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WO 2022/152723
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TITRE : Dispositif électronique de stockage d'une base de données terrain,
procédé
de génération d'une telle base de données, système avionique, procédé de
surveillance et programmes d'ordinateur associés
La présente invention concerne un dispositif électronique de stockage d'une
base de
données terrain pour un système avionique, le dispositif de stockage étant
configuré pour
être embarqué à bord d'un aéronef, la base de données terrain correspondant à
une zone
d'un terrain susceptible d'être survolé par l'aéronef, représentée sous forme
d'une surface
découpée en mailles, chaque maille correspondant à un secteur de la zone du
terrain.
L'invention concerne également un système avionique configuré pour être
embarqué
à bord d'un aéronef, comprenant ou bien étant connecté à un tel dispositif
électronique de
stockage.
L'invention concerne aussi un procédé de génération d'une base de données
terrain
pour un système avionique, le procédé étant mis en oeuvre par ordinateur.
L'invention concerne également un programme d'ordinateur comportant des
instructions logicielles qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur,
mettent en oeuvre
un tel procédé de génération.
L'invention concerne aussi un procédé de surveillance d'un positionnement
vertical
d'un aéronef, le procédé étant mis en oeuvre par un dispositif électronique de
surveillance
configuré pour être embarqué à bord de l'aéronef et connecté à un tel
dispositif électronique
de stockage.
L'invention concerne également un programme d'ordinateur comportant des
instructions logicielles qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur,
mettent en oeuvre
un tel procédé de surveillance.
L'invention concerne le domaine des bases de données terrain pour systèmes
avioniques et des systèmes avioniques, tels que des systèmes de guidage et de
surveillance d'un aéronef utilisant de telles bases de données terrain. Ces
systèmes
s'appuient typiquement sur des capteurs de navigation, tels qu'un capteur de
géolocalisation par satellite, également appelé capteur GNSS (de l'anglais
Global
Navigation Satellite System), un radioaltimètre ou un capteur de pression
permettant de
mesurer l'altitude barométrique ; et proposent généralement une interface
homme-machine
présentant au pilote l'ensemble des informations requises pour le guidage de
l'aéronef.
L'avènement de systèmes dits de vision synthétique, ou SVS (de l'anglais
Synthetic
Vision System), dans les aéronefs civils permet d'augmenter la sécurité des
opérations en
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présentant en permanence à l'équipage une image synthétique en trois
dimensions de son
environnement. Cette image est calculée à partir de la position et des
attitudes aéronef,
ainsi que d'informations terrain issues d'une base de données terrain
embarquée à bord de
l'aéronef.
D'autres systèmes de surveillance, comme un système d'avertissement et
d'alarme
d'impact terrain, également appelé TAVVS (de l'anglais Terrain Awareness and
Waming
System), utilisent la base de données terrain pour alerter le pilote si la
trajectoire de
l'aéronef s'apprête à entrer en conflit avec le terrain.
Néanmoins, les algorithmes et les bases de données terrain utilisés les
rendent en
général peu sensibles à une erreur ponctuelle.
Le but de l'invention est alors de proposer un dispositif électronique de
stockage d'une
base de données terrain pour système avionique, configuré pour être embarqué à
bord d'un
aéronef et permettant d'offrir une base de données terrain plus fiable, afin
de réduire des
risques d'un accident de l'aéronef.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif électronique de stockage
d'une base
de données terrain pour un système avionique, le dispositif de stockage étant
configuré
pour être embarqué à bord d'un aéronef, la base de données terrain
correspondant à une
zone d'un terrain susceptible d'être survolé par l'aéronef, représentée sous
forme d'une
surface découpée en mailles, chaque maille correspondant à un secteur de la
zone du
terrain, la base de données terrain ayant une première résolution et
comprenant des
premières valeurs d'élévation de terrain, chacune étant associée à une maille
respective,
la base de données terrain comprenant en outre, pour chaque maille, une valeur
d'incertitude associée à la première valeur d'élévation respective, au moins
une valeur
d'incertitude étant calculée à partir d'une pluralité de deuxièmes valeurs
d'élévation de
terrain associées à ladite maille et issues d'une deuxième base de données
terrain ayant
une deuxième résolution, la deuxième résolution étant plus élevée que la
première
résolution.
Ainsi, avec le dispositif électronique de stockage selon l'invention, la base
de données
terrain destinée à être embarquée à bord de l'aéronef, également appelée
première base
de donnée terrain, comprend en outre pour chaque valeur d'élévation d'un
secteur de la
zone du terrain, une valeur d'incertitude associée à la valeur d'élévation
respective, la
valeur d'incertitude permettant alors de connaître la fiabilité de cette
valeur d'élévation.
En outre, au moins une valeur d'incertitude est calculée à partir de la
pluralité de
deuxièmes valeurs d'élévation issues de la deuxième base de données, de
résolution plus
élevée, ce qui permet d'avoir une valeur d'incertitude calculée de manière
encore plus
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fiable. L'homme du métier comprendra en effet que, la deuxième base de données
terrain
présentant une résolution plus élevée que la première base de données terrain,
chaque
maille de la première base de données correspond à une pluralité de mailles de
la deuxième
base de données, les deuxièmes valeurs d'élévation étant associées chacune à
une maille
respective de la deuxième base de données. Autrement dit, ladite au moins une
valeur
d'incertitude est calculée à partir des valeurs d'élévation d'une pluralité de
sous-mailles de
la maille respective de la première base de données, chaque sous-maille
correspondant à
une maille respective de la deuxième base de données.
De par sa deuxième résolution plus élevée que la première résolution de la
première
base de données, la deuxième base de données terrain comporte une quantité
d'informations plus importante que celle de la première base de données et
nécessite alors
davantage d'espace de stockage. La deuxième base de données terrain est alors
typiquement stockée dans un équipement électronique externe au dispositif de
stockage,
cet équipement externe étant de préférence disposé à l'extérieur de l'aéronef,
et par
exemple installé au sol.
Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le dispositif électronique
de
stockage comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises
isolément ou
suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- la deuxième base de données terrain est stockée dans un équipement
électronique
externe au dispositif électronique de stockage,
l'équipement externe étant de préférence disposé à l'extérieur de l'aéronef ;
- l'au moins une valeur d'incertitude est choisie pour chaque maille parmi
le groupe
consistant en : une différence entre une valeur maximale et une valeur
minimale parmi la
pluralité de deuxièmes valeurs d'élévation associées à la maille respective ;
et un écart-
type des deuxièmes valeurs d'élévation associées à la maille respective par
rapport à ladite
valeur maximale ;
chaque valeur d'incertitude étant de préférence calculée à partir de ladite
pluralité de
deuxièmes valeurs d'élévation associées à la maille respective ;
- au moins une première valeur d'élévation est déterminée à partir de la
pluralité de
deuxièmes valeurs d'élévation associées à la maille respective ;
au moins une première valeur d'élévation étant de préférence choisie parmi le
groupe
consistant en : une valeur maximale des deuxièmes valeurs d'élévation
associées à la
maille respective ; une valeur moyenne des deuxièmes valeurs d'élévation
associées à la
maille respective ; et la valeur maximale des deuxièmes valeurs d'élévation
moins N fois
un écart-type des deuxièmes valeurs d'élévation associées à la maille
respective par
rapport à ladite valeur maximale, N étant un nombre entier supérieur ou égal à
1 ;
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chaque première valeur d'élévation étant de préférence encore déterminée à
partir
des deuxièmes valeurs d'élévation associées à la maille respective ; et
- les première et deuxième résolutions sont exprimées en seconde(s) d'arc, la
valeur
en seconde(s) d'arc de chaque résolution définissant la dimension
correspondant à un côté
d'un plus petit élément représentatif du terrain, une résolution plus élevée
correspondant
alors à une valeur en seconde(s) d'arc plus faible ;
la première résolution étant de préférence égale à 3 ou 6 secondes d'arc ;
la deuxième résolution étant de préférence encore égale à 1 ou 2 secondes
d'arc.
L'invention a également pour objet un système avionique configuré pour être
embarqué à bord d'un aéronef, le système avionique comprenant ou étant
connecté à un
dispositif électronique de stockage d'une base de données terrain, le
dispositif électronique
de stockage étant tel que défini ci-dessus, et le système avionique comprenant
un dispositif
électronique de surveillance configuré pour surveiller une altitude de
l'aéronef via une
comparaison entre, d'une part, une altitude issue d'un capteur d'altitude, tel
qu'un capteur
de géolocalisation par satellite ou un capteur de pression, et d'autre part,
la somme d'une
première valeur d'élévation de terrain issue de la base de données terrain et
d'une hauteur
par rapport au terrain issue d'un radioaltimètre, la comparaison dépendant de
la valeur
d'incertitude associée à la première valeur d'élévation respective.
Ainsi, le système avionique selon invention permet, de par son dispositif
électronique
de surveillance, de surveiller la fiabilité de la base de données terrain
destinée à être
embarqué à bord de l'aéronef et/ou la fiabilité du radioaltimètre et/ou du
capteur d'altitude,
tel que le capteur de géolocalisation par satellite et/ou le capteur de
pression.
En effet, l'évolution constante des infrastructures humaines modifie
l'élévation réelle
du terrain, avec par exemple la construction de nouveaux bâtiments,
l'arasement de
montagnes ou de carrières, et rend assez rapidement une base de données
terrain moins
fiable, voire relativement obsolète. La surveillance de la précision de la
base de données
terrain, et le cas échéant la génération d'une alerte au pilote ou au
fournisseur de la base
de données, revêt donc un intérêt important.
D'autre part, le radioaltimètre fournit en permanence une hauteur par rapport
au
terrain, c'est-à-dire une hauteur par rapport au sol, et la somme de cette
hauteur et de
l'élévation de terrain fournie par la base de données terrain est alors
comparable à l'altitude
issue du capteur d'altitude, ce qui permet également de surveiller le
fonctionnement du
radioaltimètre et/ou du capteur d'altitude, et de générer une alerte le cas
échéant.
Ceci permet d'améliorer encore la sécurité de l'aéronef, puisque des pannes de
radioaltimètre ont été à l'origine d'incidents d'aéronef par le passé. En
outre le fait de
pouvoir surveiller le radioaltimètre de l'aéronef est également intéressant
dans un contexte
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d'augmentation des perturbations électromagnétiques, liée par exemple à
l'arrivée de
stations de base conformes à la norme 5G et pouvant interférer, sous certaines
conditions,
dans la bande de fréquences comprise entre 4,2 et 4,4 GHz correspondant à la
bande de
fréquences typique d'un radioaltimètre.
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L'invention a également pour objet un procédé de génération d'une base de
données
terrain pour un système avionique, destinée à être stockée dans un dispositif
électronique
de stockage configuré pour être embarqué à bord d'un aéronef, la base de
données terrain
correspondant à une zone d'un terrain susceptible d'être survolé par
l'aéronef, représentée
sous forme d'une surface découpée en mailles, chaque maille correspondant à un
secteur
de la zone du terrain, la base de données terrain ayant une première
résolution et
comprenant des premières valeurs d'élévation de terrain, chacune étant
associée à une
maille respective,
le procédé étant mis en oeuvre par ordinateur et comprenant les étapes
suivantes :
- calcul, pour chaque maille, d'une valeur d'incertitude associée à la
première valeur
d'élévation respective, au moins une valeur d'incertitude étant calculée à
partir d'une
pluralité de deuxièmes valeurs d'élévation de terrain associées à ladite
maille et issues
d'une deuxième base de données terrain ayant une deuxième résolution, la
deuxième
résolution étant plus élevée que la première résolution ;
- inclusion de chaque valeur d'incertitude calculée dans la base de données
terrain.
L'invention a aussi pour objet un programme d'ordinateur comportant des
instructions
logicielles qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en
oeuvre un procédé
de génération tel que défini ci-dessus.
L'invention a également pour objet un procédé de surveillance d'un
positionnement
vertical d'un aéronef, le procédé étant mis en oeuvre par un dispositif
électronique de
surveillance configuré pour être embarqué à bord de l'aéronef et connecté à un
dispositif
électronique de stockage d'une base de données terrain,
le procédé comprenant la comparaison entre, d'une part, une altitude issue
d'un
capteur d'altitude, tel qu'un capteur de géolocalisation par satellite ou un
capteur de
pression, et d'autre part, la somme d'une première valeur d'élévation de
terrain issue de la
base de données terrain et d'une hauteur par rapport au terrain issue d'un
radioaltimètre,
la comparaison dépendant de la valeur d'incertitude associée à la première
valeur
d'élévation respective, la base de données terrain ayant été générée via un
procédé de
génération tel que défini ci-dessus.
Suivant un autre aspect avantageux de l'invention, le procédé de surveillance
comprend en outre la génération d'une alerte en cas de détermination d'une
erreur lors de
ladite comparaison, l'alerte générée étant fonction de l'erreur déterminée et
étant choisie
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parmi le groupe consistant en : une alerte relative à la base de données
terrain, une alerte
relative au capteur d'altitude, une alerte relative au radioaltimètre, une
alerte relative au
capteur d'altitude et au radioaltimètre, et une alerte globale.
L'invention a aussi pour objet un programme d'ordinateur comportant des
instructions
logicielles qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en
oeuvre un procédé
de surveillance tel que défini ci-dessus.
Ces caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement
à la
lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple
non limitatif, et
faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un aéronef comprenant un
dispositif
électronique de stockage d'une base de données terrain, un système avionique
comportant
un dispositif électronique de surveillance d'un positionnement vertical de
l'aéronef, un
capteur d'altitude et un radioaltimètre ;
- la figure 2 est une vue schématique représentant des données contenues dans
la
base de données terrain de la figure 1, une altitude issue du capteur
d'altitude de la figure
1, ainsi qu'une somme d'une valeur d'élévation de terrain issue de ladite base
de données
et d'une hauteur par rapport au terrain issue du radioaltimètre de la figure 1
;
- la figure 3 est un organigramme d'un procédé selon invention de
génération de la
base de données terrain destinée à être stockée dans le dispositif de stockage
de la figure
1 ; et
- la figure 4 est un organigramme d'un procédé selon invention de
surveillance d'un
positionnement vertical de l'aéronef, le procédé étant mis en uvre par le
dispositif
électronique de surveillance de la figure 1.
Dans la suite de la description, l'expression sensiblement égal(e) à
définit une
relation d'égalité à plus ou moins 10 h, de préférence à plus ou moins 5 %.
Sur la figure 1, un aéronef 5 comprend un dispositif électronique 10 de
stockage d'une
base de données terrain 15, un système avionique 20, un capteur d'altitude 22
et un
radioaltimètre 24.
L'aéronef 5 est par exemple un avion. En variante, l'aéronef 5 est un
hélicoptère, un
avion à décollage et atterrissage vertical, également appelé ADAV ou VTOL (de
l'anglais
Vertical Take-Off and Landing), ou encore un drone pilotable à distance par un
pilote.
Le dispositif électronique du stockage 10 est configuré pour être embarqué à
bord de
l'aéronef 5. Le dispositif de stockage 10 comprend la base de données terrain
15 adaptée
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pour être utilisée par le système avionique 20. Le dispositif de stockage 10
est par exemple
en forme d'une mémoire informatique, ou d'un disque dur.
Dans l'exemple de la figure 1, le dispositif de stockage 10 est distinct du
système
avionique 20, et est alors connecté au système avionique 20 afin que le
système avionique
20 puisse utiliser la base de données terrain 15 contenue dans le dispositif
de stockage 10.
En variante non représentée, le dispositif de stockage 10 est intégré au
système
avionique 20.
La base de données terrain 15, également appelée première base de données 15
par
la suite, correspond à une zone d'un terrain 26 susceptible d'être survolé par
l'aéronef 5,
représentée sous forme d'une surface découpée en mailles 28, chaque maille 28
correspondant à un secteur de la zone du terrain 26 et étant également appelée
première
maille 28 par la suite, comme représenté sur la figure 2.
La base de données terrain 15 a une première résolution R1 et comprend des
valeurs
d'élévation 30, chacune étant associée à une maille 28 respective et étant
également
appelée première valeur d'élévation 30 par la suite. Chaque première valeur
d'élévation 30
est une valeur de référence d'une hauteur du terrain 26 à l'intérieur de la
première maille
28 respective et par rapport à une altitude de référence REF, typiquement le
niveau moyen
de la mer, également noté MSL (de l'anglais Mean Sea Level).
La base de données terrain 15 comprend typiquement une seule première valeur
d'élévation 30 pour chaque première maille 28 respective.
Selon l'invention, la base de données terrain 15 comprend en outre, pour
chaque
première maille 28, une valeur d'incertitude 15131D1 associée à la première
valeur d'élévation
respective, également appelée première valeur d'incertitude h
- BD1 par la suite.
Au moins une première valeur d'incertitude h
-BD1 est calculée à partir d'une pluralité
25 de deuxièmes valeurs d'élévation 32 correspondant à ladite première
maille 28 et issues
d'une deuxième base de données terrain 35 ayant une deuxième résolution R2, la
deuxième résolution R2 étant plus élevée que la première résolution R1.
La deuxième base de données terrain 35 présentant une résolution plus élevée
que
celle de la première base de données terrain 15, chaque première maille 28 de
la première
30 base de données 15 correspond à une pluralité de mailles 38 de la
deuxième base de
données 35, également appelées deuxièmes mailles 38 par la suite et visibles à
la figure 2.
Les deuxièmes mailles 38 correspondant à une première maille 28 respective
forment alors
des sous-mailles de cette première maille 28 respective. Les deuxièmes valeurs
d'élévation
32 sont associées chacune à une maille 38 respective de la deuxième base de
données
35.
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Chaque deuxième valeur d'élévation 32 est une valeur de référence d'une
hauteur du
terrain 26 à l'intérieur de la deuxième maille 38 respective et par rapport à
l'altitude de
référence REF. Chaque deuxième valeur d'élévation 32 correspond par exemple à
la
hauteur maximale du terrain 26 par rapport à l'altitude de référence REF, ceci
à l'intérieur
de la deuxième maille 38 respective ; c'est-à-dire à la hauteur, par rapport à
cette altitude
de référence REF, du point le plus haut du terrain 26 au sein de cette
deuxième maille 38
respective.
La première résolution R1 et la deuxième résolution R2 sont par exemple
exprimées
chacune en seconde(s) d'arc, notée s/a, la valeur de la résolution en
seconde(s) d'arc
définissant alors à la dimension correspondant à un côté d'un plus petit
élément
représentatif. L'homme du métier comprendra alors que plus la résolution est
faible, plus
sa valeur exprimée en s/a est élevée.
La première résolution R1 est par exemple égale à 3 ou 6 s/a, et la deuxième
résolution R2 est par exemple égale à 1 ou 2 s/a.
L'homme du métier comprendra alors que ladite au moins une valeur
d'incertitude
blE3D1 est calculée à partir des valeurs d'élévation 32 d'une pluralité de
sous-mailles de la
maille 28 respective de la première base de données 15, chaque sous-maille
correspondant
à une deuxième maille 38 respective de la deuxième base de données 35.
Chaque première valeur d'incertitude 1513D1 est de préférence calculée à
partir de la
pluralité de deuxièmes valeurs d'élévation 32 correspondant à la première
maille 28
respective de la première base de données 15.
Chaque première valeur d'incertitude 1513Di qui est calculée à partir de la
pluralité de
deuxièmes valeurs d'élévation 32 est par exemple choisie parmi le groupe
consistant en :
- une différence entre une valeur maximale et une valeur minimale parmi la
pluralité
de deuxièmes valeurs d'élévation 32 associées à la première maille 28
respective ; et
- un écart-type des deuxièmes valeurs d'élévation 32 associées à la
première maille
28 respective par rapport à ladite valeur maximale.
Dans l'exemple de la figure 2, la première valeur d'incertitude h
-BD1 est égale à la
différence entre la valeur maximale et la valeur minimale parmi la pluralité
de deuxièmes
valeurs d'élévation 32 associées à la première maille 28 respective. Autrement
dit, dans cet
exemple, la première valeur d'incertitude h
-BD 1 est égale à la différence entre la valeur
maximale des deuxièmes valeurs d'élévation 32 associées à la première maille
28
respective et la valeur minimale desdites deuxièmes valeurs d'élévation 32.
En complément facultatif, au moins une première valeur d'élévation 30 est
déterminée
à partir de la pluralité de deuxièmes valeurs d'élévation 32 correspondant à
la première
maille 28 respective. Selon ce complément facultatif, chaque première valeur
d'élévation
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30 est de préférence déterminée à partir de ladite pluralité de deuxièmes
valeurs d'élévation
32 correspondant à la première maille 28 respective.
Chaque première valeur d'élévation 30 qui est déterminée à partir de la
pluralité de
deuxièmes valeurs d'élévation 32 associées à la première maille 28 respective
est par
exemple choisie parmi le groupe consistant en :
- une valeur maximale des deuxièmes valeurs d'élévation 32 associées à la
première
maille 28 respective ;
- une valeur moyenne des deuxièmes valeurs d'élévation 32 associées à la
première
maille 28 respective ; et
- la valeur maximale des deuxièmes valeurs d'élévation 32 moins N fois un
écart-type
des deuxièmes valeurs d'élévation 32 associées à la première maille 28
respective par
rapport à ladite valeur maximale, N étant un nombre entier supérieur ou égal à
1.
Dans l'exemple de la figure 2, la première valeur d'élévation 30 est égale à
la valeur
maximale des deuxièmes valeurs d'élévation 32 correspondant à la première
maille 28
respective.
En complément facultatif, la base de données terrain 15 comprend en outre,
pour
chaque première maille 28, une valeur d'incertitude 5BD2 dépendant seulement
des données
contenues dans la deuxième base de données 35, également appelée deuxième
valeur
d'incertitude OBD2 par la suite.
Chaque deuxième valeur d'incertitude h
-BD2 est par exemple calculée à partir d'une
pluralité d'écarts de hauteur, chaque écart de hauteur - aussi appelé écart
d'élévation -
étant associé à une deuxième maille 38 respective et correspondant à la
différence entre
une élévation maximale et une élévation minimale du terrain 26 à l'intérieur
de ladite
deuxième maille 38. Chaque deuxième valeur d'incertitude h
-BD2 est par exemple égale, pour
une première maille 28 respective de la première base de données 15, à la
valeur maximale
parmi la pluralité d'écarts d'élévation pour les différentes deuxièmes mailles
38 de la
deuxième base de données 35 correspondant à ladite première maille 28 de la
première
base de données 15, comme représenté sur la figure 2.
Chaque deuxième valeur d'incertitude h
-BD2 est inférieure à chaque première valeur
d'incertitude 15BDi pour une première maille 28 respective, étant donné que la
deuxième
résolution R2 est plus élevée que la première résolution R1, avec un ratio
typiquement égal
à 3 entre les valeurs des première et deuxième résolutions R1, R2 exprimées en
s/a.
Chaque deuxième valeur d'incertitude 61302 est alors par exemple majorée par
une
constante prédéfinie, ladite constante dépendant typiquement de la deuxième
résolution
R2 de la deuxième base de données 35.
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Le système avionique 20 est configuré pour être embarqué à bord de l'aéronef
5, et
est connecté au dispositif électronique de stockage 10, comme représenté sur
la figure 1.
En variante non représentée, le système avionique 20 comprend le dispositif
électronique de stockage 10.
5 Le système avionique 20 est par exemple choisi parmi le groupe
consistant en :
- un système de gestion du vol de l'aéronef, également appelé FMS (de
l'anglais Flight
Management System) ;
- un système d'avertissement et d'alarme d'impact terrain, également appelé
TAWS
(de l'anglais Terrain Awareness and Waming System) ;
10 - un système d'affichage d'informations de navigation, également
appelé ND (de
l'anglais Navigation Display) ; et
- un système d'affichage d'informations primaires de pilotage, également
appelé PFD
(de l'anglais Primary Flight Display), incluant ou non un système de vision
synthétique,
également appelé SVS (de l'anglais Synthetic Vision System).
Le système avionique 20 comprend un dispositif électronique 40 de surveillance
d'un
positionnement vertical de l'aéronef 5.
Le capteur d'altitude 22 est connu en soi, et est par exemple un capteur de
géolocalisation par satellite, également appelé capteur GNSS (de l'anglais
Global
Navigation Satellite System), tel qu'un capteur GPS (de l'anglais Global
Positioning
System), un capteur GLONASS, un capteur Galileo ; ou encore un capteur de
pression
permettant de mesurer une altitude barométrique, tel qu'un capteur
anémobarométrique.
Le radioaltimètre 24 est connu en soi.
La deuxième base de données terrain 35 est stockée dans un équipement
électronique 45 externe au dispositif électronique de stockage 10.
L'équipement
électronique 45 dans lequel est stockée la deuxième base de données terrain 35
est de
préférence disposé à l'extérieur de l'aéronef 5.
Le dispositif électronique de surveillance 40 est configuré pour surveiller
l'altitude de
l'aéronef 5. Le dispositif de surveillance 40 comprend un module 50 de
comparaison d'une
altitude ALTmsL issue du capteur d'altitude 22 avec la somme d'une première
valeur
d'élévation 30 et d'une hauteur par rapport au terrain H RA issue du
radioaltimètre 24.
En complément facultatif, le dispositif de surveillance 40 comprend un module
52 de
génération d'une alerte en cas de détection d'une erreur par le module de
comparaison 50
Dans l'exemple de la figure 1, le dispositif électronique de surveillance 40
comprend
une unité de traitement d'informations 60 formée par exemple d'une mémoire 62
et d'un
processeur 64 associé à la mémoire 62.
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Dans l'exemple de la figure 1, le module de comparaison 50, ainsi qu'en
complément
facultatif le module de génération 52, sont réalisés chacun sous forme d'un
logiciel, ou
d'une brique logicielle, exécutable par le processeur 64. La mémoire 62 du
dispositif
électronique de surveillance 40 et alors apte à stocker un logiciel de
comparaison de
l'altitude ALTmsL issue du capteur d'altitude 22 avec la somme de la première
valeur
d'élévation 30 et de la hauteur par rapport au terrain HRA issue du
radioaltimètre 24. En
complément facultatif, la mémoire 62 du dispositif électronique de
surveillance 40 est
également apte à stocker un logiciel de génération de l'alerte en cas de
détection d'une
erreur respective par le logiciel de comparaison. Le processeur 64 est alors
apte à exécuter
le logiciel de comparaison, ainsi qu'en complément facultatif le logiciel de
génération.
En variante non représentée, le module de comparaison 50, ainsi qu'en
complément
facultatif le module de génération 52, sont réalisés chacun sous forme d'un
composant
logique programmable, tel qu'un FPGA (de l'anglais Field Programmable Gate
Array), ou
encore sous forme d'un circuit intégré dédié, tel qu'un ASIC (de l'anglais
Application
Specific Integrated Circuit).
Lorsque le dispositif électronique de surveillance 40 est réalisé sous forme
d'un ou
plusieurs logiciels, c'est-à-dire sous forme d'un programme d'ordinateur, il
est en outre apte
à être enregistré sur un support, non représenté, lisible par ordinateur. Le
support lisible
par ordinateur est par exemple, un médium apte à mémoriser des instructions
électroniques
et à être couplé à un bus d'un système informatique. A titre d'exemple, le
support lisible est
un disque optique, un disque magnéto-optique, une mémoire ROM, une mémoire
RAM,
tout type de mémoire non volatile (par exemple EPROM, EEPROM, FLASH, NVRAM),
une
carte magnétique ou une carte optique. Sur le support lisible est alors
mémorisé un
programme d'ordinateur comprenant des instructions logicielles.
Le module de comparaison 50 est configuré pour comparer, d'une part,
l'altitude
ALTmsL issue du capteur d'altitude 22, représentée par un premier symbole 70
en forme
d'aéronef à la figure 2, et d'autre part, la somme de la première valeur
d'élévation de terrain
correspondante, issue de la base de données terrain 15, et de la hauteur HRA
par rapport
au terrain issue du radioaltimètre 24, cette somme étant représentée sur la
figure 2 par un
30 deuxième symbole 72 également en forme d'aéronef.
Le module de comparaison 50 est de préférence configuré pour effectuer la
comparaison de l'altitude ALTms_ issue du capteur d'altitude 22 avec la somme
de la
première valeur élévation 30 respective et de la hauteur par rapport au
terrain HRA, en
fonction en outre de la première valeur d'incertitude h
-BD1 associée à ladite première valeur
d'élévation 30.
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Le module de comparaison 50 est par exemple configure pour effectuer cette
comparaison selon l'équation suivante :
[Math 1]
ALTmsL+ 8MSL = HRA 8RA ELVBDi 813D1
où ALTmsL représente l'altitude issue du capteur d'altitude 22,
OMSL représente une valeur d'incertitude associée à l'altitude ALTmsL issue du
capteur
d'altitude 22,
HRA représente la hauteur par rapport au terrain issue du radioaltimètre 24,
EIRA représente une valeur d'incertitude associée à la hauteur par rapport au
terrain
HRA issue du radioaltimètre 24,
ELVBDi représente la première valeur élévation 30 respective, issue de la
première
base de données terrain 15, et
OBD1 représente la première valeur d'incertitude associée à ladite première
valeur
d'élévation ELVBDi.
La valeur d'incertitude 5,,AsL associée à l'altitude ALTmsL issue du capteur
d'altitude 22
correspond par exemple à une information donnée par le paramètre VFOM (de
l'anglais
Vertical Figure Of Ment) lorsque le capteur d'altitude 22 est un capteur GPS
offrant une
altitude corrigée par un système d'augmentation spatiale, telle qu'une
altitude corrigée
SBAS (de l'anglais Satellite-Based Augmentation System). En variante, la
valeur
d'incertitude ômsL associée à l'altitude ALTmsL est une valeur prédéfinie,
telle qu'une valeur
d'incertitude sensiblement égale à 56 ft (de l'anglais feet) correspondant à
un écart de 2
hPa dans les couches les plus basses de l'atmosphère, lorsque le capteur
d'altitude 22 est
un capteur de pression. En variante encore, la valeur d'incertitude ônnsL
associée à l'altitude
ALTmsL est une valeur dépendant notamment de la distance entre l'aéronef 5 et
un aéroport
transmettant une altitude baro-corrigée, dite altitude QNH, lorsque le capteur
d'altitude 22
est un capteur de pression.
La valeur d'incertitude ORA associée à la hauteur par rapport au terrain HRA
issue du
radioaltimètre 24 est par exemple indiquée dans un tableau de précision du
radioaltimètre
24, tel que le premier tableau indiqué ci-après à titre d'exemple.
[Table 1]
Altitude (ft) Vitesse verticale (ft/s) 6RA
-20 à 75 0 à 20 1,5 ft
75 à 2500 0 à 25 2 %
2500 à5000 0 à 25 3 %
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En complément facultatif, le module de comparaison 50 est configuré pour
effectuer
la comparaison entre l'altitude ALTmsL issue du capteur d'altitude 22 et la
somme de la
première valeur d'élévation 30 et de la hauteur par rapport au terrain HRA, en
fonction en
outre de la deuxième valeur d'incertitude h
-BD2 associée à ladite première valeur d'élévation
30.
Selon ce complément facultatif, le module de comparaison 50 est par exemple
configuré pour effectuer cette comparaison selon l'équation suivante :
[Math 2]
ALTAIsL 611,ISL = HRA 6RA D 1 BD1 6BD2
où O13D2 représente en outre la deuxième valeur d'incertitude associée à la
première
valeur d'élévation ELVBDi.
En complément facultatif encore, le module de comparaison 50 est configuré
pour
calculer une somme quadratique des valeurs d'incertitude, notée Arnax, égale à
la somme
quadratique de la valeur d'incertitude Or\nsi_ associée à l'altitude ALTmsL,
de la valeur
d'incertitude EIRA associée à la hauteur par rapport au terrain HRA, et de la
première valeur
d'incertitude EIBDi pour la première maille 28 respective ; et le cas échéant
en outre de la
deuxième valeur d'incertitude EIBD2 pour ladite première maille 28.
Selon ce complément facultatif, le module de comparaison 50 est alors
configuré pour
comparer, par rapport à la somme quadratique Amax des valeurs d'incertitude,
la différence
en valeur absolue entre la somme de la première valeur d'élévation 30, aussi
notée ELVeDi,
et de la hauteur par rapport au terrain HRA d'une part, et l'altitude ALTmsL
issue du capteur
d'altitude 22 d'autre part. Le module de comparaison 50 est alors configuré
pour détecter
une absence d'erreur relative à l'altitude de l'aéronef 5 si cette différence
en valeur absolue
est inférieure ou égale à ladite somme quadratique A-nõ, c'est-à-dire si
l'inéquation (3) ci-
après est vérifiée, et inversement pour détecter la présence d'une erreur si
cette différence
en valeur absolue est supérieure à ladite somme quadratique Arnõ, c'est-à-dire
si
l'inéquation (4) ci-après est vérifiée.
[Math 3]
IHRA + ELVRDi ¨ ALTmsLI 3.7,õ
où 1.1 représente la valeur absolue, et
Arnax représente la somme quadratique des valeurs d'incertitude.
[Math 4]
IHRA + ELVRDi ¨ ALTmsLI > Antõ
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En cas de détection de la présence d'une erreur si l'inéquation (4) est
vérifiée, le
module de comparaison 50 est configuré en outre pour déterminer que l'erreur
est associée
à la première base de données terrain 15 si l'altitude ALTrvisi_ issue du
capteur d'altitude 22
est une altitude corrigée SBAS ou une altitude baro-corrigée QNH, et si
l'inéquation (4) est
vérifiée pendant une durée comprise entre une première durée prédéfinie T1 et
une
deuxième durée prédéfinie T2.
La première durée prédéfinie Ti correspond par exemple à une durée permettant
à
l'aéronef 5 de survoler au moins deux premières mailles 28 dans leur
diagonale. Lorsque
l'aéronef 5 est un avion, la première durée prédéfinie Ti est par exemple
égale à 10
secondes pour une première résolution R1 égale à 6 s/a et une vitesse de
l'aéronef 5
sensiblement égale à 100 kts (de l'anglais knots).
La deuxième durée prédéfinie T2 correspond par exemple à une durée permettant
à
l'aéronef 5 de survoler au minimum douze premières mailles 28 dans leur
diagonale, et
alors par exemple égale à six fois la première durée prédéfinie Ti.
En complément, si l'inéquation (4) est vérifiée pendant une durée supérieure à
la
deuxième durée prédéfinie T2 et si l'intégrité de la position de l'aéronef 5
issue du capteur
d'altitude 22, également notée HPL et dans le cas où le capteur d'altitude 22
est un capteur
de géolocalisation par satellite, est inférieure ou égale à un seuil prédéfini
HPLHQ, le module
de comparaison 50 est alors configuré pour déterminer que l'erreur est
associée au capteur
d'altitude 22 si l'aéronef 5 est équipé de deux radioaltimètres 24 distincts
et si les hauteurs
par rapport au sol issues de ces deux radioaltimètres 24 distincts sont
cohérentes ; et pour
déterminer que l'erreur est associée au radioaltimètre 24 si les hauteurs par
rapport au sol
issues de ces deux radioaltimètres 24 distincts sont incohérentes.
En complément encore, si l'inéquation (4) est vérifiée pendant une durée
supérieure
à la deuxième durée prédéfinie T2, si l'intégrité de position HPL est
inférieure ou égale au
seuil prédéfini HPLHQ, mais que l'aéronef 5 est équipé d'un seul
radioaltimètre 24, alors le
module de comparaison 50 est configuré pour déterminer que l'erreur est
associée au
capteur d'altitude 22 et/ou au radioaltimètre 24.
En complément encore, si l'inéquation (4) est vérifiée pendant une durée
supérieure
à la deuxième durée prédéfinie T2 et si l'intégrité de position HPL est
supérieure au seuil
prédéfini HPLHQ, le module de comparaison 50 est configuré pour détecter une
incohérence
entre la première base de données terrain 15 et la position fournie par le
capteur d'altitude
22, et pour suspendre alors la surveillance de l'altitude de l'aéronef 5
pendant une
temporisation prédéfinie.
En complément facultatif, le module de génération 52 est configuré pour
générer une
alerte en cas de détermination d'une erreur par le module de comparaison 50.
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Le module de génération 52 est par exemple configuré pour générer une alerte
relative à la base de données terrain 15 si le module de comparaison 50 a
préalablement
déterminé que l'erreur est associée à la première base de données terrain 15 ;
pour générer
une alerte relative au capteur d'altitude 22 si le module de comparaison 50 a
préalablement
5
déterminé que l'erreur est associée audit capteur d'altitude 22; pour générer
une alerte
relative au radioaltimètre 24 si le module de comparaison 50 a préalablement
déterminé
que l'erreur est associée audit radioaltimètre 24 ; pour générer une alerte
relative au
capteur d'altitude 22 et au radioaltimètre 24 si le module de comparaison 50 a
préalablement déterminé que l'erreur est associée au capteur d'altitude 22
et/ou au
10
radioaltimètre 24; et pour générer une alerte globale si le module de
comparaison 50 a
préalablement détecté une incohérence entre la première base de données
terrain 15 et la
position fournie par le capteur d'altitude 22 et suspendu alors la
surveillance de l'altitude de
l'aéronef 5 pendant la temporisation prédéfinie.
Le fonctionnement de l'invention va être à présent décrit en regard de la
figure 3
15
représentant un organigramme du procédé, selon invention, de génération de la
première
base de données terrain 15 destinée à être stockée dans le dispositif de
stockage 10, puis
en regard de la figure 4 représentant un organigramme du procédé, selon
invention, de
surveillance de l'altitude de l'aéronef 5, le procédé étant mis en uvre par
le dispositif
électronique de surveillance 40.
Lors d'une étape initiale 100, au moins une valeur d'incertitude h
-BD1, OBD2 associée à
la première valeur d'élévation 30 respective est calculée pour chaque première
maille 28
de la première base de données 15, au moins l'une 1513Di des valeurs
d'incertitude calculées
étant calculée à partir de la pluralité de deuxièmes valeurs d'élévation 38
correspondant à
ladite première maille 28 et issues de la deuxième base de données terrain 35.
Lors de cette étape 100, la première valeur d'incertitude 6B,D1 est par
exemple calculée
pour chaque première maille 28 de la première base de données 15. Chaque
première
valeur d'incertitude h
-BD1 est de préférence calculée à partir de la pluralité de deuxièmes
valeurs d'élévation 32 correspondant à la première maille 28 respective.
Chaque première valeur d'incertitude h
-BD1 qui est calculée à partir de la pluralité de
deuxièmes valeurs d'élévation 32 est typiquement égale à la différence entre
la valeur
maximale et la valeur minimale parmi la pluralité de deuxièmes valeurs
d'élévation 32
associées à la première maille 28 respective, ou encore à l'écart-type des
deuxièmes
valeurs d'élévation 32 associées à la première maille 28 respective par
rapport à ladite
valeur maximale.
Lors de cette étape 100, en complément ou en variante, la deuxième valeur
d'incertitude I5BD2 est calculée pour chaque première maille 28 respective.
Chaque
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deuxième valeur d'incertitude OBD2 dépend de préférence seulement des données
contenues dans la deuxième base de données 35. Chaque deuxième valeur
d'incertitude
OBD2 est typiquement calculée à partir de la pluralité d'écarts d'élévation,
associés chacun
à une deuxième maille 38 respective. Chaque deuxième valeur d'incertitude OBD2
est par
exemple égale, pour une première maille 28 respective, à la valeur maximale
parmi la
pluralité d'écarts d'élévation pour les différentes deuxièmes mailles 38
correspondant à
ladite première maille 28. Chaque deuxième valeur d'incertitude OBD2 est
préférentiellement
majorée par la constante prédéfinie, dépendant typiquement de la deuxième
résolution R2.
Lors de l'étape suivante 110, chaque valeur d'incertitude 15BD1, OBD2 calculée
est alors
incluse dans la première base de données terrain 15 destinée à être stockée
dans le
dispositif de stockage 10, puis à être embarquée à l'intérieur de l'aéronef 5.
Lors du vol de l'aéronef 5, le dispositif de surveillance 40 compare alors,
via son
module de comparaison 50 et lors d'une étape initiale 200 du procédé de
surveillance,
l'altitude ALTmsL issue du capteur d'altitude 22 avec la somme de la première
valeur
d'élévation terrain 30 issue de la première base de données terrain 15 et de
la hauteur par
rapport au terrain HRA issue du radioaltimètre 24.
Lors de l'étape 200, la comparaison est par exemple effectuée suivant
l'équation (1)
ou encore suivant l'équation (2). Le module de comparaison 50 détecte alors
typiquement
une absence d'erreur relative à l'altitude de l'aéronef 5 si l'inéquation (3)
est vérifiée, et
inversement la présence d'une erreur relative à l'altitude de l'aéronef 5 si
l'inéquation (4)
est vérifiée.
A l'issue de l'étape de comparaison 200, le dispositif de surveillance 40
passe à
l'étape suivante 210, optionnelle, lors de laquelle le module de génération 52
génère une
alerte en cas de détection de la présence d'une erreur lors de l'étape 200
précédente. En
complément, l'alerte générée est l'alerte relative à la base de données
terrain 15, ou l'alerte
relative au capteur d'altitude 22, ou l'alerte relative au radioaltimètre 24,
ou l'alerte relative
au capteur d'altitude 22 et au radioaltimètre 24, ou encore l'alerte globale,
en fonction de
l'erreur préalablement détectée, comme décrit précédemment.
Ainsi, avec le dispositif de stockage 10 selon l'invention, la première base
de données
terrain 15 destinée à être embarquée à bord de l'aéronef 5, comprend en outre
pour chaque
première valeur d'élévation 30, au moins une valeur d'incertitude h
-BD1, OBD2 associée à la
valeur d'élévation 30 respective, la valeur d'incertitude h
-BD1, 1513D2 permettant alors de mieux
connaître la fiabilité de cette valeur d'élévation 30.
En outre, au moins une première valeur d'incertitude h
-BD1 est calculée à partir de la
pluralité de deuxièmes valeurs d'élévation 32 issues de la deuxième base de
données 35
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de résolution R2 plus élevée, ce qui permet d'avoir une valeur d'incertitude
calculée de
manière encore plus fiable.
Le dispositif de surveillance 40 selon invention permet alors de surveiller
plus
précisément l'altitude de l'aéronef 5 en comparant alors l'altitude ALTmsL
issue du capteur
d'altitude 22 avec la somme de la première valeur d'élévation 30 et de la
hauteur par rapport
au terrain HRA issue du radioaltimètre 24, en tenant compte en outre de la ou
des valeurs
d'incertitude h
-BD1, ô13D2 associées à la première valeur d'élévation 30 respective et
incluses
dans la première base de données terrain 15.
On conçoit ainsi que le dispositif électronique de stockage 10 selon
l'invention permet
d'offrir une base de données terrain 15 plus fiable, et de diminuer alors des
risques
d'accident de l'aéronef 5.
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