Brevet FR2070832A1 — publié le 19710917

La présente invention est relative à un appareillage électronique permettant de projeter dans le champ normal de vision du pilote une Image synthétique de la piste d'atterrissage, et plus particulièrement de la ligne centrale de cette dernière morceau par mor-5 ceau telle qu'elle apparait au pilote approchant de la piste d'atter-risage réelle. Suivant l'invention, l'appareillage permettant de projeter à l'intérieur d'un avion atterrissant sur un aéroport une image synthétique en perspective de la ligne centrale de la piste, est carac-10 térisé en ce qu'il comprend : des balises situées à chaque extrémi- ' té de la ligne centrale de la piste dé l'aéroport et émettant des signaux ; un récepteur à "bord de l'avion des signaux émis par les "balises et fournissant des trains d'impulsions correspondant aux positions des balises ; un générateur de signaux sur l'avion four-15 nissant des tensions de déviation et des tensions impulsives de brillance ; un calculateur connecté à la fois au récepteur et au générateur de signaux de déviation pour modifier les tensions de déviation en fonction des trains d'impulsions émis par le récepteur, et un tube à faisceau cathodique relié au calculateur et au générateur de si-20 gnaux pour afficher l'image perspective synthétique de la ligne centrale en accord avec les tensions de déviation modifiées et les tensions d'impulsions de brillance. D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre et qui n'est donnée qu'à titre d'exemple» A cet effet on 25 se reportera aux dessins joints dans lesquels : - la figure 1 représente une image d'une piste synthétique réelle avec des indications de distance et un horizon artificiel pour aider un pilote à atterir en cas de mauvaise visibilité ; - la figure 2 représente un avion dans la phase d'approche de la pis-30 te d'atterrissage à un aéroport ; - la figure 3 est un schéma bloc d'un, dispositif électronique réalisé suivant l'invention et fournissant l'image de la figure 1 j - les figurés 4 A à 4 1 sont des représentations schématiques des principaux signaux engendrés nécessaires à la réalisation de 1'Isa- 35 ge de la figure 1 ; - les figures 5 et 6 sont des schémas blocs respectivement du géné-. rateur de signaux et du calculateur de piste aux sont- représentés à la figure 3» la figure 1 représente la projection de la ligne centrale 40 1 d'une piste synthétique sur un dispositif d'affichage tête-haute» 70 44702 2 2070832 associée à "une ligne seuil d'atterrissage 3 et une ligne terminale 5 pour communiquer l'information relative respectivement au début et à la fin d'une aire d'atterrissage sûre. Une ligne d'horizon artificiel! 6 informe le pilote de l'attitude de l'avion autour de ses 5 axes de roulis et de tangage. La position et les dimensions de l'image de la ligne centrale synthétique 1 de la piste fournissent une impression de distance de l'avion par rapport à la piste réelle et l'orientation de la ligne centrale synthétique 1 fournit le sens des attitudes de l'avion en roulis, en tangage et en lacet. lia ligne 10 centrale 1 est divisée en segments de 304 mètres pour fournir au pilote une indication relative à sa vitesse durant l'atterrissage. A la figure 2 on voit un avion 7 atterrissant sur la piste 8 d'un aéroport ayant des balises 10 et 10A disposées à chaque extrémité de la ligne centrale 11 de la piste et émettant des 1 5 trains d'impulsions. Suivant la figure 3, l'avion 7 comporte un récepteur 12 associé à des antennes 13-130 recevant les trains d'impulsions émis par les balises 10,10A. le récepteur 12 peut être du type décrit dans le brevet français n° 1319.463 demandé le 23 janvier 201962 pour "Procédé et dispositif de surveillance, du bord d'un véhicule, de l'approche d'une cible ou d'un obstacle", les trains d'impulsions E-^ émis par le récepteur 12 sont appliqués dans le cas présent à un calculateur 14. les trains et E2 comprennent respectivement les impulsions de déviation verticales et horizontales 25 qui correspondent à la position relative des balises 10 et 10A comme . expliqué dans le brevet ci-dessus, le train d'impulsions E^ correspond aux impulsions de brillance, le calculateur 14 convertit les trains d'impulsions E-^ et Eg en tensions continues qui sont utilisées pour modifier des signaux de déviation comme on l'expliquera ci-aprés. 30 Un générateur de signaux 15 fournit des signaux de déviation E^s Eg et Eq ayant les formes d'ondes représentées respectivement aux figures 4A, 4B et 40 et un signal de commande E 10 représenté à la figure 4 1 pour le calculateur 14. Des commutateurs électroniques 16, 16A et 16B commandés par un signal E^g (figure 4E) 55 en provenance du générateur de signaux 15 passent des signaux E-^et E21 en provenance du calculateur 14 et un signal de brillance E^g en provenance du générateur de signal 15 pendant les périodes de temps tl, t2 et t3 et passent des signaux E23 'E24 ' ^25 611 Prove~ nance d'un générateur de ligne d'horizon 17, de type connu pendant. 40 la période de temps t4 pour afficher l'horizon artificiel 6. la fréBAD ORIGINAL 70 &702 3 2070832 quence des périodes de temps est telle que la ligne centrale de la piste 1, la ligne seuil 3» la ligne terminale 5 et l'horizon artificiel 6 apparaissent simultanément, les signaux transmis par les commutateurs 16, 16A et 16B sont appliqués respectivement aux bobines 5 20,22 et à la grille 23 d'un tube à faisceau cathodique 25 qui fait partie de l'appareillage d^affichage tête haute 26. les bobines 20 et 22 sont les bobines respectives de déviation horizontale et verticale et sont à la masse 28. Suivant le mode de réalisation de la figure 5» le 10 générateur de signaux 15 comprend un programmeur 40 engendrant l'impulsion de brillance E-j_0» des signaux de commande E 18 et E2g à E^ des impulsions d'horloge E^ et un train d'impulsions de restauration E'^g suivant un programme prédéterminé. Un compteur 42 additionne les impulsions d'horloge E^ en provenance du programmeur E^Q et 15 fournit un signal de sortie numérique correspondant au résultat de son comptage, le compteur 42 est restauré au début des périodes de temps tl et t2 par le train d'impulsions de restauration E^g représenté à la figure 4K. le signal E^ est engendré par un circuit qui com-20 prend un convertisseur numérique-analogique 44 de type classique commandé par une. tension continue négative -V^ pour convertir le signal de sortie numérique du compteur 42 en une tension en dent de scie négative. Cette dernière est. additionnée avec une tension continue positive + Vg dans un additionneur 47 pour fournir le signal E^ pendant 25 la période de temps t^ suivant la représentation de la figure 4A. la restauration du compteur 42 au début de la période de temps t^ par une impulsion du train E^g répète pendant les périodes de temps t2 et t^ la forme d'onde de la période t^ suivant la représentation de la figure 4A. 30 Le circuit électronique permettant d'engendrer le signal Eg comprend : un .convertisseur numérique analogique 49 de type classique commandé par une tension continue positive + pour convertir le signal de sortie numérique du compteur 42 en une tension en dent de scie positive ; des commutateurs électroniques 50 35 et 51 et un additionneur 54. les commutateurs électroniques 50 et 51 sont commandés respectivement par des signaux E^g et Egg représentés aux figures 4F et 4G> en provenance du programmeur 40 pour mettre à la masse positive les entrées de l'additionneur 54 pendant les périodes de temps t^ et t^ de façon telle que l'additionneur 54 40 fournisse un signal Eg d'amplitude nulle pendant les intervalles t^ 70 44702 4 2070832 ei; -j; . Pendant la période de temps ±2 Ie signal E2g contrôle positivement le commutateur 50 pour qu'il passe la tension en dent de scie positive en provenance du convertisseur 49 vers l'additionneur 54 ce qui donne une tension en dent de scie positive comme signal Eg pen-ç dant l'intervalle de temps t2- Pendant l'intervalle de temps t^» le commutateur 51 passe une tension continue négative - à l'additionneur 54 en réponse au signal Egg, ce quiamène la tension en dent de scie en provenance du commutateur 50 à être décalée de la tension - V^ pour constituer le signal Eg pour la période de temps t^. .j q le signal Eg est engendré par un convertisseur numérique- analogique 57 de type classique, des commutateurs électroniques 60, 61,62 et 63 et un additionneur 65. le convertisseur 57 transforme le signal de sortie numérique en provenance du compteur 42 en une tension en dent de scie positive suivant une tension positive + • ^ ^ les commutateurs 60 , 61 sont contrôlés par un signal E^ représenté à la figure 4H, en provenance du programmeur 40 pour transférer respectivement la tension en dent de scie du convertisseur 57 et la tension continue négative -V^ vers l'additionneur 65 fournissant le signal Eg pour l'intervalle de temps t^. le commutateur 62 est contrô-2Q lé par le signal E^ suivant la représentation de la figure 4 I pour passer une tension continue négative -V^ pendant la période de temps tg tandis que le commutateur 63 est contrôlé par le signal suivant la représentation de la figure 4 J pour passer une tension continue positive + pendat la période de temps t^. 11additionneur 65 2çj restitue sur sa sortie les tensions continues - et + passées respectivement par les commutateurs 62 et 63 comme signal EQ pour y les intervalles de temps respectifs tg et t^ et fournit tin signal de sortie d'amplitude zéro pour la période de temps t^. le programmeur 40 fournit l'impulsion de restauration 3Q au calculateur 14, le signal de commande E-^g illustré à la figure 4 E, aux commutateurs 16,16A et 16B et le signal E^ à un décodeur 68, figure 5 qui contrôle une matrice de diodes 70 pour fournir des signaux d'illumination Eg^ représentés à la figure 4 D. Suivant la représentation de la figure 6, le calculateur 35U utilise la relation qui sépare les balises 10 et 10 A et. qui se traduit dans les impulsions des trains E^ et E2 pour modifier les signaux d'affichage de la ligne centrale de la piste d'atterrissage sans perspective et fournir les signaux de déviation modifiés E-^ et Egj qui commandent l'émission du faisceau d'électrons du tube à ^faisceau cathodique 22 pour fournir l'image en perspective de la li 70 44702 5 2070832 gne centrale de la piste d'atterrissage. Le circuit fournissant le signal de déviation E21 ^ Pai"tir du train d'impulsion E, comprend : des commutateurs électroniques 75 et 76 ; une "bascule 77 de type classique ; des allongeurs d'impulsions 80 et ç 81 ; des circuits de retenue 94 et 93 de type classique ; des filtres passe-bas 100 et 101, un amplificateur différentiel 98 de type classique ; un multiplicateur 108, un diviseur de tension 116 et un additionneur 120". Le commutateur 75 reçoit le train E-^ d'impulsions de déviation ver-10 tieale du récepteur 12 et est contrôlé par un signal de sortie de la bascxile 77 pour séparer les impulsions du train de façon que les impulsions qui proviennent' respectivement des balises 10 et 10A soient -appliquées respectivement" aux allongeurs d'impulsinns 80 et 80A. Le train d'impulsions E^ qui a la même fréquence de répétition que les •jç trains d'impulsiçns E^ et E^ contrôle la bascule 77 pour en changer alternativement l'état* et amener la bascxile à foxirnir xm train d'impulsions ayant la moitié de la fréquence de répétition des trains d'impulsions E^_, E2« Le commutatexir 75 passe une impulsion du train E-^ à l'allongeur d'impxilsions 80 en réponse à xrne impxilsion en pro-20 venance de la bascxile 77 et passe ensuite l'impulsion suivante du train E^ à l'allongeur d'impulsions 81 en l'absence d'impulsion en provenance de la bascxile 77. Les impxilsions du train E-^ sont étroites. Les allongeurs d * impxil-sions 80-,81 augmentent lexir largexir de façon telle que les impxilsions 2çj modifiées puissent ensuite être utilisées pour fournir une tension continue. Les impxilsions élargies en provenance des allongextrs d'impxilsion 80,81 sont appliquées à des circuits de maintien 93 et 94 par l'intermédiaire d'xm commutatexir électronique 76 comme expliqué ci-après. Les. circxiits de maintien 93 et 94 fournissent des tensions 2Q continues à un amplifieatexir différentiel 98 respectivement par l'intermédiaire de filtres passe-bas 100 et iBf/ eSlit?i eg%a^;outesS leaP |»er-turbations éventuelles dans les tensions reçues qui peuvent être causées par la réflexion au sol des émissions des balises 10, 10A. L'amplificateur différentiel 98 fournit un signal de sortie correspondant ^Ej à la différence entre les tensions continues en provenance des circxiits de mainuië©- 93,94. Pour être Sur que la ligne centrale de 1: affichage de la figux-e 1 apparaît du côté droit et en montant, il est nécessaire que l'amplificateur différentiel foximisse un signal de sortie continu positif. ^0 Ceci est obtenu à l'aide d'xm comparateur 121 de type classique qui BAD ORIGINAL 70 44702 6 2070832 compare les impulsions en provenance des élargisseurs d'impulsions 80, 81 et fournit un signal de sortie au commutateur électronique 76 lorsque l'amplitude des impulsions en provenance de 1'élargisseur 81 est supérieure à celle des impulsions en provenance de 1*élargisseur 80. 5 Le commutateur électronique 76 transmet les impulsions en provenance des élargisseurs 80,81 aux circuits ofemaintien 93 et 94 respectivement lorsque le comparateur 121 ne fournit pas de signal de sortie et transmet les impulsions en provenance des élargisseurs 80,81 aux circuits de maintien 94 et 93 respectivement lorsque le comparateur 121 émet 10 un signal de sortie pour le commutateur 76 si bien que la tension continue en provenance du circuit de maintien 93 a toujours une amplitude supérieure à celle en provenance du circuit de maintien 94. Lorsque la position des balises 10, 10 A change par rapport à l'avion 7» le signal de sortie de l'amplificateur 98 change en 15 proportion. Le multiplicateur 108 multiplie le signa."! Eg en provenance du générateur de signal 15 avec le signal de sortie de l'amplificateur 98 pour fournir un sLgnal de déviation pour l'affichage. Le signal à la sortie de 1'amplificateur différentiel 98 est divisé en deux par le diviseur 116 pour fournir un signal permettant 20 de disposer en position convenable le signal de déviation verticale en provenance du multiplicateur 108. Un additionneur 120 ajoute le signal en provenance du multiplicateur 108 au signal en provenance du diviseur de tension 116 pour fournir le signal Eg^ comme signal de déviation verticale pour l'affichage représenté en figure 1. 25 Le signal E2 est traité par des éléments identifiés par le suffixe A et qui sont connectés et fonctionnent de la manière décrite ci-dessus à propos des éléments portant les mêmes références numériques sans le suffixe A. Les commutateurs 75A,76A sont contrôlés respectivement par la bascule 77 et le comparateur 121 comme ci-des-30 sus. Le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 98A est sultiplié avec le signal E en provenance du générateur de signal 15 dans le multiplicateur 108 A qui fournit un signal correspondant au produit à un additionneur 122. Ce dernier ajoute entre eux les 35 signaux en provenance du multiplicateur 108A, du diviseur de tension 116 A et le signal Eg en provenance du générateur de signaux 15 pour fournir le signal E,„ comme signS.1 de déviation horizontale. -L4 Le basculeur 77 et les circuits de maintien 93,94,93A et 94A sont restaurés périodiquement par le train d * impulsions de restaura-40 tion E10 en provenance du générateur de signal 15 pour améliorer la BAD ORIGINAL 70 44702 7 2070832 précision du calculateur 14. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation représenté et décrit qui ne l'a été qu'à titre d'exemple. Il appartiendrait au technicien d'y apporter de nombreuses modifications sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. 70 44702 8 2070832 REVENDICATIONS 1) Appareillage pour l'affichage à "bord d'un avion atterrissant sur la piste d'un aérodrome d'une image synthétique et en perspective de la ligne centrale de la piste qui comporte des balises 5 situées à chaque extrémité de cette ligne centrale et qui émettent des trains d'impulsions, caractérisé en ce qu'il comporte à bord de l'avion : un récepteur fournissant des trains d'impulsions en relation avec la position des balises ; un générateur de signaux fournissant des tensions de déviation et des tensions impulsives de brillan-10 ce ; iin calculateur relié à la fois au récepteur et au générateur de signaux de déviation pour modifier ces derniers en fonction des trains d'impulsions émis par le récepteur et un tube à faisceau cathodique relié au calculateur et au générateur de signaux pour afficher l'image perspective synthétique de la ligne centrale en accord avec les 15 tensions dedéviation modifiées et les tensions d'impulsions de brillance. 2 ) Appareillage suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend en outre : un générateur de tension pour l'affichage d'un horizon artificiel et des moyens de commutation reliés au générateur de tension pour l'affichage d'un horizon artificiel, au cal-20 culateur, au générateur de tensions de déviation et au tube à faisceau cathodique pour appliquer alternativement à_ce dernier les tensions correspondant à l'horizon artificiel, les tensions'de déviation modifiées et les tensions d'impulsions de brillance. 3) Appareillage suivant la revendication 1 ou 2 caractérisé 25 en ce que chaque cycle de la tension de déviation est divisé en quatre intervalles de temps élémentaire et en ce que le générateur de tensions de déviation comporte des moyens pour engendrer une première tension de déviation horizontale ; des moyens pour engendrer une seconde tension de déviation horizontale ; des moyens pour fournir une 30 tension de déviation verticale ; un programmeur pour contrôler le générateur de tension de déviation et des tensions d'impulsions de brillance, et fournir des signaux de commande et des impulsions d'horloge et un compteur connecté au programmeur et à tous les générateurs de tensions de déviation et qui est restauré par le programmeur au 35 début du premier et du second intervalle de temps. 4) Appareillage suivant la revendication 3 caractérisé en ce que le générateur de première tension de déviation horizontale comporte : un premier convertisseur numérique-analogique relié au compteur et recevant une tension continue positive pour convertir le 40 signal de sortie du compteur en une tension en dent de scie positive; 70 44702 9 2070832 un additionneur ayant deux entrées et fournissant sur sa sortie le signal désiré, et un commutateur relié au programmeur, au conver-tissaur, aux deytx entrées de l'additionneur et à la masse et recevant une tension continue négative et commandé positivement parle program-5 meur pour mettre à la massé les deux entrées de l'additionneur pendant le premier et le quatrième intervalle de temps, pour passer la tension en dent de scie du convertisseur à une entrée de l'additionneur tout en mettant la seconde à la masse durant le second intervalle de temps, et pour transmettre la tension en dent de scie du con-*1 o ver tisseur à une entrée et la tension continue négative à l'autre entrée de 1'additionneur pendant le troisième intervalle de temps. 5) Appareillage suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le générateur de seconde tension de déviation horizontale comporte : un second convertisseur numérique-analogique relié au 15 compteur et recevant une tension continue négative pour convertir le signal de sortie du compteur en une tension en dent de scie négative ï et un additionneur relié au convertisseur et recevant une tension positive pour additionner les deux et fournir la seconde tension de déviation horizontale. 20 6) Appareillage suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le générateur de tension de déviation verticale comporte ; un troisième convertisseur numérique-analogique relié au compteur et recevant une tension continue.positive pour convertir le signal de sortie dû compteur en une tension en dent de scie positive ; un addi-25 tionneur ayant deux entrées et fournissant sur sa sortie le signal recherché, et un commutateur relié au programmeur, au convertisseur et recevant deux tensions continues négatives et une tension continue positive et contrôlé positivement par le programmeur pour transmettre la tension en dent de scie du convertisseur à une entrée de 30 l'additionneur pendant le premier intervalle de temps et pour bloquer la tension en dent de scie de façon à fournir un signal d'amplitude nulle à une entrée de l'additionneur pendant les intervalles de temps deux et trois, et pour passer une tension continue négative, l'autre tension continue négative et la tension continue positive à l'autre 35 entrée de l'additionneur pendant respectivement le premier, le second et le troisième intervalle. 7) Appareillage suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le calculateur comprend deux voies de traitement des trains d'impulsions, chaque voie comportant : des moyens reliés au récepteur 40 pour convertir un. train d'impulsions en des tensions continues, cha- 70 44702 10 2070832 que tension continue correspondant à la position d'une balise différente ; des moyens connectés aux moyens de conversion pour fournir un signal correspondant à la différence entre les tensions continues ; un diviseur de tension relié au générateur de différence 5 pour fournir un signal correspondant à la moitié du signal différence ; un multiplicateur relié au générateur de tension de déviation verticale et au générateur de différence, et un additionneur relié au multiplicateur et au diviseur de tension pour fournir une tension de déviation verticale modifiée, la seconde voie de traitement 10 comprenant en outre un multiplicateur relié au générateur de différence et au second générateur de tension de déviation horizontale et un additionneur connecté au premier générateur de tension de déviation horizontale au multiplicateur et au diviseur de tension pour additionner ces trois signaux et fournir une tension de déviation 15 horizontale.modifiée.