FR3057076A1 - Optimisation de profil d'aeronef avec des liaisons de communication vers une source informatique exterieure - Google Patents
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Abstract
Un système (400) comprenant d'obtenir des données de vol pour un vol donné à partir d'au moins un d'un système embarqué d'un aéronef particulier pour exécuter le vol donné et d'un système autre que le système embarqué de l'aéronef particulier ayant une source de données liées au vol donné, les données de vol incluant des détails spécifiques concernant au moins l'un de l'aéronef particulier et des paramètres du vol donné ; de réaliser, par un processeur d'une ressource informatique extérieure et en fonction des données de vol obtenues, une optimisation de commande pour générer des commandes spécifiques de trajet optimisé pour le vol donné ; de transmettre les commandes spécifiques de trajet optimisé via une communication montante depuis la ressource informatique extérieure vers l'aéronef particulier ; et de guider, en réponse à la réception des commandes spécifiques de trajet optimisé par l'aéronef particulier, l'aéronef particulier selon les commandes spécifiques de trajet optimisé pour exécuter le vol donné.
Description
® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication : 3 057 076 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national : 17 58968
COURBEVOIE © IntCI8 : G 05 D 1/12 (2017.01), G 01 C 21/20
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
| (© Date de dépôt : 27.09.17. | © Demandeur(s) : GENERAL ELECTRIC COMPANY— |
| © Priorité : 30.09.16 US 15282003. | US. |
| @ Inventeur(s) : WESTERVELT ERIC RICHARD, | |
| CUMINGS MACKENSIE, DARNELL MARK | |
| (43) Date de mise à la disposition du public de la | LAWRENCE, LAX DAVID, REN LILING et VISSER |
| demande : 06.04.18 Bulletin 18/14. | NICHOLAS. |
| (© Liste des documents cités dans le rapport de | |
| recherche préliminaire : Ce dernier n'a pas été | |
| établi à la date de publication de la demande. | |
| (© Références à d’autres documents nationaux | ® Titulaire(s) : GENERAL ELECTRIC COMPANY. |
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| ©) Demande(s) d’extension : | (© Mandataire(s) : CASALONGA. |
OPTIMISATION DE PROFIL D'AERONEF AVEC DES LIAISONS DE COMMUNICATION VERS UNE SOURCE INFORMATIQUE EXTERIEURE.
FR 3 057 076 - A1
Un système (400) comprenant d'obtenir des données de vol pour un vol donné à partir d'au moins un d'un système embarqué d'un aéronef particulier pour exécuter le vol donné et d'un système autre que le système embarqué de l'aéronef particulier ayant une source de données liées au vol donné, les données de vol incluant des détails spécifiques concernant au moins l'un de l'aéronef particulier et des paramètres du vol donné ; de réaliser, par un processeur d'une ressource informatique extérieure et en fonction des données de vol obtenues, une optimisation de commande pour générer des commandes spécifiques de trajet optimisé pour le vol donné ; de transmettre les commandes spécifiques de trajet optimisé via une communication montante depuis la ressource informatique extérieure vers l'aéronef particulier; et de guider, en réponse à la réception des commandes spécifiques de trajet optimisé par l'aéronef particulier, l'aéronef particulier selon les commandes spécifiques de trajet optimisé pour exécuter le vol donné.
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Optimisation de profil d’aéronef avec des liaisons de communication vers une source informatique extérieure
La présente invention concerne généralement la gestion de vol, plus particulièrement, des systèmes, dispositifs, et procédés de fonctionnement pour la gestion de vol et des applications de ceuxci.
Le coût du carburant est habituellement une grande part du coût de fonctionnement dans l’aviation commerciale. Par conséquent, l’efficacité du fonctionnement et les économies de carburant sont des recherches importantes pour l’amélioration de la conception des aéronefs et du fonctionnement des aéronefs. On se focalise avant tout sur ces technologies qui économisent le carburant : conception des aéronefs et des moteurs, conception de commande, et planification et exécution du trajet de vol (appelés guidage en vol).
Des systèmes de gestion de vol ou « Flight management Systems dits FMS » en termes anglo-saxons à bord d’aéronefs déterminent habituellement des vitesses de montée, de croisière et de descente et des altitudes de croisières constantes dans un effort pour réduire ou minimiser le coût de fonctionnement direct étant donné la portée et le poids au décollage et en supposant une poussée constante pour la montée et une poussée de ralenti pour la descente. Ces suppositions simplificatrices ont été appliquées pour mettre en œuvre des systèmes pratiques, mais les simplifications mènent à des performances sous-optimales et compromettent les économies de carburant.
Il existe ainsi un besoin pour des systèmes et des procédés qui améliorent le problème d’optimisation pour les vols sans simplifier les suppositions pour obtenir un guidage plus proche de l’optimum.
Selon un mode de réalisation, la présente invention concerne une optimisation pour générer un historique de commande et une trajectoire d’état correspondante pour minimiser un coût de fonctionnement direct ou « direct operating cost » dit DOC en termes anglo-saxons pour un aéronef en vol, comprenant l’utilisation d’une liaison de données entre un ou plusieurs systèmes autres qu’un système embarqué d’un aéronef particulier et un système embarqué de l’aéronef en vol particulier. Selon un mode de réalisation, l’invention concerne un procédé pour optimiser le guidage d’aéronef pour minimiser le coût de fonctionnement direct d’un vol donné peut inclure d’obtenir des données de vol pour un vol donné à partir d’au moins un d’un système embarqué d’un aéronef particulier pour exécuter le vol donné et d’un autre système ayant une source de données liées au vol donné, les données de vol incluant des détails spécifiques concernant au moins l’un de l’aéronef particulier et des paramètres du vol donné ; de réaliser, par un processeur d’une ressource informatique extérieure et en fonction des données de vol obtenues, une optimisation de commande pour générer des commandes spécifiques de trajet optimisé pour le vol donné ; de transmettre les commandes spécifiques de trajet optimisé via une communication montante depuis la ressource informatique extérieure vers l’aéronef particulier ; et de guider, en réponse à la réception des commandes spécifiques de trajet optimisé par l’aéronef particulier, l’aéronef particulier selon les commandes spécifiques de trajet optimisé pour exécuter le vol donné.
Selon un autre mode de réalisation, l’invention concerne un système peut mettre en œuvre, exécuter, ou comprendre au moins certaines des fonctionnalités des processus du présent document. Dans encore un autre mode de réalisation, un support tangible peut mettre en œuvre au moins quelques aspects des processus de la présente invention.
Selon un mode de réalisation de l’invention, un système comprend un dispositif de ressource informatique extérieure comprenant une mémoire stockant des instructions de programme exécutables par un processeur ; et un processeur pour exécuter les instructions de programme exécutables par un processeur pour faire que le dispositif de calcul obtient des données de vol pour un vol donné à partir d’au moins un d’un système embarqué d’un aéronef particulier pour exécuter le vol donné et d’un système séparé et distinct du système embarqué ayant une source de données liées au vol donné, les données de vol incluant des détails spécifiques concernant au moins l’un de l’aéronef particulier et des paramètres du vol donné ; réalise, par le processeur de la ressource informatique extérieure et en fonction des données de vol obtenues, une optimisation de commande pour générer des commandes spécifiques de trajet optimisé pour le vol donné ; transmet les commandes spécifiques de trajet optimisé via une communication montante depuis la ressource informatique extérieure vers l’aéronef particulier ; et guide, en réponse à la réception des commandes spécifiques de trajet optimisé par l’aéronef particulier, l’aéronef particulier selon les commandes spécifiques de trajet optimisé pour exécuter le vol donné.
Avantageusement, le vol donné est spécifié par un plan de vol de base pour l’aéronef particulier.
Par exemple, les détails spécifiques des données de vol concernant l’aéronef particulier comprennent un modèle de données incluant une performance spécifique de queue et des caractéristiques de fonctionnement pour l’aéronef particulier.
Le système séparé et distinct du système embarqué ayant une source de données liées au vol donné peut comprendre plus d’un système, dispositif, ou composant de source ou ressource informatique extérieure.
Par exemple, la source de données liées au vol donné pour le système basé au sol est au moins l’une parmi des données météorologiques convectives, des données de vent et de température en altitude, des informations de contrainte de contrôle du trafic aérien et d’état du flux de trafic, dans la mesure où elles concernent le vol donné.
Selon un mode de réalisation, le processeur exécute en outre les instructions de programme exécutables informatiquement pour faire que le dispositif informatique obtient au moins périodiquement une mise à jour des données de vol pour le vol donné ; réalise, en fonction des données de vol mises à jour obtenues, une optimisation de commande révisée pour générer des commandes spécifiques de trajet optimisé mises à jour pour le vol donné ; transmet les commandes spécifiques de trajet optimisé mises à jour via la communication montante depuis la ressource informatique extérieure vers l’aéronef particulier ; et guide, en réponse à la réception des commandes spécifiques de trajet optimisé mises à jour par l’aéronef particulier, l’aéronef particulier selon les commandes spécifiques de trajet optimisé mises à jour pour exécuter le vol donné.
La réalisation de l’optimisation de commande révisée peut être invoquée en réponse à des changements dans les données de vol obtenues.
Selon un autre mode de réalisation, le processeur exécute en outre les instructions de programme exécutables par un processeur pour faire que le dispositif informatique : reçoit, par l’aéronef particulier, les commandes spécifiques de trajet optimisé, les commandes spécifiques de trajet optimisé comprenant un profil d’un trajet de vol optimisé pour l’aéronef particulier pour exécuter le vol donné ; et stocke, par un système embarqué sur l’aéronef particulier, le profil d’un trajet de vol optimisé pour l’aéronef particulier.
Par exemple, le système comprend la réception, par l’aéronef particulier, les commandes spécifiques de trajet optimisé, les commandes spécifiques de trajet optimisé comprenant un listing de commandes de commande ; et la génération, par un système embarqué sur l’aéronef particulier, un trajet de vol optimisé pour l’aéronef particulier pour exécuter le vol donné.
Le processeur peut exécuter en outre les instructions de programme exécutables par un processeur pour faire que le dispositif de calcul : reçoit, pour une série d’aéronefs incluant une pluralité d’aéronefs, au moins quelques aspects d’une trajectoire négociée par une ressource informatique extérieure avec une entité de contrôle de trafic aérien pour la série d’aéronefs ; et réalise, par le processeur de la ressource informatique extérieure en fonction des données de vol obtenues et des au moins quelques aspects de la trajectoire négociée pour la série d’aéronefs, une optimisation de commande pour générer des commandes spécifiques de trajet optimisé pour la série d’aéronefs.
Ceci et d’autres fonctionnalités, aspects et avantages de la présente invention sera mieux connu à la lecture de la présente description en référence aux dessins attenants dans lesquels des parties identiques dans tous les dessins portent des références identiques dans lesquels :
-la FIG. 1 illustre schématiquement un diagramme de mise en œuvre d’un système de commande de vol pour guidage et navigation d’un aéronef, selon un mode de réalisation de l’invention ;
-la FIG. 2 est un exemple illustratif d’un organigramme d’un processus, selon un mode de réalisation de l’invention;
-la FIG. 3 est une description illustrative d’une structure incluant des flux de données, selon un mode de réalisation de l’invention; et
-la FIG. 4 est une description illustrative d’un diagramme schématique d’un système ou dispositif qui peut supporter un processus selon un mode de réalisation de l’invention.
Un Système de Gestion de Vol (FMS) conventionnel d’un aéronef en service de nos jours détermine généralement des aspects d’un trajet de vol, incluant mais n’étant pas limité à, les vitesses et les altitudes de montée, de croisière, et de descente, ainsi qu’une trajectoire ou un plan de vol complet ou partiel. Au moins certaines des données utilisées par le FMS pour générer le trajet de vol (ou des aspects et parties de celui-ci) peuvent être reçues depuis une source basée au sol. Par exemple, un plan de vol de base rempli pour un aéronef peut être reçu par le FMS et utilisé pour déterminer un plan de vol « optimisé » ou, plus précisément, un plan de vol passablement modifié pour un aéronef du type général effectuant le vol. Des données autres et/ou supplémentaires comme, par exemple, des données de vent et de température et des caractéristiques nominales d’aéronef pour l’aéronef peuvent aussi être reçues et utilisées par le FMS pour calculer le plan de vol qui peut être utilisé pour le guidage par l’aéronef. Dans certains aspects, le plan de vol calculé par le FMS peut être déterminé en utilisant des statistiques élargies/générales et des mesures pour l’aéronef, où les données statistiques peuvent représenter une moyenne pour l’aéronef qui parcourra le trajet de vol calculé. Par exemple, un tableau de consultation ou d’autres valeurs statiques prédéterminées incluant des valeurs de données de commande moyennées (par exemple, des vitesses et altitudes de commande « économiques », etc.) peuvent être référencées par le FMS (ou une autre entité) et utilisées par le FMS à bord de l’aéronef pour construire une trajectoire en quatre dimension (la 4-D incluant latitude, longitude, altitude, et temps) dite « optimisée » pour l’aéronef en utilisant les cibles de commande «économiques», où la trajectoire calculée peut être utilisée pour guider l’aéronef vers le trajet construit dans un trame de temps donnée. Par exemple, la trajectoire calculée peut inclure des commandes pour guider l’aéronef de 30k pieds à 40k pieds en un certain temps en changeant des réglages de l’aéronef, incluant par exemple, des réglages de moteurs et d’autres commandes de vol de l’aéronef pour obtenir les valeurs de commande.
Dans certains aspects néanmoins, le plan de vol résultant calculé par le(s) système(s) FMS en vol/à bord (ou autres) peut ne pas produire un plan de vol vraiment optimisé qui peut être fiablement et/ou efficacement réalisé pour minimiser le DOC prévu. Par exemple, l’étendue et la spécificité des données de vol (c’est à dire, son niveau de personnalisation au plan de vol, à l’aéronef, au temps et conditions de trafic aérien, etc., spécifiques) considérées et même pouvant être reçues, traitées, stockées, rapportée, et sur lesquelles on peut agir par des systèmes (et autres) de gestion du vol à bord des aéronefs peuvent être limitées par la puissance de traitement, la mémoire, et les capacités de connectivités de ces systèmes.
En se référant à la FIG. 1, une description illustrative d’un exemple de système pour le guidage et la navigation d’un aéronef est représentée. Un module de guidage 105, un module de commande 110, et un module de navigation 125 peuvent coopérer pour former au moins une partie d’un système de gestion de vol (FMS) embarqué 102 d’un aéronef particulier 115.
L’unité de commande 110 peut fonctionner pour commander les fonctionnements de l’aéronef 115 sur lequel le système 100 est installé. Il peut y avoir un ou plusieurs capteurs 120 qui sont utilisés pour mesurer certaines propriétés de l’aéronef et/ou les paramètres environnementaux et opérationnels. Les données de capteurs en provenance des capteurs 120 sont alimentées vers un module de navigation 125, qui alimente ensuite une unité de sommation de FMS 130 qui reçoit aussi des entrées du module de guidage 105 pour une commande asservie de l’aéronef 115. Dans un exemple, le module de guidage 105 du système 100 optimise la commande en boucle ouverte et minimise les coûts de fonctionnement directs (DOC). La sortie de l’unité de sommation 130 est alimentée vers le module de commande 110. Le module de commande fournit des politiques de rétroaction et de commande. Dans certains exemples, le module de commande 110 peut inclure un (sous-)système d’accélérateur/pilote automatique.
Selon un mode de réalisation, la présente invention inclut d’appliquer des technologies d’optimisation basées au sol pour générer un historique de commande et trajectoire d’état correspondante qui peut minimiser le DOC pour un aéronef en utilisant une liaison de données vers l’aéronef et des systèmes informatiques basés au sol ayant un processeur exécutant des instructions de programme mises en œuvre comme systèmes, dispositifs, et services. Dans certains aspects, certains des systèmes et processus de la présente invention offrent de plus grands moyens informatiques en comparaison des systèmes embarqués d’aéronef. Aussi, dans quelques modes de réalisation, il peut y avoir une plus grande connectivité entre de multiples systèmes basés au sol agissant ensemble dans une ou plusieurs fonctions comme des sources de données, du stockage de données, et du traitement, en comparaison des systèmes à bord des aéronefs.
La FIG. 2 illustre un organigramme d’un exemple de mode de réalisation d’un processus 200. Le processus 200 peut être exécuté par un système, un dispositif, et des combinaisons de ceuxci, incluant des réseaux et des systèmes informatiques distribués. Dans certains exemples, un système ou dispositif comportant un processeur peut exécuter des instructions de programme de, par exemple, une application ou une “app” mise en œuvre comme un support tangible pour effectuer les opérations du processus 200. Dans quelques modes de réalisation, au moins une partie du processus 200 peut être réalisée par des composants logiciels déployés comme logiciel comme un service.
Lors de l’opération 205, des données de vol pour un vol donné sont obtenues. Les données étant obtenues peuvent l’être depuis soit un système embarqué d’un aéronef particulier pour exécuter le vol donné ou une ressource informatique extérieure. Dans certains aspects du présent document, une ressource informatique extérieure se réfère à un dispositif, système, et composant comportant une unité de processeur centrale (c’est à dire, un processeur) qui est séparé et distinct d’un système de gestion de vol et/ou de commande de vol d’un aéronef. Dans quelques modes de réalisation, la puissance de traitement informatique, la vitesse de traitement, la capacité en largeur de bande d’accès aux données, les capacités de traitement de données, ίο les capacités d’interconnectivité à d’autres systèmes, et des combinaisons de ces fonctionnalités d’une ressource informatique extérieure du présent document peuvent être plus grandes que de telles fonctionnalités d’un système de gestion de vol et de commande de vol à bord d’un aéronef (c’est à dire, natif). Une ressource informatique extérieure du présent document peut inclure la fonctionnalité technique d’interfacer et de communiquer avec d’autres systèmes, incluant mais ne se limitant pas à, une autre ressource informatique extérieure, des systèmes de gestion de vol et de commande de vol à bord d’un aéronef, et d’autres types de systèmes via des liaisons de communication (par exemple, liaison montante, liaison descendante) en utilisant différents protocoles et techniques de communication. Les fonctionnalités opérationnelles renforcées d’une ressource informatique extérieure du présent document concernant un(des) système(s) embarqué(s) d’aéronefs peuvent être influencés dans quelques modes de réalisation de la présente invention pour déterminer une solution de commande qui est améliorée, renforcée, et autrement plus proche de l’optimum en comparaison de ce que le(s) système(s) embarqué(s) de l’aéronef seul(s) peu(ven)t fournir.
Une ressource informatique extérieure du présent document peut inclure un ou plusieurs systèmes, dispositifs, sous-systèmes, et composants qui sont basés au sol. Un système basé au sol du présent document peut être un système, dispositif, ou composant indépendant comme, par exemple, un serveur informatique, un système informatique distribué. Dans certains exemples, une ressource informatique extérieure du présent document, quelle soit basée au sol ou autre, peut être mise en œuvre, en partie, comme une application ou comme un service exécuté par un matériel. Dans quelques modes de réalisation, une ressource informatique extérieure du présent document peut inclure un ou plusieurs systèmes, dispositifs, sous-systèmes, et composants qui sont à bord d’une plate-forme mobile, soit basée au sol, en mer ou en vol.
Si les données sont obtenues depuis un(des) système(s) embarqués de l’aéronef particulier ou depuis un ou plusieurs systèmes autres que le(s) système(s) embarqué(s) de l’aéronef particulier (par exemple, tout système, dispositif, ou composant différent du(des) système(s) embarqué(s) de l’aéronef particulier, soit basé au sol ou autrement incluant, par exemple, d’autres platesformes mobiles), les données de vol peuvent inclure des détails concernant au moins l’un de l’aéronef particulier et des paramètres du vol donné. Par exemple, la ressource informatique extérieure peut être située à bord de l’aéronef particulier (mais séparée et distincte du(des) système(s) embarqué(s) de celui-ci) et les données de vol incluant des détails concernant l’aéronef particulier peuvent être reçues depuis des systèmes au sol ou sur une plate-forme mobile, via, par exemple l’Internet en vol. Par exemple, des données de vol incluant des détails concernant l’aéronef particulier peuvent inclure des caractéristiques spécifiques pour l’aéronef particulier. Des exemples peuvent inclure des caractéristiques spécifiques de queue de l’aéronef, incluant, par exemple, des valeurs de performance et de fonctionnement précises pour l’aéronef particulier comme la poussée, la traînée, etc. qui peuvent être basées sur la performance historique réelle, la maintenance, et d’autres types de données. Des données de vol incluant des détails concernant les paramètres du vol donné peuvent inclure un plan de vol (base de référence) rempli, des caractéristiques nominales d’aéronef pour l’aéronef particulier (à l’opposé des caractéristiques réelles pour l’aéronef “particulier” spécifique), et des facteurs environnementaux ou météorologiques réels pour quand le vol donné sera exécuté (à l’opposé des conditions météorologiques moyennées).
Au moins certains des détails spécifiques des données de vol concernant l’aéronef particulier peuvent inclure un modèle de données, où le modèle de données inclut des caractéristiques spécifiques de queue (c’est à dire, des données de fonctionnement et de performance concernant spécifiquement l’aéronef particulier). Le modèle de données pour l’aéronef particulier peut inclure des caractéristiques et des paramètres, incluant les valeurs de ceux-ci qui sont spécifiques à l’aéronef particulier. En partie, les détails spécifiques peuvent être basés sur un historique des vols précédents effectués par l’aéronef particulier.
Un modèle de données réfléchissant spécifiquement et précisément l’aéronef particulier peut être une fonctionnalité optionnelle de quelques modes de réalisation du présent document. Dans quelques modes de réalisation incluant des caractéristiques spécifiques de queue pour l’aéronef particulier, un modèle de données (ou toute autre structure ou construction de données) réfléchissant spécifiquement et précisément l’aéronef particulier peut être obtenu ou construit, au moins en partie, par un ou plusieurs systèmes basés au sol. Dans quelques modes de réalisation, un système basé au sol peut inclure une fonctionnalité de construire un modèle de données, une tâche qui peut être accomplie en fonction des ressources informatiques et de l’accessibilité aux données du(des) système(s) basé(s) au sol(s).
L’étendue (c’est à dire, le niveau de détails et d’exhaustivité) des caractéristiques spécifiques de queue pour l’aéronef particulier inclus dans les données de vol de l’opération 205 peut être suffisante de telle manière qu’un modèle de données (ou autres structures de données) représentant l’aéronef correspond en réalité à la performance en fonctionnement dans la vie réelle de l’aéronef particulier. En supposant un haut niveau de correspondance entre le modèle de données et la performance en fonctionnement de l’aéronef particulier, un tel modèle de données précis est appelé ici un “jumeau numérique” de l’aéronef particulier. Le jumeau numérique inclut un compte précis et à jour des caractéristiques/aspects clés de l’aéronef particulier. L’étendue et la précision d’un modèle de données pour l’aéronef particulier dans quelques modes de réalisation du présent document contribue grandement à la capacité pour le processus 200 de générer des commandes spécifiques de trajet optimisé et une trajectoire optimisée. Dans certains exemples, la performance d’une optimisation réalisée par le processus 200 est renforcée et améliorée pour obtenir un DOC inférieur du fait, au moins en partie, de l’utilisation d’un jumeau numérique dans quelques modes de réalisation.
Dans quelques modes de réalisation, des données peuvent être collectées (c’est à dire, observées, enregistrées, et conservées) pour un aéronef spécifique avec le temps. Les données collectées détaillées (par exemple, des données incluant mais ne se limitant pas à la poussée, la traînée, et d’autres paramètres) peuvent être utilisées pour construire un modèle de données précis pour l’aéronef particulier. Dans certains aspects, un modèle de données pour un aéronef particulier du présent document peut être mis à jour de manière répétée, au moins périodiquement, quand l’aéronef particulier fonctionne. Les intervalles de temps concernant la mise à jour peuvent être déclenchés ou invoqués en réponse à un changement des données de caractéristiques spécifiques de l’aéronef, de modifications de maintenance significatives, etc. Dans certains cas d’utilisation, le modèle de données mis à jour peut être utilisé pour réaliser une optimisation de commande révisée pour générer des commandes spécifiques mises à jour de trajet optimisé pour le vol donné.
Le modèle de données jumeau numérique (ou autres représentations configurées de celui-ci) est en contraste avec des systèmes et processus conventionnels antérieurs dans lesquels des avioniques d’aéronef référencées et des données statiques utilisées (par exemple, des tableaux de consultation) incluent des représentations et modèles moyens ou génériques d’un aéronef. De telles représentations d’aéronef génériques ne réfléchissent ou capturent pas comment on s’attend à ce qu’un aéronef spécifique peut fiablement se comporter dans des conditions de vol spécifiques au moment où une mission de vol donné spécifique est exécutée.
En tant que telles, les données de vol peut être reçues depuis l’aéronef particulier ou quelque autre système (par exemple, une ressource informatique extérieure, mais pas limité à cela). On note que les ressources informatiques extérieures, que ce soit indépendamment ou collectivement, peuvent avoir de plus grandes capacités de calcul et fonctionnalités que les systèmes embarqués d’aéronefs. Dans le cas où les données de vol sont générées, stockées, ou autrement fournies par l’aéronef particulier, ces données de vol peuvent être communiquées depuis l’aéronef particulier à une ressource informatique extérieure du présent document via une liaison de communication. Dans l’exemple la ressource informatique extérieure est mise en œuvre dans un système basé au sol, la liaison de communication entre l’aéronef particulier et la ressource informatique extérieure basée au sol est appelée ici liaison descendante. Dans un scénario ou cas d’utilisation où la ressource informatique extérieure est aussi située sur l’aéronef particulier (bien que séparée et distincte de celui-ci) ou sur un véhicule de surface ou aérien différent (par exemple, un aéronef en vol ou une station qui accueille une ressource informatique extérieure qui supporte cette optimisation de plans de vol pour un seul ou de multiples aéronefs), la liaison de communication entre l’aéronef particulier et la ressource informatique extérieure peut aussi être appelée ici liaison descendante.
Lors de l’opération 210, les données obtenues lors de l’opération 205 peuvent être traitées par une ou plusieurs ressources informatiques extérieures pour réaliser une optimisation de commande pour générer des commandes spécifiques de trajet optimisé pour le vol donné. C'est-à-dire qu’une optimisation pour calculer les commandes spécifiques de trajet pour le vol donné est réalisée (c’est à dire, exécutée) en dehors du(des) système(s) de gestion de vol et/ou de commande de vol de l’aéronef particulier.
Les commandes spécifiques de trajet optimisé générées lors de l’opération 210 peuvent être transmises vers l’aéronef particulier via une liaison de communication, où les commandes spécifiques de trajet optimisé sont envoyées depuis les ressources informatiques extérieures vers le(s) système(s) concernant l’aéronef particulier, comme montré lors de l’opération 215 du processus 200. Cette liaison de communication pour accueillir et supporter le transfert de données de la ressource informatique extérieure vers l’aéronef particulier est appelée ici une liaison montante, comme introduit cidessus. Dans quelques modes de réalisation, les commandes spécifiques de trajet optimisé envoyées à l’aéronef via la liaison montante peuvent être configurées ou emballées comme un profil complet (c’est à dire, un plan de vol) qui peut être traité facilement pour le guidage par l’aéronef particulier. Dans quelques autres modes de réalisation, les commandes spécifiques de trajet optimisé peuvent inclure, au moins en partie, commandes de commande qui à leur tour peuvent être reçues et traitées pour construire un profil par les systèmes embarqués sur l’aéronef particulier.
En continuant par l’opération 220, l’aéronef particulier est guidé vers le trajet spécifié par les commandes spécifiques de trajet optimisé pour exécuter le vol donné d’une manière qui minimise le DOC prévu ou cible. Les commandes spécifiques de trajet optimisé peuvent être utilisées par l’aéronef particulier et le système de commande de vol de celui-ci pour ajuster les réglages de fonctionnement et de performance de l’aéronef pour réaliser le vol donné d’une manière efficace et économique.
Des données peuvent être collectées (c’est à dire, observées, enregistrées, et conservées) pour un aéronef spécifique au fil du temps. Les données collectées détaillées (par exemple, des données incluant mais ne se limitant pas à la poussée, la traînée, et autres paramètres) peuvent être utilisées pour construire un modèle de données précis pour l’aéronef particulier. Dans certains aspects, un modèle de données pour un aéronef particulier du présent document peut être mis à jour de manière répétée quand l’aéronef particulier est utilisé. Les intervalles de temps concernant la mise à jour peuvent être déclenchés ou invoqués en réponse à un changement des données de caractéristiques spécifiques de l’aéronef. Le modèle de données mis à jour peut être utilisé pour réaliser une optimisation de commande révisée pour générer des commandes spécifiques de trajet optimisé mises à jour pour le vol donné. Les commandes spécifiques de trajet optimisé mises à jour pour le vol donné peuvent être chargées par liaison montante vers l’aéronef particulier et utilisées par un système de commande de vol de celuici pour guider l’aéronef particulier.
La FIG. 3 est une description illustrative d’une structure ou infrastructure 300 pour faciliter et supporter la collecte des données spécifiques d’aéronef et de vol, réaliser des calculs d’optimisation de trajet de vol par une ressource informatique extérieure, et communiquer les commandes de commande optimisés à l’aéronef d’une manière efficace et sûre. Sous certains aspects, une ou plusieurs fonctionnalités de la structure représentée sur la FIG. 3 peuvent être compatibles avec certains aspects et composants de certains systèmes de gestion d’aéronef existants.
La structure 300 peut supporter le calcul d’historiques de commande qui minimisent un ou plusieurs DOC d’un aéronef particulier. En général, la structure 300 peut fonctionner pour générer des trajets de vol optimisés en rassemblant des paramètres ou données de vol, comme illustré par les données collectives 302 qui peuvent être téléchargées depuis un(des) système(s) embarqué(s) of l’aéronef via a liaison descendante en 320 ou en rassemblant des données depuis un ou plusieurs systèmes autre que le(s) système(s) embarqué(s) de l’aéronef (par exemple, une ressource informatique extérieure, mais pas limité à cela) comme illustré par les données désignées collectivement en 304. Les données collectives 302 et les données collectives 320 peuvent toutes deux être téléchargées depuis un(des) système(s) embarqué(s) ou en variante être rassemblées depuis les un ou plusieurs systèmes autre que le(s) système(s) embarqué(s) de l’aéronef.
Si une ressource informatique extérieure (par exemple, un système basé au sol) est indisponible ou la liaison de communication avec elle ne fonctionne pas, d’autres aspects de certains processus du présent document peuvent encore être réalisés, par exemple, en utilisant un procédé d’optimisation basé à bord.
Des données 302 venant des systèmes embarqués d’un aéronef peuvent inclure un plan de vol rempli pour un vol ou une mission 305, des caractéristiques nominales d’aéronef 310, et quelques informations météorologiques 315, qui peuvent être collectées par des capteurs situés sur l’aéronef. Celles-ci et d’autres données en provenance d’un aéronef liées à l’aéronef et à son environnement peuvent être transmises hors de l’aéronef depuis l’aéronef à une ou plusieurs ressources informatiques extérieures via une liaison de communication (c’est à dire, dans ce cas une liaison descendante) en 320. Dans quelques modes de réalisation, des systèmes embarqués de l’aéronef peuvent employer des techniques et protocoles de communication de données pour assurer la transmission efficace de données depuis l’aéronef vers les ressources informatiques extérieures, incluant mais ne se limitant pas à, divers types de mise en mémoire tampon, compression, et encryptage de données.
Les données 304 rassemblées ou reçues depuis un ou plusieurs systèmes autres que le(s) système(s) embarqué(s) de l’aéronef (par exemple, une ressource informatique extérieure, mais pas limité à cela) peuvent inclure divers types de données liées à un aéronef et un vol ou une mission spécifique. Par exemple, les données 304 peuvent inclure des données de caractéristiques de queue d’un aéronef spécifique 325 pour un aéronef particulier (par exemple, des données d’aéronef spécifiques incluant mais ne se limitant pas à, par exemple, la poussée, la traînée, etc.), des informations de trafic aérien 330 incluant un état d’un réseau de contrôle de trafic aérien concernant un aéronef et un vol ou mission donné pour l’aéronef (par exemple, des informations qui peuvent être utiles pour éviter/minimiser des retards), des informations météorologiques renforcées 335 (par exemple, des informations météorologiques convectives pour éviter les ouragans, les zones de givre potentielles et autres), et d’autres données 340 (par exemple, des données de vent en altitude, etc.). Les données 304 peuvent être rassemblées en plus des données 302 collectées, rassemblées, ou reçues depuis un aéronef. Chaque type de données comprenant les données collectives 304 peut contribuer aux améliorations techniques fournies par la structure 300, bien que la combinaison d’un ou plusieurs des types de données 325, 330, 335, et 340 puisse apporter des contributions non réalisées par l’un quelconque des types de données seul.
La structure 300 peut en outre réaliser une optimisation de commande sur la ressource informatique extérieure et prédire une trajectoire d’état (c’est à dire, un trajet de vol) pour l’aéronef particulier 350 ; communiquer (c’est à dire, en liaison montante) le plan optimisé de vol à l’aéronef 355 ; et guider l’aéronef selon la commande optimale 365.
En 350, une optimisation est réalisée par une ressource informatique extérieure incluant un ou plusieurs processeurs utilisant des données 302 en provenance de l’aéronef particulier et des données 304 reçues depuis un ou plusieurs des un ou plusieurs systèmes autre que le(s) système(s) embarqué(s) de l’aéronef (par exemple, une ressource informatique extérieure, mais pas limité à cela). On note que la détermination des commandes de trajet spécifique optimisé en 350 est réalisée pour un aéronef spécifique exécutant un vol spécifique à un moment spécifique. En tant que telles, des valeurs et des commandes pour l’aéronef particulier du présent exemple ne sont pas simplement disponibles dans un tableau de consultation statique ou autre enregistrement prédéterminé. L’optimisation réalisée en 350 est dynamique dans le sens qu’elle est déterminée pour un aéronef spécifique exécutant un vol spécifique à un moment spécifique et peut en outre être mise à jour sur une période de temps quand des informations additionnelles peuvent être collectées et enregistrées pour l’aéronef particulier et d’autres données sont mises à jour quand des changements peuvent avoir lieu (par exemple, l’état du réseau de trafic aérien peut changer, les informations météorologiques 335 peuvent changer, etc.).
La ressource informatique extérieure, les calculs hors-ligne réalisés en 350 peuvent donner une compréhension et une vue plus sophistiquées des considérations météorologiques pertinentes (par exemple, la température et le vent en altitude, etc.). En utilisant ce domaine supplémentaire des informations, ainsi qu’une plus grande connectivité à des systèmes autre que le(s) système(s) embarqué(s) de l’aéronef (par exemple, une ressource informatique extérieure, mais pas limité à cela) disposant d’informations, de stockage, de bases de données, et de capacités de traitement de données supplémentaires, des déterminations de commandes spécifiques de trajet optimisé sont permises.
La réalisation de l’optimisation par une ressource informatique extérieure en 350 peut permettre des commandes de commande spécifique de trajet optimisé. Ces commandes de commande spécifique de trajet optimisé peuvent être utilisées pour déterminer un plan optimisé de profil de vol qui peut être envoyé vers l’aéronef particulier via une liaison de communication montante en 355, dans lequel le profil peut être stocké pour une future utilisation de guidage.
Sous certains aspects, envoyer un profil optimisé à un aéronef en vol via un canal de communication de liaison montante sans fil (ou éventuellement câblée quand la ressource informatique extérieure est située avec un aéronef particulier) en temps voulu et efficacement peut nécessiter une largeur de bande relativement grande. Dans quelques modes de réalisation, le profil optimisé peut être condensé en utilisant une ou plusieurs techniques de données et/ou de communication. Dans quelques modes de réalisation, les commandes de commande spécifique de trajet optimisé déterminées en 350 peuvent être envoyées vers l’aéronef particulier comme un ou plusieurs listings des commandes (par exemple, commandes de vitesse, commandes d’altitude, etc.) qui peuvent consommer très peu de largeur de bande. Les commandes de commande spécifique de trajet optimisé envoyées à l’aéronef peuvent être utilisé pour (re)construire, construire, ou générer autrement un plan optimisé de vol (profil) sur l’aéronef particulier qui exécutera le vol donné en fonction des commandes.
Tel qu’illustré, le système basé sur la ressource informatique extérieure peut construire initialement le profil en 350 et le profil peut être déconstruit en commandes de commande spécifique de trajet optimisé en réponse à, par exemple, une largeur de bande limitée de liaison montante, dans lequel les commandes de commande spécifique de trajet optimisé sont envoyées vers l’aéronef particulier comme une base pour la reconstruction du profil. Dans quelques modes de réalisation, une ressource informatique extérieure dans la structure 300 peut être capable d’envoyer un profil optimisé, les commandes de commande spécifique de trajet optimisé, et des combinaisons de ceux-ci.
Telle qu’illustrée, la structure 300 et d’autres aspects du présent document peuvent en option supporter et faciliter une négociation de trajectoire au sol avec des contrôleurs de trafic aérien (ou d’autres entités), plutôt que directement avec un aéronef, pour une série de multiples aéronefs. Basée sur des données de vol obtenues et au moins quelques aspects de la trajectoire négociée pour la série d’aéronefs, une optimisation de commande peut être réalisée pour générer des commandes spécifiques de trajet optimisé pour la série d’aéronefs.
En variante, la structure 300 peut aussi supporter et faciliter l’enregistrement des données de vol (par exemple, 325, 330, 335, et 340) pendant une période de temps suffisante par une ou plusieurs ressources informatiques extérieures ou fournisseurs de services pour développer un modèle précis de la performance d’un aéronef individuel particulier (c’est à dire, un jumeau numérique) ; utiliser les données de vol rassemblées pour identifier (c’est à dire, créer) le jumeau numérique ; mettre à jour les données de jumeau numérique sur une base continue, (soit continûment ou au moins périodiquement) pour identifier des changements dans la performance de l’aéronef ; utiliser le jumeau numérique comme le modèle de performance dans une fonction d’optimisation de coût 350 (par exemple, altitude et vitesse le long d’un trajet latéral qui peut être contraint à se plier aux règles de vol aux instruments) ; et transmettre les commandes de commande optimisées via une liaison montante (355) aux systèmes d’automatisation embarqués de l’aéronef particulier pour exécution et guidage (360, 365).
Dans un mode de réalisation, la mise à jour et l’utilisation du modèle de données de jumeau numérique pour obtenir des commandes de commande optimisées (350) et la transmission (355) de celui-ci vers l’aéronef particulier peuvent être réalisés de manière répétée pour chaque vol. Ces opérations peuvent être réalisées en utilisant une ressource informatique extérieure qui vise techniquement le problème de l’optimisation de trajet de vol en temps réel pour utiliser des aéronefs en utilisant des ressources informatiques extérieures, les ressources disposant de grandes capacités de stockage, traitement et d’accessibilité aux données, où les données peuvent inclure, par exemple, des informations météorologiques 335 (par exemple, des états météorologiques convectifs appropriés pour un vol ou mission spécifique), des informations de contraintes d’espace aérien et de trafic aérien 330, et d’autres types de données 340 qui peuvent ne pas être nécessairement disponibles pour un système embarqué de manière aussi efficace et/ou robuste, ou pas du tout.
Dans un mode de réalisation, une transmission d’une commande optimisée peut avoir lieu via une connexion câblée ou un réseau quand un aéronef particulier est au sol (par exemple, avant le décollage) et/ou la ressource informatique extérieure est située sur l’aéronef particulier ou elle peut avoir lieu via un réseau de transmission sans fil pendant le vol (par exemple, quand une condition change). Sous certains aspects, la technologie de communication particulière peut être variée et modifiée pour faciliter la communication entre les ressources informatiques extérieures, des sources de données et des systèmes informatiques basés au sol, et l’aéronef, incluant une translation ou transformation des messages de communication depuis un ou plusieurs formats vers d’autres formats. Sous certains aspects, un système et un processus du présent document peuvent inclure fonctionnalité et approvisionnement pour assurer que la validité des données, ainsi que l’intégrité d’au moins les données communiquées à un aéronef comme des commandes de commande optimisées et/ou des profils est établie et conservée. Les données de liaison montante (au moins) vers un aéronef peuvent être encryptées en utilisant un ou plusieurs techniques et protocoles de sécurité, incluant ceux qui sont connus maintenus et ceux qui deviendront connus dans le futur.
La FIG. 4 est un diagramme schématique illustratif d’un dispositif 400 selon un mode de réalisation. Le dispositif 400 peut comprendre un dispositif informatique et peut exécuter des instructions de programme pour réaliser l’une quelconque des fonctions décrites du présent document. Le dispositif 400 peut comprendre une mise en œuvre de serveur, un dispositif permis par un processeur dédié, et autres systèmes, incluant des systèmes déployés dans un aéronef et des systèmes déployés dans, par exemple, une ressource ou équipement informatique extérieur, dans quelques modes de réalisation. Le dispositif 400 peut inclure d’autres éléments non montrés selon quelques modes de réalisation.
Le dispositif 400 inclut un processeur 405 couplé fonctionnellement au dispositif de communication 415 pour communiquer avec d’autres systèmes, un dispositif de stockage de données 430, un ou plusieurs dispositifs d’entrée 410 pour recevoir des entrées depuis d’autres systèmes et entités, un ou plusieurs dispositifs de sortie 420 et une mémoire 425. Le dispositif de communication 415 peut faciliter la communication avec des dispositifs extérieurs, comme d’autres ressources informatiques extérieures, un réseau de contrôle de trafic aérien, et un aéronef. Un(des) dispositif(s) d’entrée 410 peuvent comprendre, par exemple, un clavier, une souris ou autre dispositif de pointage, un microphone, un bouton ou un commutateur, un port infrarouge (IR), une station d’accueil, et/ou un écran tactile. Un(des) dispositifs) d’entrée 410 peu(ven)t être utilisés, par exemple, pour entrer des informations dans le dispositif 400. Un(des) dispositifs) de sortie 420 peu(ven)t comprendre, par exemple, un affichage (par exemple, un écran d’affichage) un haut-parleur, et/ou une imprimante.
Le dispositif de stockage de données 430 peut comprendre tout dispositif de stockage persistant approprié, incluant des combinaisons de dispositifs magnétiques de stockage (par exemple, une bande magnétique, des disques durs et une mémoire flash), des dispositifs de stockage à semi-conducteurs, des dispositifs de stockage optiques, des dispositifs de mémoire morte (ROM), d’une mémoire vive (RAM), d’une mémoire SCM ou toute autre mémoire à accès rapide.
Le moteur d’optimisation 435, le modélisateur de données d’aéronef 440, et l’application 445 peuvent comprendre des instructions de programme exécutées par le processeur 405 pour que le dispositif 400 réalise l’un quelconque des un ou plusieurs des processus décrits ici, incluant mais ne se limitant pas à des aspects représentés sur les FIGS. 2 et 3. Les modes de réalisation ne sont pas limités à l’exécution de ces processus par un seul dispositif.
Les données 450 (soit en mémoire cache ou une base de données entière) peuvent être stockées dans une mémoire volatile comme la mémoire 425. Le dispositif de stockage de données 430 peut aussi stocker des données et autre code de programme pour fournir une fonctionnalité supplémentaire et/ou qui sont nécessaires pour le fonctionnement d’un dispositif 400, comme des pilotes de dispositif, des fichiers de système d’exploitation, etc. Les données 450 peuvent inclure des données de performance liées à un aéronef qui peuvent être utilisées pour de futures modélisations de données de l’aéronef pour des besoins d’optimisation.
Liste des parties
Numéro Description
100
102
105
110
115
120
122
125
130
200
205
210
215
220
300
302
304
305
310
315
320
325
330
335
340
350
355
Diagramme schématique du système
Système de gestion de vol
Module de guidage
Module de commande
Aéronef particulier
Capteurs
Données de vol
Module de navigation
Unité de sommation
Organigramme
Opération du processus
Opération du processus
Opération du processus
Opération du processus
Graphe des chemins de montée
Données collectives
Données collectives
Plan de vol rempli
Caractéristiques nominales d’aéronef Informations météorologiques Liaison descendante
Données caractéristiques de queue d’aéronef Informations de trafic aérien Informations météorologiques renforcées Autres données
Exécution de l’optimisation de commande Liaison montante
Exécution des commandes de commande optimisées Guidage de l’aéronef selon des commandes optimisées Système
Processeur
Dispositifs d’entrée
Dispositif de communication
Dispositif de sortie
Mémoire
Equipement de stockage
Moteur d’optimisation
Modélisateur de données d’aéronef
Application
Données
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Système comprenant :un dispositif de ressource informatique extérieure (400) comprenant :une mémoire (430) stockant des instructions de programme exécutables par un processeur ; et un processeur (405) pour exécuter les instructions de programme exécutables par un processeur pour faire que le dispositif de calcul :obtient des données de vol pour un vol donné à partir d’au moins un d’un système embarqué (100) d’un aéronef particulier (115) pour exécuter le vol donné et d’un système séparé et distinct du système embarqué ayant une source de données (304) liées au vol donné, les données de vol incluant des détails spécifiques concernant au moins l’un de l’aéronef particulier et des paramètres du vol donné (205, 320) ;réalise, par le processeur de la ressource informatique extérieure (405) et en fonction des données de vol obtenues, une optimisation de commande pour générer des commandes spécifiques de trajet optimisé pour le vol donné (210, 350) ;transmet les commandes spécifiques de trajet optimisé via une communication montante depuis la ressource informatique extérieure vers l’aéronef particulier (215, 355) ; et guide, en réponse à la réception des commandes spécifiques de trajet optimisé par l’aéronef particulier, l’aéronef particulier selon les commandes spécifiques de trajet optimisé pour exécuter le vol donné (220, 365).
- 2. Système selon la revendication 1, dans lequel le vol donné est spécifié par un plan de vol de base (305) pour l’aéronef particulier (115).
- 3. Système selon la revendication 1, dans lequel les détails spécifiques des données de vol concernant l’aéronef particulier comprennent un modèle de données incluant une performance spécifique de queue et des caractéristiques de fonctionnement (330) pour l’aéronef particulier (115).
- 4. Système selon la revendication 1, dans lequel le système séparé et distinct du système embarqué ayant une source de données liées au vol donné comprend plus d’un système, dispositif, ou composant de ressource informatique extérieure.
- 5. Système selon la revendication 1, dans lequel la source de données liées au vol donné pour le système basé au sol est au moins l’une parmi des données météorologiques convectives (335), des données de vent et de température en altitude, des informations de contrainte de contrôle du trafic aérien et d’état du flux de trafic (330), dans la mesure où elles concernent le vol donné.
- 6. Système selon la revendication 1, dans lequel le processeur (405) exécute en outre les instructions de programme exécutables informatiquement pour faire que le dispositif informatique :obtient au moins périodiquement une mise à jour des données de vol pour le vol donné (205, 320) ;réalise, en fonction des données de vol mises à jour obtenues, une optimisation de commande révisée pour générer des commandes spécifiques de trajet optimisé mises à jour pour le vol donné (210, 350) ;transmet les commandes spécifiques de trajet optimisé mises à jour via la communication montante depuis la ressource informatique extérieure vers l’aéronef particulier (215, 355) ; et guide, en réponse à la réception des commandes spécifiques de trajet optimisé mises à jour par l’aéronef particulier, l’aéronef particulier selon les commandes spécifiques de trajet optimisé mises à jour pour exécuter le vol donné (220, 365).
- 7. Système selon la revendication 6, dans lequel la réalisation de l’optimisation de commande révisée est invoquée en réponse à des changements dans les données de vol obtenues.
- 8. Système selon la revendication 1, dans lequel le processeur (405) exécute en outre les instructions de programme exécutables par un processeur pour faire que le dispositif informatique :reçoit, par l’aéronef particulier, les commandes spécifiques de trajet optimisé, les commandes spécifiques de trajet optimisé comprenant un profil d’un trajet de vol optimisé pour l’aéronef particulier pour exécuter le vol donné ; et stocke, par un système embarqué sur l’aéronef particulier, le profil d’un trajet de vol optimisé pour l’aéronef particulier (360).
- 9. Système selon la revendication 1, comprenant en outre : la réception, par l’aéronef particulier, les commandes spécifiques de trajet optimisé, les commandes spécifiques de trajet optimisé comprenant un listing de commandes de commande ; et la génération, par un système embarqué sur l’aéronef particulier, un trajet de vol optimisé pour l’aéronef particulier pour exécuter le vol donné (360).
- 10. Système selon la revendication 1, dans lequel le processeur (405) exécute en outre les instructions de programme exécutables par un processeur pour faire que le dispositif de calcul :reçoit, pour une série d’aéronefs incluant une pluralité d’aéronefs, au moins quelques aspects d’une trajectoire négociée par une ressource informatique extérieure avec une entité de contrôle de trafic aérien pour la série d’aéronefs ; et5 réalise, par le processeur de la ressource informatique extérieure en fonction des données de vol obtenues et des au moins quelques aspects de la trajectoire négociée pour la série d’aéronefs, une optimisation de commande pour générer des commandes spécifiques de trajet optimisé pour la série d’aéronefs.1/41002/4200
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|---|---|---|---|
| US15282003 | 2016-09-30 | ||
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