données sont relancés de manière répétée dans le temps afin de tenir compte d’éventuels changements intervenant au cours du vol de l’aéronef, garantissant ainsi au pilote la validité des informations affichées sur la représentation du vol.
Avantageusement, les paramètres du vol sont accessibles de manière rapide, claire et concise et ce durant la totalité du vol de l’aéronef.
Avantageusement, l’invention permet de « condenser » la représentation et l’accès à un grand nombre d’informations sur un écran de taille réduite. En d’autres termes, la « densité » d’informations peut être augmentée (augmentation de la quantité d’informations représentées par unité de surface d’affichage).
Avantageusement, en combinaison avec d’autres modes de réalisation de l’invention, l’ajout d’un ou de plusieurs effets ou rendus visuels spécifiques permettent au pilote de visualiser clairement et de manière intuitive les informations de vol.
Avantageusement le procédé selon l’invention permet la synthèse et l’accès rapide à l’information pour les pilotes. Dans un mode de réalisation, l’accessibilité aux informations peut être maintenue de manière constante. Avantageusement, le procédé selon l’invention permet de maintenir la « conscience de la situation » du pilote à un haut niveau (par exemple sans avoir besoin de parcourir régulièrement l’ensemble du F-PLN).
Avantageusement, l’affichage peut être « distribué » au sein du cockpit : les divers écrans présents dans le cockpit, selon qu’ils sont accessibles ou non, peuvent être mis à contribution pour répartir les informations qui doivent être affichées. Par ailleurs, des moyens de réalité augmentée et/ou virtuel peuvent accroître les surfaces d’affichage. L’augmentation de la surface d’affichage disponible ne rend pas caduque le contrôle de la densité d’affichage permise par l’invention, via l’affichage d’un ou plusieurs repères graphiquement sélectionnables. Au contraire, la reconfiguration (contextuelle) de l’affichage cumulant cet accroissement de la surface d’affichage adressable et de contrôle de la densité visuelle (e.g. concentration ou densification contextuelle) permettent d’améliorer significativement l’interaction homme-machine.
Avantageusement, les exemples décrits facilitent les interactions homme-machine et en particulier déchargent le pilote de manipulations fastidieuses, parfois répétitives et souvent complexes, améliorant du même coup sa capacité de concentration pour le pilotage proprement dit. Définissant un nouveau modèle d’interaction homme-machine, le champ visuel du pilote peut être utilisé au mieux et de manière plus intensive, permettant de maintenir un niveau d'attention élevé ou exploiter ce dernier au mieux. L'effort cognitif à fournir se trouve optimisé, ou plus exactement partiellement réalloué à des tâches cognitives plus utiles au regard de l'objectif de pilotage. En d'autres termes, les effets techniques liés à certains aspects de l'invention correspondent à une réduction de la charge cognitive de l'utilisateur de l'interface homme- machine.
Avantageusement, l’invention peut s’appliquer dans le contexte avionique ou aéronautique (y compris le télé-pilotage de drone) mais aussi dans les contextes automobile, de transport ferroviaire ou maritime.
Description des figures
Différents aspects et avantages de l’invention vont apparaître en appui de la description d’un mode préféré d’implémentation de l’invention mais non limitatif, avec référence aux figures ci-dessous :
La figure 1 illustre l'environnement technique global de l'invention;
La figure 2 illustre schématiquement la structure et les fonctions d'un système de gestion de vol de type FMS connu;
La figure 3 illustre un exemple de représentation du plan de vol selon un mode de réalisation de l’invention ;
La figure 4 illustre un exemple de configuration des préférences d’affichage selon un mode de réalisation de l’invention ;
La figure 5 montre des exemples d’étapes du procédé selon un mode de réalisation de l’invention ;
La figure 6 illustre un exemple de système selon une variante de l’invention.
Description détaillée de l’invention
Certains termes et environnements techniques sont définis ci-après. L'acronyme ou sigle FMS correspond à la terminologie anglaise "Flight Management System" et désigne les systèmes de gestion de vol des aéronefs, connus dans l’état de l’art par la norme internationale ARINC 702. Lors de la préparation d’un vol ou lors d'un déroutement, l'équipage procède à la saisie de différentes informations relatives au déroulement du vol, typiquement en utilisant un dispositif de gestion de vol d'un aéronef FMS. Un FMS comprend des moyens de saisie et des moyens d'affichage, ainsi que des moyens de calcul. Un opérateur, par exemple le pilote ou le copilote, peut saisir via les moyens de saisie des informations telles que des RTA, ou " waypoints ", associés à des points de cheminement, c'est-à-dire des points à la verticale desquels l'aéronef doit passer. Ces éléments sont connus dans l’état de l’art par la norme internationale ARINC 424. Les moyens de calcul permettent notamment de calculer, à partir du plan de vol comprenant la liste des waypoints, la trajectoire de l'aéronef, en fonction de la géométrie entre les waypoints et/ou des conditions d'altitude et de vitesse.
Dans la suite du document, l’acronyme anglais FMD est utilisé pour désigner l’affichage du FMS présent dans le cockpit, disposé en général en tête basse (au niveau des genoux du pilote). Le FMD est organisé en "pages" qui sont des regroupements fonctionnels d’informations cohérentes. Parmi ces pages figurent la page "FPLN" qui présente la liste des éléments du plan de vol (waypoints, markers, pseudo waypoints) et la page "DUPLICATE" qui présente les résultats des recherches en base de données de navigation. L’acronyme anglais ND est utilisé pour désigner l’affichage graphique du FMS présent dans le cockpit, disposé en général en tête moyenne, soit devant le visage. Cet affichage est défini par un point de référence (centré ou en bas de l’affichage) et un range, définissant la taille de la zone d’affichage. L'acronyme IHM correspond à Interface Homme-Machine (HMI en anglais, Human Machine Interface). La saisie des informations, et l'affichage des informations saisies ou calculées par les moyens d'affichage, constituent une telle interface homme-machine. De manière générale, les moyens IHM permettent la saisie et la consultation des informations de plan de vol.
Il est divulgué un procédé mis en œuvre par ordinateur pour la gestion du vol d'un aéronef comprenant les étapes consistant à déterminer un contexte de vol de l'aéronef; en fonction du contexte de vol déterminé, sélectionner une ou plusieurs paramètres d’affichage parmi des paramètres prédéfinis et afficher un ou plusieurs repères graphiquement sélectionnâmes sur une représentation d’au moins une partie du vol de l’aéronef, ladite représentation étant affichée sur au moins un écran dans le cockpit de l’aéronef; recevoir indication de la sélection d’un ou de plusieurs repères et en réponse à ladite sélection modifier l’affichage de la représentation d’au moins une partie du vol de l’aéronef.
Dans un développement, l'étape consistant à déterminer le contexte de vol comprend une ou plusieurs étapes parmi les étapes consistant à déterminer des informations associées à l’état des systèmes de l'aéronef et/ou déterminer des informations associées à l’environnement de l'aéronef et/ou à appliquer des règles logiques prédéfinies auxdites informations déterminées.
Dans un développement, l'étape consistant à déterminer le contexte de vol comprend l’étape consistant à recevoir ou détecter un ou plusieurs événements choisis parmi un séquencement de points de plan de vol, un changement de leg actif, une révision du plan de vol, l’introduction d’une commande hold ou la réception d’une clearance du contrôle aérien.
Dans un développement, le contexte de vol est déclaré par le pilote.
Dans un développement, le contexte de vol est déterminé de manière répétée dans le temps.
Dans un développement, le procédé comprend en outre l’étape consistant à fournir un lien vers une ressource documentaire en rapport avec un repère sélectionné.
Dans un développement, le procédé comprend en outre l’étape consistant à afficher ladite ressource documentaire.
Dans un développement, les paramètres d’affichage sont configurables.
Dans un développement, les paramètres d’affichage sont configurés par le pilote ou la compagnie aérienne.
Dans un développement, les paramètres d’affichage étant déterminés par l’application de règles d’affichage prédéfinies en fonction du contexte de vol déterminé, lesdites règles comprenant des règles d'emplacement d'affichage et/ou des règles de priorité d'affichage.
Un même contexte de vol peut donner lieu à différents comportements de l’affichage. Ce contrôle intermédiaire peut se faire par application de règles (qui sont généralement prédéfinies et statiques mais qui peuvent être configurables dynamiquement, par exemple à distance).
Des règles d’emplacement peuvent régir la distribution des affichages réels (écrans et ou projections d’image) et/ou virtuels (les aspects de système correspondants pour la fusion réel/virtuel sont décrits ci-après).
Les priorités d’affichage peuvent être différentes, selon des durées minimales et/ou maximales, des éléments d’affichage être associés à un statut d’affichage en permanence, par intermittence, de manière régulière ou irrégulière, de statut optionnel et remplaçable, des paramètres d'affichage précis (luminance, surface, etc)
Dans un développement, les règles d’affichage sont déterminées en fonction de la densité visuelle des informations affichées à destination du pilote.
Dans un mode particulier de réalisation, une boucle « retour » (par exemple en la forme d’une caméra capturant le point de vue visuel subjectif du pilote et/ou d’un dispositif de suivi du regard) permet de moduler ou de réguler ou d’influencer les règles d'emplacement et/ou les règles de priorité d'affichage.
Dans un développement, la représentation d’au moins une partie du vol de l’aéronef est tridimensionnelle.
Dans un développement, une partie du vol de l’aéronef correspond à une phase de vol ou à un leg.
Il est divulgué un produit programme d’ordinateur, comprenant des instructions de code permettant d’effectuer une ou plusieurs des étapes du procédé lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
Il est divulgué un système comprenant des moyens pour mettre en œuvre une ou plusieurs des étapes du procédé.
Dans un développement, le système comprend au moins un écran d’affichage d’un système de gestion de vol FMS, choisi parmi un écran de vol PFD et/ou un écran de navigation ND/VD et/ou un écran multifonction MFD.
Dans un développement, le système comprend un écran d’affichage d’un sac de vol électronique ou Electronic Flight Bag.
Dans un développement, le système comprend des moyens de réalité augmentée et/ou de réalité virtuelle.
Les moyens d'affichage peuvent comprendre, outre les écrans du FMS, un casque de réalité virtuelle opaque et/ou un casque de réalité augmentée semi transparent ou un casque à transparence configurable, des projecteurs (pico-projecteurs par exemple, ou vidéoprojecteurs pour projeter les scènes de simulation) ou bien encore une combinaison de tels appareils. Le casque peut donc être un "head-mounted display", un "wearable computer", des "glasses”, un visiocasque, etc. les informations affichées peuvent être entièrement virtuelles (affichées dans le casque individuel), entièrement réelles (par exemple projetées sur les surfaces planes disponibles dans l'environnement réel du cockpit) ou une combinaison des deux (en partie un affichage virtuel superposé ou fusionné avec la réalité et en partie un affichage réel via des projecteurs).
Les moyens AR comprennent en particulier des systèmes de type HUD ("Head Up Display" visée tête haute) et les moyens VR comprennent en particulier des systèmes de type EVS ("Enhanced Vision System”) ou SVS ("Synthetic Vision System”). L’information visuelle peut être distribuée ou répartie ou projetée ou masquée en fonction du contexte visuel immersif du pilote. Cette "distribution" peut amener à considérer l'environnement du pilote de manière opportuniste en considérant toutes les surfaces disponibles de façon à ajouter (superposer, surimposer) des informations virtuelles, choisies de manière appropriée dans leur nature (quoi afficher), temporalité (quand afficher, à quelle fréquence) et emplacement (priorité des affichages, stabilité des emplacements, etc). A un extrême, l'ensemble des emplacements peu ou faiblement utilisés dans l'environnement de l'utilisateur peuvent être exploités de façon à densifier l'affichage d'information. Plus encore, par projection de masques d’images superposée aux objets réels, l’affichage peut « gommer » un ou plusieurs instruments de commande présents physiquement dans le cockpit (manettes, boutons, actuateurs) dont la géométrie est connue et stable pour augmenter plus encore les surfaces adressables. L’environnement réel du cockpit peut donc se retrouver transformé en autant d'écrans "potentiels", voire en un unique écran unifié.
Dans un mode de réalisation, la reconfiguration de l'écran selon l’invention est "débrayable", i.e. le pilote peut décider d'annuler ou de désactiver toutes les modifications de l'affichage en cours pour revenir rapidement au mode d'affichage "nominal" i.e. natif sans les modifications d’affichage. La sortie du mode de reconfiguration peut par exemple se faire par commande vocale (passphrase) ou via un actuateur (bouton de désactivation). Différents événements peuvent déclencher cette sortie précipitée des reconfigurations graphiques en cours (par exemple "séquencement” d’un waypoint, un changement de phase de vol, la détection d’une anomalie majeure telle une panne moteur, une dépressurisation, etc)
Dans un développement, le système comprend exclusivement des moyens d'interface de type tactile. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le cockpit est entièrement tactile, i.e. exclusivement constitué d'interfaces IHM de type tactile. Les procédés et systèmes selon l'invention permettent en effet des modes de réalisation "tout tactile", c'est-à-dire selon un environnement d'interaction homme-machine entièrement constitué d'écrans tactiles, sans aucun actuateur tangible mais avantageusement entièrement reconfigurable.
Dans un développement, le système comprend en outre des moyens d’acquisition d’images du cockpit (e.g. interprétation ou réinjection de données par OCR et/ou reconnaissance d’images - par « scraping » -, caméra montée sur un casque porté par le pilote ou caméra fixe en arrière du cockpit) et/ou un dispositif de suivi du regard.
La figure 1 illustre l'environnement technique global de l'invention. Des équipements avioniques ou des moyens aéroportuaires 100 (par exemple une tour de contrôle en lien avec les systèmes de contrôle aérien) sont en communication avec un aéronef 110. Un aéronef est un moyen de transport capable d'évoluer au sein de l'atmosphère terrestre. Par exemple, un aéronef peut être un avion ou un hélicoptère (ou bien encore un drone. L'aéronef comprend une cabine de pilotage ou un cockpit 120. Au sein du cockpit se trouvent des équipements de pilotage 121 (dits équipements avioniques), comprenant par exemple un ou plusieurs calculateurs de bord (moyens de calcul, de mémorisation et de stockage de données), dont un FMS, des moyens d'affichage ou de visualisation et de saisie de données, des moyens de communication, ainsi que (éventuellement) des moyens de retours haptiques et un calculateur de roulage. Une tablette tactile ou un EFB 122 peut se trouver à bord, de manière portative ou intégrée dans le cockpit. Ledit EFB peut interagir (communication bilatérale 123) avec les équipements avioniques 121. L'EFB peut également être en communication 124 avec des ressources informatiques externes, accessible par le réseau (par exemple informatique en nuage ou "Cloud computing" 125. En particulier, les calculs peuvent s'effectuer localement sur l'EFB ou de manière partielle ou totale dans les moyens de calculs accessibles par le réseau. Les équipements de bord 121 sont généralement certifiés et régulés tandis que l'EFB 122 et les moyens informatiques connectés 125 ne le sont généralement pas (ou dans une moindre mesure). Cette architecture permet d'injecter de la flexibilité du côté de l'EFB 122 en s'assurant d'une sécurité contrôlée du côté de l'avionique embarquée 121.
Parmi les équipements de bord figurent différents écrans. Les écrans ND (affichage graphique associé au FMS) sont généralement disposés dans le champ de vue primaire, en "tête moyenne", tandis que les FMD sont positionnés en "tête basse". L’ensemble des informations entrées ou calculées par le FMS est regroupée sur des pages dites FMD. Les systèmes existants permettent de naviguer de page en page, mais la taille des écrans et la nécessité de ne pas mettre trop d’informations sur une page pour sa lisibilité ne permettent pas d’appréhender dans leur globalité la situation actuelle et future du vol de manière synthétique. Les équipages des avions modernes en cabine sont constitués en général de deux personnes, réparties de chaque côté de la cabine : un côté "pilote" et un côté "copilote". Les avions d’affaires n’ont parfois qu’un pilote, et certains avions plus anciens ou de transport militaire ont un équipage de trois personnes. Chacun visualise sur son IHM les pages qui l’intéressent. Deux pages parmi la centaine possibles sont en général affichées en permanence pendant l’exécution de la mission: la page "plan de vol" tout d'abord, qui contient les informations de route suivie par l’avion (liste des prochains points de passage avec leurs prédictions associées en distance, temps, altitude, vitesse, carburant, vent). La route est divisée en procédures, elles mêmes constituées de points (comme le décrit le brevet FR2910678) et la page "performances" ensuite, qui contient les paramètres utiles pour guider l’avion sur le court terme (vitesse à suivre, plafonds d’altitude, prochains changements d’altitudes). Il existe également une multitude d'autres pages disponibles à bord (les pages de révisions latérales et verticales, les pages d'informations, des pages spécifiques à certains aéronefs), soit généralement une centaine de pages.
La figure 2 illustre schématiquement la structure et les fonctions d'un système de gestion de vol de type FMS connu. Un système de type FMS 200 disposé dans le cockpit 120 et les moyens avioniques 121 dispose d'une interface homme-machine 220 comprenant des moyens de saisie, par exemple formés par un clavier, et des moyens d'affichage, par exemple formés par un écran d'affichage, ou bien simplement un écran d'affichage tactile, ainsi qu'au moins les fonctions suivantes: - Navigation (LOCNAV) 201, pour effectuer la localisation optimale de l'aéronef en fonction des moyens de géolocalisation tels que le géopositionnement par satellite ou GPS, GALILEO, les balises de radionavigation VHF, les centrales inertielles. Ce module communique avec les dispositifs de géolocalisation précités : - Plan de vol (FPLN) 202, pour saisir les éléments géographiques constituant le "squelette" de la route à suivre, tels que les points imposés par les procédures de départ et d'arrivée, les points de cheminement, les couloirs aériens, communément désignés "airways" selon la terminologie anglaise. Un FMS héberge en général plusieurs plans de vol (le plan de vol dit "Actif' sur lequel l’avion est guidé, le plan de vol "temporaire" permettant d’effectuer des modifications sans activer le guidage sur ce plan de vol et des plans de vols "inactifs" de travail (dits "secondaires"). - Base de données de navigation (NAVDB) 203, pour construire des routes géographiques et des procédures à partir de données incluses dans les bases relatives aux points, balises, legs d'interception ou d'altitude, etc; - Base de données de performance, (PERFDB) 204, contenant les paramètres aérodynamiques et moteurs de l'appareil ; - Trajectoire latérale (TRAJ) 205, pour construire une trajectoire continue à partir des points du plan de vol, respectant les performances de l'aéronef et les contraintes de confinement (RNAV pour Area Navigation ou RNP pour Required Navigation Performance) ; - Prédictions (PRED) 206, pour construire un profil vertical optimisé sur la trajectoire latérale et verticale et donnant les estimations de distance, heure, altitude, vitesse, carburant et vent notamment sur chaque point, à chaque changement de paramètre de pilotage et à destination, qui seront affichées à l'équipage. Les procédés et des systèmes décrits affectent ou concernent cette partie du calculateur. - Guidage (GUID) 207, pour guider dans les plans latéraux et verticaux l'aéronef sur sa trajectoire tridimensionnelle, tout en optimisant sa vitesse, à l'aide des informations calculées par la fonction Prédictions 206. Dans un aéronef équipé d'un dispositif de pilotage automatique 210, ce dernier peut échanger des informations avec le module de guidage 207 ; - Liaison de données numériques (DATALINK) 208 pour échanger des informations de vol entre les fonctions Plan de vol/Prédictions et les centres de contrôle ou les autres aéronefs 209. - un ou plusieurs écrans IHM 220. L’ensemble des informations entrées ou calculées par le FMS est regroupée sur des écrans d’affichages (pages FMD, NTD et PFD, HUD ou autre). Sur des avions de ligne type A320 ou A380, la trajectoire du FMS est affichée en tête moyenne, sur un écran d’affichage dit Navigation Display (ND). Le "Navigation display" offre une vision géographique de la situation de l’aéronef, avec l’affichage d’un fond cartographique (dont la nature exacte, l’apparence, le contenu peuvent varier), avec parfois le plan de vol de l’avion, les points caractéristiques de la mission (point équi-temps, fin de montée, début de descente,...), le trafic environnant, la météo sous ses divers aspects tels que les vents, les orages, les zones de conditions givrantes, etc. Sur les avions de la génération A320, A330, A340, B737/747, il n’y a pas d’interactivité avec l’écran d’affichage du plan de vol. La construction du plan de vol se fait à partir d’un clavier alphanumérique sur une interface dite MCDU (Multi Purpose Contrai Display). Le plan de vol est construit en saisissant la liste des "waypoints" (points de passage) représentés sous forme tabulaire. On peut saisir un certain nombre d’informations sur ces "waypoints", via le clavier, telles que les contraintes (vitesse, altitude) que doit respecter l’avion au passage des waypoints. Cette solution présente plusieurs défauts. Elle ne permet pas de déformer la trajectoire directement, il faut passer par une saisie successive de "waypoints”, soit existants dans les bases de données de navigation (NAVDB standardisées à bord au format AEEC ARINC 424), soit créés par l’équipage via sa MCDU (en saisissant des coordonnées par exemple). Cette méthode est fastidieuse et imprécise compte tenu de la taille des écrans d’affichage actuels et de leur résolution. Pour chaque modification (par exemple une déformation de la trajectoire pour éviter un aléa météo dangereux, qui se déplace), il peut être nécessaire de ressaisir une succession de waypoints en dehors de la zone en question. A partir du plan de vol défini par le pilote (liste de points de passage appelés "waypoints”), la trajectoire latérale est calculée en fonction de la géométrie entre les points de passage (appelés couramment LEG) et/ou les conditions d’altitude et de vitesse (qui sont utilisées pour le calcul du rayon de virage). Sur cette trajectoire latérale, le FMS optimise une trajectoire verticale (en altitude et vitesse), passant par des contraintes éventuelles d’altitude, de vitesse, de temps. L’ensemble des informations entrées ou calculées par le FMS est regroupée sur des écrans d’affichages (pages MFD, visualisations NTD et PFD, HUD ou autre). La partie IHM de la figure 2 comporte donc a) le composant IHM du FMS qui structure les données pour envoi aux écrans d’affichages (dits CDS pour Cockpit Display System) et b) le CDS lui-même, représentant l’écran et son logiciel de pilotage graphique, qui effectue l’affichage du dessin de la trajectoire, et qui comporte également les pilotes permettant d’identifier les mouvements du doigt (dans le cas d'une interface tactile) ou du dispositif de pointage. L’ensemble des informations entrées ou calculées par le FMS est regroupée sur des « pages » (affichées graphiquement sur un ou plusieurs des écrans du FMS). Les systèmes existants (dits « glass cockpits ») permettent de naviguer de page en page, mais la taille des écrans et la nécessité de ne pas surcharger les pages (afin de préserver leur lisibilité) ne permettent pas d’appréhender la situation actuelle et future du vol de manière synthétique. Ainsi, la recherche d’un élément particulier du plan de vol peut prendre beaucoup de temps au pilote, surtout s’il doit naviguer au sein de nombreuses pages (plan de vol de longue durée). En effet, les différentes technologies de FMS et d’écrans actuellement utilisés ne permettent que d’afficher qu’entre 6 et 20 lignes et entre 4 et 6 colonnes.
Les équipages des avions modernes en cabine sont constitués de deux personnes, réparties de chaque côté de la cabine : un côté « pilote » et un côté « copilote ». Chacun visualise sur ses écrans les pages qui l’intéressent.
Deux pages (parmi une centaine possibles) sont en général affichées en permanence pendant l’exécution de la mission : d’une part, la page dite « F-PLN » qui contient les informations de route suivie par l’avion (e.g. liste des prochains points de passage avec leurs prédictions associées en distance, temps, altitude, vitesse, carburant, vent) et d’autre part la page dite « performances » ou « progression du vol», laquelle contient les paramètres utiles pour guider l’avion sur le court terme (vitesse à suivre, plafonds d’altitude, prochains changements d’altitudes).
La totalité des écrans est monopolisée par ces 2 pages proposant un faible nombre de colonnes, masquant de fait les autres pages du FMS qui potentiellement peuvent fournir une grande quantité d’informations et qui peuvent également permettre, pour certaines d’entre elles, la saisie de données par le pilote.
La figure 3 montre un exemple de représentation du vol de l’aéronef selon l’invention, cette représentation étant affichée sur un ou plusieurs écrans du FMS.
La représentation (d’au moins une partie du vol de l’aéronef) est configurable, selon différentes modalités. En particulier, la représentation peut être contextuelle.
Dans certains modes de réalisation de l’invention, le procédé comprend des procédés logiques ou des étapes permettant de déterminer le "contexte de vol" ou " contexte de vol courant" de l'aéronef.
Le contexte de vol à un moment donné intègre l'ensemble des actions prises par les pilotes (et notamment les consignes de pilotage effectives) et l'influence de l'environnement extérieur sur l'aéronef.
Un "contexte de vol" comprend par exemple une situation parmi des situations prédéfinies ou pré-catégorisées associées à des données telle que la position, la phase de vol, les points de passage, la procédure en cours (et autres). Par exemple, l'aéronef peut être en phase d'approche pour l'atterrissage, en phase de décollage, en phase de croisière mais également en palier ascendant, palier descendant, etc (une variété de situations peut être prédéfinie). Par ailleurs, le "contexte de vol" courant peut être associé à une multitude d'attributs ou de paramètres descriptifs (état météorologique courant, état du trafic, statut du pilote comprenant par exemple un niveau de stress tel que mesuré par des capteurs, etc).
Un contexte de vol peut donc également comprendre des données, par exemple filtrées par priorité et/ou fondées sur des données de phase de vol, des problèmes météorologiques, des paramètres avioniques, des négociations ATC, des anomalies liées au statut du vol, des problèmes liés au trafic et/ou au relief. Des exemples de "contexte de vol" comprennent par exemple des contextes tels que "régime croisière / pas de turbulences / stress pilote nominal" ou bien encore "phase atterrissage / turbulences / stress pilote intense". Ces contextes peuvent être structurés selon divers modèles (e.g. hiérarchisés par exemple en arbre ou selon des dépendances diverses, y compris des graphes). Des catégories de contextes peuvent être définies, de manière à synthétiser les besoins en matière d'interaction homme-machine (e.g. délai d'interaction minimal ou maximal, quantité de mots minimale et maximale, etc). Il peut également subsister des règles spécifiques dans certains contextes, notamment d'urgences ou de situations critiques. Les catégories de contextes peuvent être statiques ou dynamique (e.g. configurables).
Le procédé peut être implémenté dans un système comprenant des moyens pour déterminer un contexte de vol de l'aéronef, lesdits moyens de détermination comprenant en particulier des règles logiques, lesquelles manipulent des valeurs telles que mesurées par des moyens de mesure physique. En d'autres termes, les moyens de détermination du "contexte de vol" comprennent des moyens de système ou "hardware" ou physiques/tangibles et/ou des moyens logiques (e.g. des règles logiques, par exemple prédéfinies). Par exemple, les moyens physiques comprennent l'instrumentation avionique au sens propre (radars, sondes, etc) qui permettent d'établir des mesures factuelles caractérisant le vol. Les règles logiques représentent l'ensemble des traitements de l'information permettant d'interpréter (e.g. de contextualiser) les mesures factuelles. Certaines valeurs peuvent correspondre à plusieurs contextes et par corrélation et/ou calcul et/ou simulation, il est possible de départager des "contextes" candidats, au moyen de ces règles logiques. Une variété de technologies permet d'implémenter ces règles logiques (logique formelle, logique floue, logique intuitionniste, etc)
En fonction de ce contexte tel que déterminé par le procédé, le procédé selon l'invention peut restituer "sensoriellement" des informations dont la sélection est choisie avec soin ou "intelligence". Par restitution sensorielle, il est entendu que les informations peuvent être restituées par différents modes cognitifs (vision, ouïe, retours haptiques i.e. tactile/vibratile, etc) et/ou selon une combinaison de ces modes. Un seul sens cognitif peut être sollicité (par exemple via le seul affichage graphique des informations), mais selon certains modes de réalisation, une restitution multimodale peut être effectuée (affichage graphique et simultanément ou de manière asynchrone transmission de vibration via des dispositifs adaptés, par exemple au poignet du pilote). Avantageusement, la restitution multimodale permet une certaine robustesse de communication des consignes de vol aux pilotes. Par exemple, s'il est vraisemblable qu'une information n'a pas été prise en compte, des rappels utilisant une combinaison différente de modes cognitifs peuvent être effectués.
La présélection de paramètres de vol peut s'effectuer par divers moyens. Au moyen de règles prédéfinies, les paramètres de vol les plus pertinents en fonction des contextes de vol peuvent être sélectionnés. Des seuils prédéfinis ou des plages de seuils prédéfinies peuvent être utilisés. Des informations associées aux paramètres de vol sélectionnés peuvent être affichées, selon les mêmes principes de règles, seuils et scores. L'aspect temporel ou de séquence ces paramètres de vol peut également être pris en compte. De manière similaire, des métadonnées ou des informations complémentaires aux paramètres de vol peuvent être fournies. Selon un aspect de l'invention, il est en effet divulgué un procédé visant à conférer une "profondeur de vue" en matière de pilotage. De manière similaire, peuvent également être restituées sensoriellement des informations "nécessaires et suffisantes" pour expliquer les paramètres de vol (par exemple des consignes de vol). Enfin, toujours par exemple et de manière non-limitative, des informations associées à des anomalies éventuelles quant à ces paramètres de vol (ou leur contexte) peuvent également être restituées sensoriellement.
En fonction du contexte de vol, par exemple en situation d'urgence, il est tout à fait acceptable de fournir une information quantitativement très réduite. Lorsque la situation le permet, tel que déterminé par l'ensemble des règles logiques gouvernant l'interaction homme-machine, il sera par contre possible d'afficher plus d’informations. L'invention requiert la restitution d"'au moins" une des informations précédemment citées. Optionnellement, la gestion des règles d'affichage peut être supervisée ou tempérée ou pondérée par l'application d'un "compteur" de paramètres de vol restitués (i.e. estimation quantitative de la densité d’information).
Dans un mode de réalisation « automatisé » ou « contextuel » ou « contextualisé », par exemple en fonction du contexte de vol, il peut être affiché (à destination du pilote) une liste de paramètres (par exemple de vol) associés à un ou plusieurs points de passage, lesdits paramètres étant sélectionnés en fonction de critères prédéterminés. Par exemple pourront être affichés des pseudos, différents types de contraintes, des routes aériennes ou des procédures.
Dans un mode de réalisation « à la demande », par exemple en fonction de ses besoins, du contexte ou de la phase de vol, le pilote pourra choisir et accéder à des informations spécifiques.
Dans un mode de réalisation combinant les modes d’« accès à la demande » et d’« accès contextuel », des informations sont rendues accessibles de manière contextuelle par défaut tandis que certaines autres informations sont accessibles sur requête. Différentes listes et conditions régissant ces listes peuvent être prédéfinies. Les listes et/ou conditions peuvent être définies dans des fichiers de configuration, par exemple lus par le FMS lors de son initialisation.
Dans un mode de réalisation, il est fait usage de symboles graphiques (selon une « symbologie » conventionnelle ou standardisée), lesquels sont associés aux paramètres de vol. Les différents symboles facilitent la navigation dans les données. Dans un mode de réalisation, les symboles sont insérés (ou marqués ou superposés ou projetés) sur des objets graphiques d’affichage tels que des barres d’ascenseurs pour le défilement du contenu d’une page (e.g. au doigt sur une interface tactile ou au moyen d’un effecteur ou curseur de type souris ou « trackpad »). De la sorte, par sélection d’un symbole, le pilote peut accéder à l’information correspondante.
Dans un mode de réalisation, le procédé selon l’invention comprend un mécanisme de sélection et/ou de filtrage et d’affichage de caractéristiques d’objets du plan de vol, par exemple sur une barre de défilement (« barre d’ascenseur »).
La représentation graphique illustrée sur la figure 3 constitue une vue synthétique temporelle de la totalité de la durée du vol de l’aéronef 300. Dans l’exemple de la figure, la représentation graphique comporte différentes sous parties ou segments (e.g. legs), lesquels représentent par exemple les différentes phases de vol (ici croisière 310 et descente 320). Dans l’exemple illustré, la représentation du vol est réalisée sous forme de barre de « défilement » (le terme de « défilement » connote la capacité d’accéder à différentes étapes ou phases du vol de manière directe ainsi que l’organisation spatiale « orientée » ou « hiérarchisée » de la représentation graphique. Ladite barre est « navigable » ou « interactive » ou « riche » ou « dynamique ». D’autres types de représentation sont possibles, par exemple sous forme de ligne droite agrémentée de repères, sous forme circulaire avec indication de direction, sous une forme graphique respectant la proportionnalité des durées des différentes phases de vol ou privilégiant l’optimisation de la densité d’affichage des informations etc. Dans un mode de réalisation préférentiel, par correspondance avec des écrans qui sont actuellement de forme rectangulaire, la barre de défilement selon l’invention est disposée verticalement ou horizontalement.
De manière opérationnelle, pour accéder aux différentes informations accessibles et indiquées par une pluralité de repères (par exemple 3111,3112 et 3113), le pilote peut sélectionner au doigt ou au curseur un ou plusieurs repères de la barre de défilement correspondant à un élément d’intérêt du vol afin que la page F-PLN soit automatiquement positionnée et ajustée (de sorte que celui-ci soit visible et manipulable). Dans un mode de réalisation, afin de ne pas surcharger l’affichage sur la barre de défilement, les repères peuvent être de simples traits (éventuellement en couleur).
Dans un mode de réalisation, des effets de rendu visuel sont déclenchés de manière automatique à fin d’améliorer la lisibilité des informations affichées.
Par exemple, dans le cas où un nombre d’éléments en excès d’un seuil prédéfini sont affichés sur la barre de défilement, certains éléments visuels peuvent en masquer d’autres.
Dans un mode de réalisation, un effet de « loupe » peut être déclenché automatiquement ou sur demande (par exemple après appui au-delà d’un certain temps sur un symbole). Avantageusement, cette représentation du vol permet de proposer une vue « éclatée » de la région ciblée par le curseur, en permettant de lever des ambiguïtés éventuelles entre les différents éléments de navigation et également d’éviter la sélection du mauvais objet en raison de leur proximité physique. D’autres alternatives de rendus visuels spécifiques comprennent : la mise en surbrillance de certains contenus et/ou leur clignotement et/ou l’ouverture d’une fenêtre d’affichage complémentaire (sur le même écran ou sur un équipement connecté comme un EFB) et/ou l’énonciation audio du contenu textuel correspondant et/ou la réduction concomitante des autres informations affichées et/ou le réarrangement des informations affichées.
Dans un mode de réalisation, un clic sur un symbole ou une portion désignée (ou une opération assimilée, comme une désignation tactile ou gestuelle ou orale) fait défiler le F-PLN jusqu’à l’emplacement désiré.
Les repères plaçaient sur la barre de défilement (par exemple 3111, 3112 et 3113), peuvent être accompagnés et/ou affichés dans différentes couleurs. Ces repères ou symboles peuvent être de type hyperlien afin de permettre un accès rapide à des pages proposant des informations plus détaillées sur les éléments concernés.
Dans certains modes de réalisation, les différentes phases du vol peuvent être affichées de manière contrastée (phase de croisière 310 en gris clair, phases de descente 320 en gris foncé, etc.).
Les repères peuvent être également accompagnés de symboles (décrits ci-après).
La figure 4 illustre la configuration (optionnelle) des paramètres d’affichage selon l’invention.
La configuration ou le paramétrage de l’affichage peuvent par exemple être accessible par l’intermédiaire d’une icône cliquable 311 affichée dans un menu 310 d’une page 300 d’un FMS. En cliquant sur l’icône des réglages 311, le pilote pourra choisir sélectionner certaines informations, lesquelles pourront être mis en avant (i.e. affichée de manière prioritaire) et/ou être seules affichées (« layer » ou « calque » d’affichage). Dans l’exemple qui est illustré, le pilote sélectionne 431 le paramètre d’altitude 430 (par curseur ou par saisie tactile). Dans une variante de réalisation, se paramètre d’attitude est représenté par un symbole : le pilote peut sélectionner (ou pas) le symbole de contraintes d’altitude 441.
Les informations affichées concernent des éléments uniques ou peu nombreux dans le FPLN. Par exemple, le paramètre d’altitude 430 est un paramètre contraint (constrained ou « CSTR »). Il ne s’agit pas de filtrer selon un paramètre qui serait l’altitude en général mais d’afficher des données spécifiques et pertinentes, par exemple au regard du contexte de vol et/ou aux préférences de l’utilisateur.
Des règles de priorité d’affichage (optionnelles, configurées ou configurables par exemple via des préférences utilisateur et/ou de la compagnie aérienne) permettent au pilote de « classer » les informations à afficher qu’il a choisies afin de donner la priorité d’affichage aux informations plus importantes si cela est nécessaire. Par exemple, dans le cas du « cluttering », le texte ou le symbole de l’information prioritaire peut être affiché sans avoir besoin de recourir à un effet de zoom sur la barre de défilement. A contrario, des informations associées à des priorités inférieures peuvent voir leur texte et/ou symbole affiché uniquement dans une vue agrandie.
Les modalités d’affichage peuvent donc être contrôlées par l’application de règles d’affichage associées aux différents éléments affichable du FPLN, ces règles prenant en compte des priorités d’affichage (absolues ou relatives i.e. résolvant les conflits entre priorités de même niveau).
Les "ancres" 450 de la figure 4 proposent un mécanisme optionnel pour modifier rapidement les priorités entre les différents éléments présents dans le menu tel qu’illustré (et plus généralement pour les éléments affichés). Dans un mode de réalisation, un appui long sans relâchement sur une ancre rend la ligne concernée repositionnable soit tout en haut ou tout en bas de la liste, soit à une position intermédiaire (par exemple entre deux autres éléments de la liste). Dès que le bouton de la souris ou le doigt dans une mise en oeuvre tactile est relâché par le pilote, l'élément se positionne à l'endroit choisi.
En d’autres termes, le pilote peut présélectionner les informations qu’il souhaite voir affichées, soit exclusivement (i.e. de manière binaire) soit de manière prioritaire. Le pilote peut décider quels éléments sont judicieux parmi tous ceux disponibles. En sélectionnant ou en activant certaines options d’affichage le pilote peut maximiser la pertinence des informations rendues accessibles. Dans une variante de réalisation, les modalités d’affichage sont préconfigurées par la compagnie aérienne. Dans une autre variante, le contexte de vol évalué de manière répétée au cours du temps détermine dynamiquement lesdites modalités d’affichage.
Dans un mode de réalisation, l’affichage de la barre de défilement peut être paramétré. Par exemple, une fenêtre volante ou « pop-up » peut s’afficher afin de permettre la sélection des éléments à afficher sur la barre d’ascenseur. Certains éléments peuvent être pré-cochés en fonction de la politique IHM de la compagnie. Certaines options peuvent ne pas être désactivées par le pilote.
Dans un mode de réalisation, la compagnie aérienne décide a priori des éléments pertinents à faire apparaître sur l’interface homme-machine et les définit dans un fichier lu par le FMS au démarrage. Ces éléments, non modifiables par le pilote en vol, répondent par construction à ses besoins opérationnels. Avantageusement, cette solution permet de ne pas obliger le pilote à cocher lui-même les éléments qu’il veut extraire de la liste.
Dans un autre mode de réalisation, le pilote définit lui-même, en fonction notamment de ses besoins présents et futurs, du contexte de vol ou des clearances ATC les différents éléments du plan de vol auxquels il souhaite pouvoir accéder rapidement. Cette personnalisation de l’interface permet de ne faire figurer que les éléments graphiques ayant du sens pour le pilote, garantissant ainsi une meilleure lisibilité des informations. En revanche, elle oblige le pilote à modifier lui-même les réglages. Cette personnalisation n’empêche toutefois pas que certaines options soient activées par défaut selon le choix de la compagnie.
Les repères peuvent être également accompagnés de symboles (décrits ci-après).
La forme des symboles est généralement la discrétion des compagnies aériennes. Des études d’ergonomie ou de « facteur humain » peuvent être conduites à fin de quantifier la lisibilité et la clarté des informations en fonction de la densité d’informations et des symboles retenus. En d’autres termes, la manière de représenter des informations peut avoir une incidence directe sur la vitesse et la sûreté de la prise de décision dans un environnement critique tel que le pilotage d’un aéronef. Dès lors, des quantifications (et par suite des optimisations) fondées sur l’analyse des arrangements de symboles peuvent permettre des améliorations substantielles, y compris de nature technique.
La figure 4 montre plusieurs exemples de tels symboles : contrainte de temps 440, contrainte d’altitude 441, indication de rappel ou de danger 442, info-bulle 443, symbole de transition 444, contraste de vitesse 445, « hold » 446, etc. Il est également possible de représenter des procédures de départ (SID) et d’arrivée (STAR), des pseudo-waypoints (e.g T/C pour Top of Climb, etc), des clearances ATC (par exemple en récupérant automatiquement l’intitulé d’un waypoint, cherchant et positionnant un symbole sur la barre de défilement au niveau de ce waypoint).
Plus généralement, au-delà de la gestion de son seul F-PLN, le procédé de modification de l’affichage selon l’invention permet au pilote d’optimiser le rendu fonctionnel de la barre de défilement (de « navigation »). En d’autres termes, au lieu de représenter les pages du F-PLN sur la barre de défilement, il est possible de représenter différentes fonctions pertinentes pour le pilote. Par exemple, la représentation peut inclure les différentes missions prévues durant le vol (e.g patterns de ravitaillement, de largage ou de sauvetage), lesquelles sont affichées sur la barre de navigation. La coexistence des différentes informations peut permettre ou impliquer de « condenser » les distances longues (e.g. croisière transatlantique), c’est-à-dire privilégier la représentation de la succession des événements au respect de la proportionnalité des distances. Des zones de vol « courtes » sont généralement riches en événements (e.g. décollage, montée, descente, approche et atterrissage)
La figure 5 illustre des exemples d’étapes du procédé selon un mode de réalisation de l’invention.
Le procédé peut par exemple s’appuyer sur deux bases de données 501 et 502.
La première base de données 501 contient l’ensemble des symboles affichables sur la barre de défilement ainsi que l’ensemble des correspondances entre les interactions du pilote avec les symboles sur les IHM et les différentes gestions d’affichage. Par exemple, la détection ou la réception d’un clic ou d’une saisie tactile sur un symbole de contrainte d’altitude changera l’orientation de la page (provoquant par exemple le déroulement de la page jusqu’à obtenir l’élément d’intérêt positionné tout en haut de la page) de manière à rendre visible le waypoint sur lequel ladite contrainte est appliquée).
Dans un mode de réalisation, il est établi une liste des éléments pertinents que le pilote peut avoir à rechercher au cours du vol. Par exemple, en fonction du plan de vol connu, il peut être déterminé que le pilote aura ou pourra avoir besoin dans le F-PLN du FMS des pages suivantes: phase de vol, route, procédure de départ ou d’arrivée, pseudo-waypoint (Top of Climb, Top of Descent, ...), contrainte sur un waypoint (altitude, vitesse, heure), « Hold » sur un waypoint, « Step Alts » (ou Cruise Section), un waypoint concerné par une clearance ATC, etc.
La seconde base de données 502 concerne les choix ou options ou préférences du pilote et/ou de la compagnie aérienne, éventuellement influencés par la phase de vol courante telle que déterminée. Dans une variante de réalisation, les paramètres relatifs aux préférences d’affichage sont récupérés du vol précédent (ce cas de figure sera par exemple avantageux dans le cas de vols privés, vols en aviation d’affaire et rotations en court-courriers en aviation commerciale).
Les deux bases de données 501 et 502 peuvent donc servir à initialiser le procédé selon l’invention à l’étape 510. Le procédé selon l’invention détermine par exemple quels éléments du F-PLN sont superposés à la barre de défilement de la page F-PLN, détermine quelles sont les pages « cibles » (de destination) dans l’ensemble des données du F-PLN et, par exemple, selon quelles modalités graphiques doivent s’effectuer les différents affichages. A l’étape 520, il est déterminé une ou plusieurs correspondances entre action(s) de l’utilisateur sur l’interface homme-machine et les modification(s) d’affichage. Cette correspondance peut s’effectuer selon différentes modalités. Une action peut déclencher plusieurs modifications d’affichages, sur un écran ou sur plusieurs écrans. Une combinaison de plusieurs actions émanant de l’utilisateur (concomitance ou succession d’actions utilisateur rapprochées, e.g. dans un intervalle de temps inférieur à un certain seuil prédéfini ; par exemple actions multi-touch) peut également déclencher une ou plusieurs modifications de l’affichage, toujours sur un même écran ou sur une pluralité d’écrans. Par exemple, il pourra être établi des correspondances entre repères et correspondances dans le F-PLN, puis chaque repère sera associé à un hyperlien afin d’autoriser un accès rapide aux données désirées lors d’un clic sur le symbole correspondant (les positionnements graphiques respectifs pourront être optimisés cad déterminés). À l’étape 530, les différents repères ou symboles sont affichés de manière effective sur la barre de défilement, aux emplacements précédemment déterminés, selon les différentes modalités de rendu graphique (e.g. mécanisme de loupe pour éviter le cas échéant des vues encombrées de symboles placés trop près les uns des autres, etc) À l’étape 541, par exemple, il est reçu une indication selon laquelle le pilote a sélectionné un ou plusieurs repères ou symboles graphiques. L’hyperlien déterminé à l’étape 520 est alors sollicité, ce qui permet d’identifier la cible que le pilote désire consulter. Dans un mode de réalisation, l’orientation de la page est alors recalculée 542 afin de positionner l’élément désigné en haut de page, comme cela peut être attendu par le pilote. Une fois le calcul achevé, la page comportant l’élément d’intérêt est affichée 543. A l’étape 550, par exemple, si le pilote y est par exemple autorisé, la liste des éléments affichables sur la barre de défilement peut être modifiée. À l’étape 560, par exemple, le contexte de vol peut être modifié (e.g. modification du F-PLN, séquencement d’un point, recalcul de prédictions, changement d’état d’une contrainte, etc).
Dans tous les cas, l’affichage est maintenu continuellement à jour. Les données relatives aux a) actions utilisateur de type sélection 541, b) indications de préférence d’affichage 550 et c) informations relatives au contexte du vol 560 sont réévaluées de manière répétée. Ces déterminations peuvent être effectuées de manière régulière (e.g. périodique, etc) ou de manière irrégulière (e.g. apériodique, intermittente, déclenchées par les événements de vol, etc).
La figure 6 illustre différents aspects relatifs aux interfaces homme-machine IHM qui peuvent être mises en oeuvre pour implémenter le procédé selon l'invention. En complément - ou en substitut - des écrans du calculateur de bord FMS et/ou EFB, des moyens IHM supplémentaires peuvent être utilisés. De manière générale, les systèmes avionique FMS (qui sont des systèmes certifiés par le régulateur aérien et qui peuvent présenter certaines limitations en termes d'affichage et/ou d'ergonomie) peuvent être avantageusement complémentés par des moyens non avioniques, en particulier des IHM avancées.
La représentation d’au moins une partie du vol de l’aéronef peut être réalisée en deux dimensions (e.g. écran d’affichage) mais également en trois dimensions (e.g. réalité virtuelle ou affichage 3D sur écran). Dans des modes de réalisation en 3D, les repères peuvent être des zones sélectionnables de l’espace (par différents moyens e.g. par des interfaces de réalité virtuelle, gant ou « glove », trackball ou selon d’autres dispositifs). L’affichage en trois dimensions peut être complémentaire de l’affichage en deux dimensions au sein du cockpit (e.g. casque de réalité virtuel semi transparents, casque de réalité augmentée, etc). Le cas échéant, diverses formes de représentation du vol sont possibles, la dimension supplémentaire de profondeur pouvant être allouée à une dimension de temps (e.g. durée du vol) et/ou d’espace (e.g. espacement des différents waypoints, représentation physique de la trajectoire de l’aéronef dans l’espace, etc). Les mêmes variantes ou des variantes similaires au cas 2D peuvent être mises en oeuvre : gestion de la densité des informations, mise en place des repères, apparitions et disparitions des symboles, mise en évidence des événements au cours du vol, etc.
En particulier, les interfaces homme-machine peuvent faire usage de casques de réalité virtuelle et/ou augmentée. La figure 6 montre un casque de réalité virtuelle opaque 610 (ou un casque de réalité augmentée semi transparent ou un casque à transparence configurable) porté par le pilote. Le casque d'affichage individuel 610 peut être un casque de réalité virtuelle (RV ou VR en anglais), ou un casque de réalité augmentée (RA ou AR en anglais) ou une visée haute, etc. Le casque peut donc être un "head-mounted displaÿ', un ”wearable computer", des "glasses" ou un visiocasque. Le casque peut comprendre des moyens de calcul et de communication 611, des moyens de projection 612, des moyens d'acquisition audio 613 et des moyens de projection vidéo et/ou d'acquisition vidéo 614. De la sorte, le pilote peut - par exemple au moyen de commandes vocales - configurer la visualisation du plan de vol en trois dimensions (3D). Les informations affichées dans le casque 610 peuvent être entièrement virtuelles (affichées dans le casque individuel), entièrement réelles (par exemple projetées sur les surfaces planes disponibles dans l'environnement réel du cockpit) ou une combinaison des deux (en partie un affichage virtuel superposé ou fusionné avec la réalité et en partie un affichage réel via des projecteurs).
La restitution d'informations peut notamment s’effectuer de manière multimodale (e.g. retours haptiques, restitution visuelle et/ou auditive et/ou tactile et/ou vibratoire). L'affichage peut également se caractériser par l'application de règles d'emplacements et de règles d'affichage prédéfinies. Par exemple, les interfaces homme-machine (ou les informations) peuvent être "distribuées" (segmentées en portions distinctes, éventuellement partiellement redondantes, puis réparties) entre les différents écrans virtuel (e.g. 610) et/ou réels (e.g. FMS, TAXI).
Les différentes étapes de la méthode peuvent être implémentées en tout ou partie sur le FMS et/ou sur un ou plusieurs EFB. Dans un mode de réalisation particulier, l'ensemble des informations sont affichées sur les écrans du seul FMS. Dans un autre mode de réalisation, les informations associées aux étapes de la méthode sont affichées sur les seuls EFB embarqués. Enfin, dans un autre mode de réalisation, les écrans du FMS et d'un EFB peuvent être utilisés conjointement, par exemple en "distribuant" les informations sur les différents écrans des différents appareils. Une distribution spatiale des informations effectuée de manière appropriée peut contribuer à réduire la charge cognitive du pilote et par suite améliorer la prise de décision et accroître la sécurité du vol.
Selon un mode de réalisation optionnelle de l’invention, des moyens d’acquisition d’images (par exemple un appareil photo ou une caméra vidéo disposée dans le cockpit) permettent de capturer au moins une partie de l’ensemble des informations visuelles affichées à destination du pilote (avantageusement, ce retour vidéo sera placé sur une visière tête haute, des smartglasses ou tout autre équipement porté par le pilote, de manière à capturer la vue subjective du pilote). Par analyse d’image (effectuée de manière régulière fixe ou de manière continue dans le cas d’une capture vidéo), la densité d’information est estimée selon les différentes sous parties d’images et des ajustements d’affichage sont déterminés de manière dynamique, par exemple, dans le cas où un écran d’affichage deviendrait trop « encombré » (quantité de texte ou de symboles graphiques en excès par rapport à un ou plusieurs seuils prédéfinis), les informations les moins prioritaires sont « réduites » ou « condensées » ou « synthétisées » sous forme de repères ou de symboles sélectionnables selon des modalités similaires à celles présentement décrites (placement des repères interactifs sur ou le long d’une représentation graphique du vol de l’aéronef). Inversement, si la densité d’information affichée le permet, des informations réduites ou condensées ou synthétisées, par exemple antérieurement, sont développées ou détaillées ou étendues ou agrandies. Dans un mode de réalisation de l’invention, la « densité visuelle » est maintenue sensiblement constante. La phase où le contexte de vol peut moduler cette densité visuelle (par exemple, à l’atterrissage ou dans les phases critiques du vol, la densité d’informations est réduite). Selon les modes de réalisation, la densité visuelle peut être mesurée en nombre de pixels allumés ou actifs par centimètre carré, et/ou en nombre de caractères alphanumériques par unité de surface et/ou en nombre de motifs géométriques prédéfinis par unité de surface. La densité visuelle peut également être définie, au moins partiellement, selon des critères physiologiques (modèle de vitesse de lecture par le pilote, etc). L’invention peut également être mise en oeuvre sur ou pour des écrans d’affichage différents, notamment les sacs de vol EFB, ANF, stations sol TP et tablette.
La présente invention peut s’implémenter à partir d’éléments matériel et/ou logiciel. Elle peut être disponible en tant que produit programme d’ordinateur sur un support lisible par ordinateur. Le support peut être électronique, magnétique, optique ou électromagnétique. Certains des moyens ou des ressources informatiques peuvent être distribués ("Cloud computing").
Claims (17)
- Revendications1. Procédé mis en œuvre par ordinateur pour la gestion du vol d'un aéronef comprenant les étapes consistant à: - déterminer un contexte de vol de l'aéronef; - en fonction du contexte de vol déterminé, sélectionner une ou plusieurs paramètres d’affichage parmi des paramètres prédéfinis et afficher un ou plusieurs repères graphiquement sélectionnâmes sur une représentation d’au moins une partie du vol de l’aéronef, ladite représentation étant affichée sur au moins un écran dans le cockpit de l’aéronef ; - recevoir indication de la sélection d’un ou de plusieurs repères et en réponse à ladite sélection modifier l’affichage de la représentation d’au moins une partie du vol de l’aéronef.
- 2. Procédé selon la revendication 1, l'étape consistant à déterminer le contexte de vol comprenant une ou plusieurs étapes parmi les étapes consistant à déterminer des informations associées à l’état des systèmes de l'aéronef, à déterminer des informations associées à l’environnement de l'aéronef et à appliquer des règles logiques prédéfinies auxdites informations déterminées.
- 3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, l'étape consistant à déterminer le contexte de vol comprenant l’étape consistant à recevoir ou détecter un ou plusieurs événements choisis parmi un séquencement de points de plan de vol, un changement de segment de plan de vol actif, une révision du plan de vol, l’introduction d’une commande dite hold ou la réception d’une information dite de clearance du contrôle aérien.
- 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, le contexte de vol étant déterminé de manière répétée dans le temps.
- 5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre l’étape consistant à fournir un lien vers une ressource documentaire en rapport avec un repère sélectionné.
- 6. Procédé selon la revendication précédente, comprenant en outre l’étape consistant à afficher ladite ressource documentaire.
- 7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, les paramètres d’affichage étant configurables.
- 8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, les paramètres d’affichage étant déterminés par l’application de règles d’affichage prédéfinies et/ou configurables en fonction du contexte de vol déterminé, lesdites règles comprenant des règles d'emplacement d'affichage et/ou des règles de priorité d'affichage.
- 9. Procédé selon la revendication précédente, les règles d’affichage étant déterminées en fonction de la densité visuelle des informations affichées à destination du pilote.
- 10. Procédé selon selon l'une quelconque des revendications précédentes, la représentation d’au moins une partie du vol de l’aéronef étant tridimensionnelle.
- 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, une partie du vol de l’aéronef correspondant à une phase de vol ou à un leg.
- 12. Produit programme d’ordinateur, comprenant des instructions de code permettant d’effectuer les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
- 13. Système comprenant des moyens pour mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11.
- 14. Système selon la revendication 13, comprenant au moins un écran d’affichage d’un système de gestion de vol FMS, choisi parmi un écran de vol PFD et/ou un écran de navigation ND/VD et/ou un écran multifonction MFD.
- 15. Système selon la revendication 13 ou 14, comprenant un écran d’affichage d’un sac de vol électronique ou Electronic Flight Bag.
- 16. Système selon l’une quelconque des revendications 13 à 15, comprenant des moyens de réalité augmentée et/ou de réalité virtuelle.
- 17. Système selon l’une quelconque des revendications 13 à 16, comprenant des moyens d’acquisition d’images du cockpit et/ou un dispositif de suivi du regard du pilote.
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