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Procédé de transmission de données de maintenance
La présente invention concerne le domaine de la maintenance
des aéronefs, et plus particulièrement le domaine de la
récupération des informations de maintenance d'un aéronef.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
Les aéronefs modernes sont équipés de plusieurs dispositifs
de surveillance d'état de l'ensemble de leurs composants.
Ces dispositifs collectent, via des capteurs, des données
telles que l'usure des disques de frein, l'état des
batteries, le nombre de cycles de fonctionnement des
systèmes électriques ou mécaniques ainsi que le bon
fonctionnement de ceux-ci. Les données collectées
permettent d'établir les programmes de maintenance des
aéronefs. Ces données sont classiquement téléchargées vers
un serveur à l'aide d'un câble relié à l'aéronef lorsqu'il
a atteint son emplacement de stationnement au sol. Les
données sont ensuite traitées de manière à définir un
programme de maintenance à mener. Une fois le programme de
maintenance défini, les équipes de maintenance peuvent
préparer les matériels nécessaires et intervenir. Les
interventions de maintenance ont lieu entre deux trajets
de l'aéronef et le temps disponible pour les équipes de
maintenance est parfois insuffisant pour mener l'ensemble
des opérations nécessaires, obligeant à reporter des
opérations ce qui réduit la fiabilité des aéronefs ou
oblige à retarder des vols.
OBJET DE L'INVENTION
L'invention a notamment pour but d'améliorer la fiabilité
des aéronefs en vol.
RESUME DE L'INVENTION
A cet effet, on prévoit, un procédé de transmission des
premières données de maintenance d'un premier aéronef et
des deuxièmes données de maintenance d'un deuxième aéronef
comprenant une étape de transmission des premières données
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de maintenance qui est effectuée au cours d'une phase de
descente du premier aéronef préalable à son atterrissage
et une étape de transmission des deuxièmes données de
maintenance qui est effectuée au cours d'une phase de
descente du deuxième aéronef préalable à son atterrissage.
Au sens de l'invention, l'atterrissage correspond au moment
où l'aéronef entre en contact avec le sol à l'issue de la
phase de descente. La phase de descente correspond à la
trajectoire effectuée par l'aéronef entre le moment où il
quitte son altitude de croisière pour approcher l'aéroport
et le moment où il touche la piste.
On obtient ainsi un procédé qui permet de disposer des
données de maintenance avant même que les aéronefs soient
stationnés. Les opérations de maintenance peuvent être
programmées et le matériel préparé pendant que l'aéronef
approche sa position de stationnement. Le temps disponible
pour effectuer les opérations de maintenance sur l'aéronef
est de ce fait plus important, permettant de réaliser plus
d'opérations et donc d'améliorer la fiabilité de l'aéronef.
On optimise l'exploitation des ressources radioélectriques
lorsque le procédé comprend une étape d'allouer et de
transmettre un créneau temporel de transmission des données
de maintenance à au moins un, voire chaque, aéronef, le
créneau temporel appartenant à une trame temporelle
périodique.
On optimise davantage encore l'utilisation des ressources
radioélectriques lorsque le procédé comprend également une
étape d'attribuer et de transmettre un schéma de modulation
et de codage de canal à au moins un, voire chaque, aéronef.
Avantageusement, le procédé comprend une étape
préliminaire de définir un programme optimisé d'allocation
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d'un premier créneau temporel de transmission des premières
données de maintenance et d'un deuxième créneau temporel
de transmission des deuxièmes données de maintenance en
fonction d'un programme prévisionnel d'arrivée du premier
aéronef et du deuxième aéronef.
Selon un mode de réalisation préféré, le programme
prévisionnel d'arrivée du premier aéronef et du deuxième
aéronef comprend une première trajectoire de descente du
premier aéronef, un premier temps de descente du premier
aéronef et une première heure d'arrivée du premier aéronef,
une deuxième trajectoire de descente du deuxième aéronef,
un deuxième temps de descente du deuxième aéronef et une
deuxième heure d'arrivée du deuxième aéronef.
Avantageusement encore, l'étape de définir un programme
optimisé d'allocation comprend une étape d'estimer un
indicateur de qualité de transmission choisi parmi un
rapport de signal sur bruit et un rapport de signal sur
interférence plus bruit.
Le procédé est particulièrement adapté aux conditions
d'exploitation réelles lorsque le programme optimisé
d'allocation de créneaux temporels de transmission est mis
à jour toutes les dix secondes et/ou que le programme
optimisé d'allocation est établi pour les deux heures qui
suivent l'élaboration du programme optimisé.
L'invention s'applique également à un dispositif de
téléchargement de données de maintenance comprenant une
antenne reliée à un émetteur/récepteur radioélectrique, le
dispositif comprenant une unité de contrôle et de commande
de l'émetteur/récepteur radioélectrique agencée pour
envoyer un premier ordre de transmission des premières
données de maintenance d'un premier aéronef et un deuxième
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ordre de transmission des deuxièmes données de maintenance
d'un deuxième aéronef selon le procédé précédemment exposé.
La bande passante disponible est améliorée lorsque le
dispositif comprend un émetteur/récepteur de type 5G.
Avantageusement, le dispositif comprend une antenne à trois
secteurs qui peut être positionnée sensiblement à
équidistance des deux extrémités d'une piste
d'atterrissage d'aéronefs.
Préférentiellement, chaque secteur de l'antenne possède
une largeur de faisceau comprise entre sept et dix degrés.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un
mode de réalisation particulier/ d'une mise en uvre
particulière et non limitatif/limitative de l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi
lesquels :
La figure 1 est une vue schématique d'un dispositif selon
l'invention ;
La figure 2 est une vue schématique des aéronefs pris en
charge par le procédé de l'invention ;
La figure 3 est une vue schématique d'une mémoire d'une
unité de contrôle et de commande du dispositif de la figure
1 ;
La figure 4 est une vue schématique d'un logigramme du
procédé de l'invention ;
La figure 5 est une vue schématique des trajectoires
d'atterrissage des aéronefs de la figure 2 ;
La figure 6 est une vue schématique des heures d'arrivée,
durées d'atterrissage et créneaux temporels d'émission des
aéronefs de la figure 2.
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DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
L'invention est ici décrite en application à un aéroport
comprenant une piste 4 qui s'étend selon une direction
principale Ox et qui permet l'atterrissage d'aéronefs et
plus particulièrement ici d'avions.
En référence aux figures 1 à 6, le dispositif de
téléchargement de données de maintenance selon
l'invention, généralement désigné 1, comprend un
émetteur/récepteur 2 terrestre relié à une antenne 3
positionnée en milieu de la piste 4. L'émetteur/récepteur
2 répond ici à la norme de téléphonie mobile de cinquième
génération (communément appelée 5G). L'antenne 3 est une
antenne à trois secteurs horizontaux comprenant un premier
secteur 3.1 d'une première largeur de faisceau de dix
degrés, un deuxième secteur 3.2 d'une deuxième largeur de
faisceau de dix degrés, un troisième secteur 3.3 d'une
troisième largeur de faisceau de dix degrés. Le premier
secteur 3.1 est orienté à zéro degré par rapport à la
direction principale Ox dans un plan orthogonal à la piste
4, le deuxième secteur 3.2 est orienté à un degré par
rapport à la direction principale Ox dans un plan
orthogonal à la piste 4, le troisième secteur 3.3 est
orienté à trois degrés par rapport à la direction
principale Ox dans un plan orthogonal à la piste 4. Le
premier secteur 3.1, le deuxième secteur 3.2 et le
troisième secteur 3.3 s'étendent donc dans un même plan
vertical lorsque la piste 4 s'étend dans un plan
horizontal.
Une unité informatique de contrôle et de commande 5,
pourvue d'un processeur 6 et d'une mémoire 7, est reliée à
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l'émetteur/récepteur 2 ainsi qu'à un réseau informatique 8
lié à un serveur informatique 9 de gestion du trafic aérien
relatif à la piste 4.
Un premier aéronef 10 est équipé d'un premier système
informatique 11 de centralisation des premières données
d'état des premiers équipements du premier aéronef 10. Ces
premières données sont regroupées dans un premier fichier
12 stocké dans une mémoire 13 du premier système 11. Le
premier système 11 est relié à un premier module de gestion
de communication 14 lui-même relié à un premier
émetteur/récepteur 15 de type 5G.
Un deuxième aéronef 20 est équipé d'un deuxième système
informatique 21 de centralisation des deuxièmes données
d'état des deuxièmes équipements du deuxième aéronef 20.
Ces deuxièmes données sont regroupées dans un deuxième
fichier 22 stocké dans une mémoire 23 du deuxième système
21. Le deuxième système 21 est relié à un deuxième module
de gestion de communication 24 lui-même relié à un deuxième
émetteur/récepteur 25 de type 5G.
Selon une première étape préliminaire 50, l'unité de
contrôle et de commande 5 récupère auprès du serveur
informatique 9 un programme prévisionnel 30 d'arrivée du
premier aéronef 10 et du deuxième aéronef 20 qui couvre
l'ensemble des arrivées prévues d'aéronefs pour les deux
heures à venir. Le programme prévisionnel 30 comprend une
première trajectoire de descente 110 du premier aéronef
10, un premier temps de descente D10 du premier aéronef 10
et une première heure d'arrivée H10 du premier aéronef 10,
une deuxième trajectoire de descente 120 du deuxième
aéronef 20, un deuxième temps de descente D20 du deuxième
aéronef 20 et une deuxième heure d'arrivée H20 du deuxième
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aéronef 20.
La première trajectoire de descente 110 correspond à la
trajectoire effectuée par le premier aéronef 10 entre le
moment où il quitte son trajet de vol pour approcher
l'aéroport et le moment où il touche la piste 4. Le premier
temps de descente D10 correspond à la durée requise pour
effectuer la première trajectoire de descente 110. Il en
est de même pour la deuxième trajectoire de descente 120
et le deuxième temps de descente D20.
A des fins d'illustration, la première trajectoire de
descente 110 comprend ici deux rampes de descente séparées
par une portion de vol horizontal. Le premier temps de
descente D10 est égal à trente minutes et la première heure
d'arrivée H10 est 14h00. La deuxième trajectoire de
descente 120 comprend une unique rampe de descente. Le
deuxième temps de descente D20 est égal à vingt minutes et
la deuxième heure d'arrivée H20 est 14h10.
Selon une deuxième étape 51, l'unité de contrôle et de
commande 5 définit, à l'aide d'une technique de commande
prédictive à modèle interne MPC, un programme optimisé 31
d'allocation de créneau temporel en fonction du programme
prévisionnel 30. Sur la base du programme prévisionnel 30,
l'unité de contrôle et de commande 5 alloue un premier
créneau temporel CT10 qui s'étend de 13h30 à 13h55 et un
deuxième créneau temporel C120 qui s'étend de 13h50 à
14h10. Selon une étape 52, l'unité de contrôle et de
commande 5 définit et attribue un premier canal de
transmission C10 radioélectrique au premier aéronef et un
deuxième canal de transmission C20 radioélectrique au
deuxième aéronef 20. Le premier créneau temporel CT10, le
deuxième créneau temporel C120 et le troisième créneau
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temporel CT30 appartiennent à une trame temporelle
périodique TT préalablement définie.
Selon une troisième étape 52, l'unité de contrôle et de
commande 5 attribue un premier schéma de codage et de
modulation SCM10 au premier aéronef 10 pour l'émission sur
le premier canal C10 pendant le premier créneau temporel
CT10. Selon l'étape 52, l'unité de contrôle et de commande
5 attribue également un deuxième schéma de codage et de
modulation SCM20 au deuxième aéronef 20 pour l'émission
sur le deuxième canal C20 pendant le deuxième créneau
temporel CT20. Pour ce faire, l'unité de contrôle et de
commande 5 retient une configuration d'émission parmi une
première configuration dans laquelle il n'est autorisé que
la transmission d'un seul aéronef à la fois, et une
deuxième configuration dans laquelle il est autorisé la
transmission par plusieurs aéronefs en même temps.
Dans la première configuration, l'unité de contrôle et de
commande 5 détermine un premier rapport signal sur bruit
SNR10 pour le premier aéronef 10 en fonction de la position
du premier aéronef 10 sur la première trajectoire 110,
selon une méthode connue en elle-même, et un deuxième
rapport signal sur bruit SNR20 en fonction de la position
du deuxième aéronef 20 sur la deuxième trajectoire 120.
L'unité de contrôle et de commande 5 utilise ensuite une
première fonction de taux connue pour associer un premier
schéma de modulation et de codage SCM10 au premier rapport
signal sur bruit SNR10 et attribue le premier schéma de
modulation et de codage de canal SCM10 au premier aéronef
10. L'unité de contrôle et de commande 5 procède de manière
identique pour le deuxième aéronef 20 et lui attribue le
deuxième schéma de modulation et de codage de canal SCM20.
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Dans la deuxième configuration, l'unité de contrôle et de
commande 5 détermine un premier rapport de signal sur
interférence plus bruit SINR10 et un deuxième rapport de
signal sur interférence plus bruit SINR20. En utilisant
une deuxième fonction de taux similaire à la première
fonction de taux, l'unité de contrôle et de commande 5
sélectionne ensuite un premier schéma de modulation et de
codage de canal SCM10 et l'attribue au premier aéronef 10.
L'unité de contrôle et de commande 5 sélectionne également
un deuxième schéma de modulation et de codage de canal
SCM20 et l'attribue au deuxième aéronef 20.
L'unité de contrôle et de commande 5 rafraîchit les
données entrantes (première trajectoire 110, premier temps
de descente D10, première heure d'arrivée H10, deuxième
trajectoire 120, deuxième temps de descente D20 et deuxième
heure d'arrivée H20) du programme optimisé 31 toutes les
dix secondes et met ainsi à jour le programme optimisé 31
toutes les dix secondes. Selon une quatrième étape 53,
lorsque le premier aéronef 10 approche de la piste 4,
l'unité de contrôle et de commande 5 lui transmet le
premier créneau temporel CT10 ainsi que le premier schéma
de modulation et de codage de canal SMC10. L'unité de
contrôle et de commande 5 procède de manière identique avec
le deuxième aéronef 20.
Selon une cinquième étape 54, en fin de journée, l'unité
de contrôle et de commande 5 rassemble les données
suivantes :
- première heure effective H10e d'arrivée du premier
aéronef 10 ;
- deuxième heure effective H20e d'arrivée du deuxième
aéronef 20 ;
- premier volume V10 de données de maintenance transmis
par le premier aéronef 10 ;
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- deuxième volume V20 de données de maintenance transmis
par le deuxième aéronef 20.
Sur la base des informations collectées en fin de
journée, l'unité de contrôle et de commande 5 détermine un
programme optimisé postérieur 32 d'allocation de créneaux
temporels qui détermine un premier créneau temporel
postérieur CT1Op d'émission et un deuxième créneau temporel
postérieur CT20p. Le premier créneau temporel postérieur
CT1Op d'émission et le deuxième créneau temporel postérieur
CT20p sont ajustés en fonctions des sujétions spécifiques
de l'aéroport comprenant la piste 4 comme par exemple le
nombre de stations de maintenance, d'équipes de
maintenance, la distance séparant le lieu de stationnement
de l'aéronef du centre de maintenance, etc_
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de
réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans
le champ de l'invention telle que définie par les
revendications.
En particulier,
- bien qu'ici le dispositif de téléchargement comprenne un
émetteur/récepteur de type 5G, l'invention s'applique
également à d'autres types
d'émetteur/récepteur
radioélectrique comme par exemple un émetteur/récepteur de
type 4G ou 3G;
- bien qu'ici l'antenne soit une antenne à trois secteurs,
l'invention s'applique également à une antenne comprenant
un nombre différent de secteurs, comme par exemple un
unique secteur, deux, ou plus de trois ;
- bien qu'ici les secteurs de l'antenne aient une largeur
de faisceau de dix degrés, l'invention s'applique également
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à une antenne dont les secteurs ont une largeur différente
comme par exemple une largeur de faisceau
préférentiellement comprise entre sept et dix degrés ou de
plus de dix degrés ;
- bien qu'ici l'antenne soit positionnée à
équidistance des deux extrémités de la piste, l'invention
s'applique également à d'autres implantations de l'antenne
relativement à la piste, comme par exemple une implantation
de l'antenne en amont de la piste, par exemple trois à cinq
kilomètres devant la piste, la couverture en élévation
devra alors être adaptée et mesurer entre soixante et 102
degrés. Dans un tel cas, les largeurs de faisceau doivent
elles aussi être adaptées pour équilibrer le bilan des
liaisons radioélectriques sur chacun des secteurs. Par
exemple, le premier secteur ferait quinze degrés (fort
gain, avion lointain, l'avion reste longtemps dans le
secteur). Le deuxième secteur 2 ferait trente degrés et le
troisième secteur ferait cent-vingt degrés (gain plus
faible, mais avion proche, défilement important de l'avion
dans le secteur) ;
- bien qu'ici l'invention ait été illustrée en lien avec
deux aéronefs prévus sur un horizon de deux heures,
l'invention s'applique également à un nombre supérieur
d'aéronefs et une fenêtre de prévision inférieure à deux
heures ou supérieure à deux heures ;
- bien qu'ici le programme optimisé soit mis à jour toutes
les dix secondes, l'invention s'applique également à
d'autres fréquences de mise à jour du programme optimisé,
comme par exemple une fréquence inférieure à dix secondes
ou supérieure à dix secondes ;
- la transmission peut être prévue pendant la phase de
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descente, ou pendant une partie plus restreinte de la phase
de descente, par exemple lors d'une phase d'approche
correspondant à l'arrivée de l'aéronef en descente dans
une zone environnant l'aéroport et ayant un diamètre
prédéterminé, par exemple dix kilomètres.
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