Brevet FR2134428A1 — publié le 19721208

i 2134428 L'invention concerne un appareil de navigation destiné à fournir des informations permettant une navigation sûre, par pilotage automatique ou manuel, à travers des groupes d'obstacles dangereux, avec un minimum de détours. Dans une application na-5 vale de l'invention, ces obstacles dangereux pourront être des masses de terre, des écueils, des épaves ou d'autres navires à l'ancrage et, dans une application aérienne, il pourra s'agir de zones orageuses ou, en vol à basse altitude, d'obstacles terrestres. 10 Dans les appareils de navigation connus, l'information, fournie par des détecteurs primaires tels que radars ou sonars montés à bord d'un véhicule à piloter, est présentée visuellement au pilote ou au barreur (ci-après appelé "le conducteur") du véhicule, par exemple sur l'écran d'un oscilloscope à rayons 15 cathodiques. L'information affichée sur l'écran indique la présence en temps réel d'obstacles dangereux ou d'autres accidents de navigation en regard de la position propre du véhicule. Ainsi informé visuellement, le conducteur peut prendre une décision quant au trajet futur - par exemple le trajet le plus sûr et/ou 20 le plus rapide - de son véhicule et il peut amener celui-ci à suivre ce trajet en agissant comme il convient sur les commandes. Le processus de décision se répète constamment au cours du voyage et, s'agissant d'une opération subjective, les décisions prises ne sont pas toujours correctes et ne représentent certai-25 nement pas toujours le choix optimal en ce qui concerne la sécurité et/ou l'économie. En raison des nombreuses autres tâches que le conducteur d'un véhicule moderne doit accomplir, par exemple les communications avec des bases ou d'autres véhicules et le contrôle d'un nombre sans cesse croissant d'appareils 30 indicateurs qui signalent différents aspects du fonctionnement du véhicule, le temps dont il dispose pour l'opération de décision est bref. Cela est particulièrement vrai en ce qui concerne le pilote d'un avion de transport de passagers volant à vitesse supersonique, du fait que les décisions quant ail trajet de 35 vol le plus judicieux, à travers un système de centres de perturbations dangereuses, signalé par le radar météorologique comme se trouvant en avant à une distance qui peut atteindre 300 km, ou autour d'un tel système, doivent être prises avec une rapidité extrême, si l'on considère qu'avec les manoeuvres autorisées, 40 compatibles avec le confort des passagers, un déplacement latéral 72 14350 2 2134428 de 30 km par exemple, par rapport au trajet voulu, peut devoir être amorcé quelque 100 ou 150 km avant l'obstacle. L'invention a pour but d'aider le conducteur en lui présentant^ des intervalles de temps appropriés, un choix simple 5 d'un ou de quelques trajets préférables vers une destination donnée, avec une indication du degré de danger ou de handicap associé à chaque choix. Un dispositif de navigation pour véhicule en mouvement selon la présente invention comprend un appareil indicateur de 10 danger, agencé de manière à fournir des signaux qui représentent la situation d'obstacles dangereux,par rapport à la position de l'appareil indicateur, et comprend un calculateur, connecté de manière à recevoir les signaux en provenance de l'appareil indicateur de danger et programmé de façon à calculer les 15 paramètres d'au moins un trajet qui évite pratiquement les obstacles dangereux et à fournir des signaux de sortie représentant les paramètres ainsi calculés. Le terme "véhicule" doit être interprété largement et comme désignant tout appareil conçu pour le transport de marchandises ou de personnes, à terre, en mer ou 20 dans 1'air. Par exemple, le calculateur peut être conçu pour calculer les paramètres du trajet le plus économique entraînant un risque négligeable et du trajet le plus économique entraînant un risque acceptable. 25 Le calculateur peut être également prévu pour être connecté à un ou plusieurs indicateurs de navigation et ses signaux de sortie peuvent être prévus pour afficher, sur ces indicateurs, les paramètres de route calculés au les trajets représentés par ceux-ci. 30 Le calculateur peut être prévu pour être de plus (ou à la place) connecté au système de pilotage du véhicule, ses signaux de sortie étant tels qu'ils agissent sur le système, de façon à amener le véhicule à suivre un trajet choisi parmi ceux qui ont été calculés. 35 Un mode de réalisation de l'invention va être décrit à titre purement indicatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la fig. 1 est le schéma de principe d'un circuit d'appareil de navigation aérienne destiné à éviter les perturbations atmo— 40 sphériques ; 72 14350 3 2134428 la fig. 2 est une représentation schématique de quelques-uns des trajets de vol possibles envisagés par l'appareil de la fig. 1 ; la fig. 3 est un organigramme montrant comment l'appareil 5 de la fig. 1 prend en considération les trajets possibles à travers un système d'orages ; et la fig. 4, enfin, est un organigramme montrant comment l'appareil de la fig. 1 prend en considération les trajets possibles à travers un système d'orages, en tenant compte de l'effet de 10 la vitesse et de la direction du vent, dans la zone des perturbations qui constituent ce système. L'appareil de navigation aérienne pour éviter les tempêtes, illustré en figure 1, est destiné à être installé à bord d'un avion (non représenté) et comprend un poste radar météorologique 15 1 relié à une antenne 2. Des sorties électriques 3 et 4 de poste radar sont connectées de manière à fournir respectivement des signaux de distance et de gisement à deux entrées R et 0 d'un calculateur électronique 8. Un sélecteur manuel 9 de vitesse et de direction du vent est connecté à deux autres entrées 20 W et W' du calculateur 8. Le calculateur 8 présente des sorties 10 et 11 qui sont respectivement connectées à deux entrées respectives d'un appareil indicateur de navigation 12 et d'un appareil d'affichage radar 13. Des commutateurs 14 et 17 permettent de connecter additionnellement l'une des sorties 10 ou 11 25 à un directeur de vol 15 ou à un pilote automatique 16. L'appareil 13 d'affichage du radar atmosphérique reçoit aussi des signaux en provenance des sorties 3 et 4 du poste radar 1. A intervalles au cours du vol de l'avion, un opérateur règle le sélecteur 9 de vitesse et de direction du vent à une valeur 30 qui représente la meilleure estimation de la vitesse et de la direction du vent à 1'altitude de 1'avion dans un secteur azimu-tal pris en considération, situé en avant de l'avion et balayé par l'antenne 2. En conséquence de cette sélection, une paire correspondante de signaux électriques, représentant ces variables, 35 est appliquée aux entrées W et W' du calculateur 8. Les signaux radar sont émis et reçus par le poste radar 1 par l'intermédiaire de l'antenne 2. Les signaux reçus sont traités de manière à produire des signaux électriques représentant la distance et le gisement de centres de perturbations dont l'intensité dépasse une 40 certaine valeur (éventuellement réglable) dans le secteur exami 72 14350 4 2134428 né. Ces signaux sont en général appliqués en permanence à partir des sorties 3 et 4 du poste radar 1, à l'appareil d'affichage 13 du radar météorologique. Dans l'appareil de l'invention, des séries de ces signaux, représentant le système de perturba-5 tions à un instant donné, sont également appliquées,^ des intervalles de temps appropriés, aux entrées R et 6 du calculateur 8. En premier lieu, le calculateur lit les coordonnées des osbtacles dangereux (centres de perturbations ou tempêtes) dé-0 tectés par le radar météorologique 1. Ces coordonnées sont fournies par des signaux de distance (R) et de gisement (©) par rapport à la position instantanée et à l'orientation instantanée de l'avion. Pour faciliter le calcul, le calculateur établit les coordonnées cartésiennes correspondantes relatives aux cen-15 très de tempête, par rapport à un système de coordonnées cartésiennes à axes x et y orthogonaux, dont l'origine correspond à la position instantanée de l'avion. Cette opération peut être réalisée par un sous-programme classique. Il peut être désirable d'introduire une correction dépendant du cap et de la position 20 instantanée de l'avion par rapport à la route idéale, pour incliner l'axe des y du système de coordonnées cartésiennes vers la direction de vol désirée, même si l'avion a tourné au cours d'un détour autour d'un quelconque obstacle dangereux. Cette correction nécessite une entrée supplémentaire 0Q représentant 25 le cap instantané de l'avion par rapport à la direction de la route, entrée qui peut être obtenue à partir d'un appareil classique de détection de direction ou de navigation (non représenté). Les coordonnées cartésiennes calculées des centres de tempête sont mémorisées dans un ordre logique, d'après leur distance à 30 1'avion. Le calculateur 8 est programmé de façon à prendre en considération un nombre fini de trajets possibles différents à travers le système de tempêtes qui lui est présenté à un instant donné, chacun de ces trajets étant composé d'ion nombre prédéter-35 miné de segments courbes successifs de même longueur. XI est admis qu'au début de chaque segment, l'une quelconque des manoeuvres différentes parmi celles qui constituent une série de manoeuvres présélectionnée, peut être déclenchée et poursuivie jusqu'à la fin du segment, après quoi la même série de manoeuvres 40 possibles peut être envisagée de nouveau pour le segment suivant. 72 14350 5 2134428 Typiquement, chaque segment peut être parcouru par exécution de l'une des cinq manoeuvres ou arcs différents et possibles, énu-mérés ci-dessous : (i) Virage avec inclinaison de 10° à droite 5 (ii) Virage avec inclinaison de 5° à droite (iii) Vol pratiquement rectiligne et en palier (iv) Virage avec inclinaison de 5° à gauche (v) Virage avec inclinaison de 10° à gauche . Le premier pas du programme d'évaluation de trajet consis-10 te à examiner l'un des cinq arcs possibles qui partent de la position instantanée de l'avion ; chaque pas ultérieur consiste à examiner l'un des cinq arcs possibles qui débutent à la fin de l'arc précédent. On considérera des trajets de quatre segments, dont chacun fait intervenir quatre arcs successifs. Quel-15 ques-uns des trajets de vol possibles, définis par une recherche de trajet à quatre segments, avec choix entre cinq possibilités» sont représentés sur la fig. 2. Les points 18 représentent les positions qui seraient respectivement atteintes en exécutant chacune des cinq manoeuvres différentes pour le premier segment, 20 en partant de la position instantanée 17 de l'avion. Les points 19 représentent les extrémités éloignées de certains des vingt-cinq arcs possibles définissant les deuxièmes segments ; les points 20 représentent les terminaisons de certains des cent vingt-cinq arcs possibles définissant les troisièmes segments ; 25 et les points 21 représentent certaines des terminaisons des six cent vingt-cinq arcs possibles définissant les quatrièmes segments. Pour plus de clarté, on n'a représenté que trois des trajets de la famille complète de trajets possibles. Ce sont les trajets 22, 23 et 24. Le trajet 22 se compose de quatre segments 30 rectilignes semblables alignés vers l'avant . Dans le trajet 23, le premier segment est couvert en virage incliné de 5° à droite à partir de la position de départ 17 ; le deuxième segment est rectiligne, le troisième segment est en virage incliné de 10° à droite et le quatrième segment est en virage incliné de 10° à 35 gauche. Dans le trajet 24, le premier segment est en virage incliné de 10° à gauche, le deuxième et le troisième segments sont en virages inclinés de 5° à droite et le quatrième segment est en virage incliné de 10° à droite. Les trajets 23 et 24 seront complétés, dans le calcul, par les manoeuvres qui convien-40 nent pour ramener l'avion sur la route idéale. Le début des 72 1435^ 6 2134428 manoeuvres correspondantes est indiqué par des courbes en traits discontinus sur la fig. 2. Le nombre des segments considérés et le nombre des manoeuvres différentes passées en revue au début de chaque segment 5 sont évidemment arbitraires. Pour donner un caractère plus général à la description qui suit, on désignera par s. le nombre de segments dans chaque trajet et par n. le nombre de manoeuvres différentes passées en revue lors de chaque décision. Ainsi, à chaque trajet.sera associée une série de paramètres a^, ag ••• 10 a qui le définissent et qui représentent les manoeuvres choisies pour examen au début des segments successifs le long du trajet. De façon générale, a représentera la manoeuvre choisie ièmc pour examen au début du r segment. Les paramètres ar auront des valeurs entières inférieures ou égales à n et le nombre 15 total de trajets à considérer sera n.s. Par exemple, les paramètres ar peuvent avoir les valeurs 1 à 5, correspondant aux: choix (i) à (v) énumérés ci-dessus. Le programme du calculateur est conçu pour examiner les trajets possibles dans un ordre logique ; pour diverses raisons, 20 certains trajets peuvent être exclus d'un examen ultérieur à un stade précoce de leur prise en considération ; toutes les fois qu'un trajet est ainsi exclu, ou lorsqu'un trajet a été complètement examiné, le programme passe à un examen du trajet possible suivant dans l'ordre logique, jusqu'à ce que tous les 25 trajets possibles aient été, soit rejetés, soit examinés. Des cotes de danger, en rapport par exemple avec la proximité de centres de tempête détectés ou d'autres obstacles dangereux, et des cotes de handicap, indiquant par exemple la longueur d'un détour impliqué, la déviation latérale par rapport à la route 30 idéale ou le nombre de renversement du sens de virage, sont obtenues au cours du traitement relatif à chaque trajet entièrement examiné. A la fin du traitement, le calculateur choisit des détails de certains des trajets les plus favorables, par exemple le trajet le plus court ayant une cote de danger négli-35 geable et le trajet le plus court ayant une cote de danger qui ne dépasse pas une cote prédéterminée, considérée comme acceptable. Les paramètres qui déterminent les cotes de danger et les cotes de handicap seront en général définis par l'équipage de l'avion et par les autorités de la sécurité aérienne. Des si§ 40 gnaux électriques représentant ces trajets choisis sont alors 72 14350 7 2134428 délivrés par les sorties du calculateur, par exemple 10 et 11, et ils peuvent être superposés sur 1*indicateur de navigation 12 et l'appareil d'affichage 13 du radar météorologique. Le pilote ou l'opérateur peut alors choisir l'un de ces trajets au moyen 5 des commutateurs 14 et 17 pour indiquer au pilote, sur le directeur de vol 15, le trajet qu'il doit suivre en manoeuvrant les commandes, ou pour introduire les directives de route dans le pilote automatique 16, lequel peut alors commander automatiquement l'avion le long de, ce trajet lorsqu'on lui laisse le soin 10 de diriger l'appareil. La cote de danger, qui sera calculée pour tout arc pris en considération, est une grandeur numérique qui doit dépendre d'une manière préalablement déterminée, de la distance entre l'arc et les centres de perturbations voisins. Par exemple, 15 la cote de danger peut être déterminée par la sommation de contributions, chacune de celle-ci étant calculée comme une fonction prédéterminée de la distance la plus petite entre un centre de tempête donné et un point de l'arc ; chaque contribution peut être par exemple une fonction linéaire de la distance au bord 20 d'une zone interdite, ou une fonction inverse de la distance radiale la plus petite au centre de la tempête, ou encore une fonction de la distance parcourue sur des portions du trajet se situant à une portée prédéterminée du centre de la tempête. Les calculs de cote de danger peuvent prendre en considération une 25 éventuelle influence notable de la vitesse et de la direction du vent dominant (dont les valeurs sont appliquées aux entrées W et W') sur le danger existant au voisinage d'une tempête, par exemple une turbulence à laquelle on peut s'attendre et qui peut ne pas apparaître sur l'écran 13 du radar. 30 Des emplacements spécifiés de mémorisation temporaire sont attribués aux paramètres a^, a.2 ••• programme débute avec les paramètres a^ = B2 = ag = ... ag = 0, comme le montre le cadre A de la fig. 3, indiquant qu'aucune manoeuvre n'a encore été choisie pour examen. 35 La fig. 3 illustre le processus de recherche et de décision qui met le calculateur en mesure de choisir le trajet dépourvu de danger le plus économique et le trajet à risque acceptable le plus économique, parmi les n.s trajets possibles qui sont disponibles . Les différents cadres A, B, C, etc., de la fig. 3 re-40 présentent des opérations du calculateur qui se produisent lors- 72 14350 8 2134428 qu'un certain résultat a été fourni par une opération précédente. A ce stade, et pour que la description complète du processus mis en oeuvre, qui va maintenant être donnée, soit plus 5 claire, il peut être préférable d'énumérer d'abord les opérations élémentaires correspondant aux cadres A à N portés sur la figure 3, où sont indiqués les branchements au cas où l'opération consiste en une question à laquelle il peut être répondu "oui" ou "non" . Cadre A : Mettre les coordonnées de centres de tempête sous forme cartésienne. Trier et mémoriser dans l'ordre logique, pour former une liste de tempêtes. Placer les coordonnées initiales dans la première mémoire CPD. Mettre tous les paramètres de trajet ar a = zéro. Régler au maximum toutes les valeurs 15 de danger aux adresses Rp. Cadre B : Rechercher dans la mémoire CPD les coordonnées du point de départ correspondant au premier paramètre de trajet ayant la valeur zéro, ou dans la dernière mémoire CPD si tous les paramètres de trajet sont différents de zéro. 20 Cadre C : Passer en revue les paramètres de trajet pour définir la manoeuvre suivante parmi les manoeuvres possibles (ajouter 1 au premier paramètre à valeur zéro ou au dernier paramètre, éventuellement avec des opérations de report) . Cadre D ; Tous les Ar sont-ils égaux à zéro % 25 Cadre E : Rechercher les coordonnées de point de départ correspondant au dernier paramètre à valeur différente de zéro. Calculer les coordonnées X , Y , 0 ) du point final . Mémoriser • » r r r dans la (r+l)161"6 mémoire CPD. Cadre F : Est-ce que jxj > limite ? .................... 1 30 Est-ce que J0rJ > limite î .................... 2 Le point final est-il proche d'une tempête ? ... 3 Cadre G : Sélectionner la partie concernée de la liste de tempêtes. Calculer la contribution de danger de la part de chaque tempête. Sommer les contributions de danger. 35 La cote totale de danger est-elle excessive 1 Cadre H : Mémoriser le total dans H (n.r'-l+a). R est-il égal à s 2 Cadre J : Sommer les cotes de danger Y. [ H(n.r+7>p)] = T . Calculer la cote de handicap P pour ce trajet. 40 Mémoriser T dans la mémoire Rp et les paramètres de trajet cor— 72 14350 9 2134428 respondants dans la mémoire Vp si T Cadre K : Sauter à la manoeuvre suivante parmi les manoeuvres possibles (ajouter 1 au dernier paramètre a différent de zéro, 5 éventuellement avec des opérations de report). Cadre L : Examiner les mémoires Rp dans l'ordre R^, R^, Rg, Choisir par exemple la première mémoire où T Prélever les paramètres de trajet correspondants dans la mémoire Vp. Cadre M : Examiner les mémoires Rp dans l'ordre R jR^Rg... RN» Choisir par exemple la première mémoire où T Prélever les paramètres de trajet correspondants dans la mémoire Vp. Cadre N : Imprimer ou afficher les trajets sélectionnés par le 15 cadre L et le cadre M. Au point de départ de chaque segment d'un trajet, il existe trois valeurs essentielles qui concernent le calcul suivant, à savoir la coordonnée :x, la coordonnée y et la direction du trajet en ce point. Les symboles Y^ et 0^ seront utilisés 20 ci-après pour indiquer les coordonnées x, y et de direction à i.6IH6 l'extrémité distale du r segment d'un trajet pris en considération. De façon analogue, on utilisera les symboles XQ, Yq et 0q pour indiquer la position et le cap d'origine de l'avion, c'est-à-dire le point de départ pour le premier segment de tous 25 les trajets, au début de chaque cycle du calculateur. Pour rendre la description suivante applicable à l'examen du deuxième segment ou de tout autre segment ultérieur d'un trajet, les coordonnées du point de départ du segment seront représentées par X „,Y et 0 ^ r-1' r-1 r-1 30 Une série d'adresses mémoire, ci-après appelées mémoires CPD, est attribuée pour mémoriser les coordonnées de point de départ des segments du trajet pris en considération. Etant donné que plusieurs au moins des trajets à examiner se composeront probablement de s. segments, il y a s mémoires CPD. Les coordonnées 35 de position initiale XQ, Yq, 0q sont mémorisées dans la première mémoire CPD. Comme on l'a mentionné ci-dessus, les valeurs instantanées des paramètres a^, ag » ag ••• ag identifient le trajet et le segment de trajet examiné à un stade donné. Le pro- i6ni6 cessus qui sera décrit ci-après garantit que quand le r seg-40 ment d'un trajet quelconque est en cours d'examen, la première, 72 14350 10 2134428 % i ème la deuxième ... la r mémoires CPD contiennent les coordon- « % nées de point de départ du premier, du deuxième, ... du r eme segments respectivement de ce trajet. Comme on l'a déjà mentionné à propos du cadre A, les données 5 relatives aux centres de tempêtes sont d'abord converties et mémorisées sous une forme qui convient pour que le calculateur les utilise dans le processus de sélection de trajet et les paramètres ar sont fixés à zéro. Dans le premier pas du processus proprement dit, indiqué par le cadre B sur la fig. 3, les 10 coordonnées de point de départ ^xr_^> Yr_i » ^ segment à considérer sont extraites de la rième mémoire CPD, r. étant le numéro d'ordre (indice) du premier paramètre à valeur zéro dans la série a^, aj ••• a . La série de coordonnées de centres de tempête, est alors examinée en référence au point de 15 départ, pour savoir s'il existe des tempêtes dans les limites d'unè distance prédéterminée du trajet le plus direct entre le point de départ et la route idéale ; s'il n'y en a pas, le trajet le plus direct sera immédiatement choisi et il n'y aura pas besoin d'étudier les autres possibilités ; dans ce cas , l'opé-20 ration suivante est indiquée dans le cadre J. S'il y a des tempêtes dans la zone avoisinant le trajet le plus direct entre le point de départ et la route idéale, l'opération suivante est celle qui est indiquée dans le cadre C, le calculateur relisant la série de paramètres a^, ag ••• ag pour indiquer le segment 25 qui est sur le point d'être examiné. A cette fin, il ajoute 1 au premier paramètre à valeur zéro de la série considérée dans l'ordre a^, a^ —> a ou, si tous les paramètres ont des valeurs différentes de zéro, il ajoute 1 au dernier paramètre a • Si cela rend as égal à n + 1, il remet a à zéro et ajoute 30 1 au paramètre précédent ag_^. Si cela rend ag_^ égal à n + 1, il remet ag_^ à zéro et ajoute 1 au paramètre précédent ; des opérations de report de ce genre peuvent être poursuivies dans l'ordre récurrant jusqu'à a^. Lorsque ce processus ramène tous les paramètres à zéro, tous les trajets ont été pris en considéra-35 tion. Comme indiqué dans le cadre D, le calculateur utilise cette dernière situation pour déterminer si l'opération suivante sera celle qui est indiquée par le cadre E ou par le cadre L. Lorsque la série de paramètres a été revue de cette manière, et en supposant que tous les paramètres ar ne sont pas des 40 zéros, la position et la valeur du dernier paramètre différent 72 14350 ii 5134428 de zéro indiquent la position du segment et la manoeuvre envisagée pour ce segment. Par exemple, si a^, ••• ont des valeurs différentes de zéro et que ar+^ = &r+2 ••• as = 0 » le segment à prendre en considération est le r^ème segment d'un 5 trajet incomplet défini par les manoeuvres successives indiquées par a^f ^ **• ar* pour donner un exemple particulier, si la série de paramètres est 2, 3, 1, 0, le programme va étudier l'effet d'un virage incliné de 10° à droite (a^ = 1) au cours du troisième segment du trajet 23 de la fig. 2 . 10 Dans l'opération suivante, si le processus n'est pas ache vé, , représentée dans le cadre E, les coordonnées du point de départ sont prises dans la mémoire CPD correspondant au dernier paramètre de trajet différent de zéro parmi les paramètres revus. Ces coordonnées et la nature de la manoeuvre (indiquée 15 par la valeur de a^) sont utilisées pour calculer les coordonnées (Xr, Yr, 0^_) du point final du segment, d'après les équations : Kr = Xr-1 + Lar £ sin 0r-l " sin (0r-l + &) ] Yr = Yr_i + La C cos ©) -cos0r_1 ] 0r = 0r-l + 6 20 où : © = K/Lar j K est la longueur de segment qui, comme mentionné précédemment, est une valeur fixe pour toutes les manoeuvres dans le présent exemple ; et La est le rayon de courbure de IT . « N la manoeuvre en cours d'examen pour le r segment ; ces coor- données étant mémorisées dans la (r+l)101116 mémoire CPD. 25 Ensuite, comme indiqué dans le cadre F, elles sont comparées avec des limites arbitraires prescrites de déviation maximale admissible de cap (limite de mod 0 ) et de déviation latérale maximale admissible (limite de mod xr)> ainsi qu'avec la liste de coordonnées des tempêtes. Si les coordonnées du point final 30 indiquent une déviation excessive par rapport à la route la plus directe, ou si le point final est à une proximité inacceptable d'une tempête, l'opération suivante, indiquée dans le cadre K, consistera à changer de trajet soumis à l'examen. Par contre, si le point final est acceptable, en ce qui 35 concerne les trois considérations de limites, l'opération suivante est celle qui est indiquée c&ns le cadre G. Dans le cadre G, le calculateur choisit, parmi toutes les coordonnées de cen%-très de tempête, les dépressions qui se situent dans les limites d'une zone prédéterminée autour du segment considéré, et il 40 calcule la contribution de danger de chacune des tempêtes sélec 72 14350 12 2134428 tionnées, pour établir la cote de danger relative à ce segment. La contribution de danger est un nombre, calculé d'après une fonction prédéterminée de la distance d'approche du segment d'un centre de tempête sélectionné. Les contributions de danger 5 de toutes les tempêtes sélectionnées sont alors additionnées pour obtenir une cote de danger relative au segment. Si cette cote dépasse une limite prescrite , les paramètres a^ ... ag sont revus par l'opération indiquée dans le cadre K. Cette opération, qui peut être déclenchée par le rejet d'une 10 manoeuvre inadmissible lors de l'opération correspondant au cadre F ou au cadre G, ajoute 1 à la valeur de a (le dernier paramètre différent de zéro, qui représente la manoeuvre aboutissant à la cote de danger excessive). S'il en résulte ar = n+1, elle produit une opération de report, remettant a^ à zéro et 15 ajoutant 1 au paramètre précédent a ^ ; et des opérations de report similaires peuvent être propagées jusqu'à des paramètres précédents, de même que dans l'opération de mise à jour indiquée dans le cadre C, décrite précédemment. Cette opération rejette effectivement la manoeuvre trop dangereuse et tous les trajets 20 ultérieurs qui lui font suite, et elle fait avancer le processus de sélection en vue de l'examen de l'alternative suivante, faisant redémarrer le programme au niveau du cadre E (à moins évidemment que le calculateur décide , dans le cadre D, que le processus est alors achevé). 25 Par contre, si la cote de danger ne dépasse pas la limite prescrite, l'opération suivante consiste à mémoriser la cote de danger, selon ce qui est indiqué dans le cadre H. Il existe n._s mémoires affectées à la mémorisation de cotes de danger au cours des recherches de trajet ; leurs contenus sont tous ramenés 30 à zéro au début de chaque cycle de calcul. Si l'on utilise la » N notation H(p) pour représenter l'adresse de la p de ces mémoires, la cote de danger obtenue pour le segment est mémorisée à l'adresse H(n.r-1 + ar). Par exemple, si la cote de danger pour le troisième segment d'un trajet vient d'être calculée, 35 elle est mémorisée à l'adresse H(2n + a^), où a.j a la valeur correspondant à la manoeuvre ou à l'arc particulier qui a été pris en considération. Comme l'indique le cadre H, le calculateur examine aussi l'ordre du segment en cours, c'est-à-dire l'indice r du dernier « v 40 paramètre de trajet différent de zéro. Si le segment est le s 72 14350 13 2134428 segment, c'est-à-dire le dernier segment d'un trajet complet, l'opération suivante est celle qui est indiquée dans le cadre J. Si ce n'est pas le s .segment, l'opération suivante est de nouveau celle qui est indiquée dans le cadre B, le calculateur 5 prenant, en tant que coordonnées de point de départ suivantes à » x envisager, celles qui sont contenues dans la (r+l)leme mémoire CPD, c'est-à-dire Y^, 0r), les coordonnées de la fin de la manoeuvre acceptable. Si des tempêtes se trouvent dans les limites d'une distance 10 prédéterminée du trajet le plus direct entre les points de départ des différents points successifs et la route idéale, et si les manoeuvres considérées pour chaque segment à tour de rôle • % Î6ITIÔ sont acceptables et dans la limite de danger, un s segment sera éventuellement examiné. Après que la cote de danger asso-15 ciée à ce sleme segment particulier a été placée à l'adresse H(n.s'-i + a ) , lora de l'opération représentée par le cadre H, 5 le calculateur examine l'ordre du segment en cours : il constate • N que c'est un sleme segment et, en conséquence, l'opération suivante est celle qui est indiquée dans le cadre J. Dans le cadre 20 J, les cotes de danger de chacun des _s segments de ce trajet complet sont sommées. Etant donné que, lors de l'opération indiquée dans le cadre C ou le cadre K, le calculateur a mis à jour les valeurs de a^, ag **• as Pour qu'elles correspondent respectivement au choix de manoeuvre relatif au premier segment, 25 au choix de manoeuvre relatif au deuxième segment, ... au choix » % îexne * de manoeuvre relatif au s segment, le trajet achevé est complètement défini par les valeurs retenues de a^, ag ... ag . Les adresses des cotes de danger associées aux différents segments du trajet défini sont donc obtenues facilement. La valeur 30 de a^ mémorisée dans le calculateur est la valeur de ar à l'adresse de la cote de danger associée au premier segment. La valeur de ag est la valeur de ar à l'adresse de la cote de danger associée au deuxième segment, et ainsi de suite. Pour le premier segment, r-1 =0. Pour le deuxième segment, r-1 = 1, et ainsi 35 de suite. Ainsi, l'adresse de la cote de danger associée au premier segment est : H (aa) , l'adresse de la cote de danger associée au deuxième segment est H {-n x 1 + ) » 40 et ainsi de suite. Donc, par une sommation des cotes de danger 72 14350 14 2134428 mémorisées aux adresses associées à tous les segments qui définissent le trajet, on trouve une cote totale de danger T pour ce trajet, cote qui sera un nombre entier compris entre 0 et N : *-[H (a1)] + [H (n + a2>] + JH (2n + a3>] + ... + [H("^î.n+as)] 5 où [H (a^)] désigne le contenu de la mémoire H (a^). L'opération indiquée dans le cadre J peut aussi bien être déclenchée lorsqu'il est constaté, à la suite de l'opération indiquée par le cadre B, qu'il n'y a plus d'autre tempête en avant des coordonnées de point de départ considérées, c'est-à-10 dire quand les segments de trajet déjà considérés suffiront, bien qu'ils n'atteignent pas le nombre _s, pour amener l'avion au-delà de toutes les tempêtes. Dans ce cas, la sommation nécessaire pour obtenir la cote totale de danger sera évidemment réduite à r. termes. 15 La cote de handicap P associée au trajet complet est alors calculée selon un mode pré-établi, pour donner une indication des éventuels inconvénients économiques du trajet. Par exemple, la cote de handicap peut être directement proportionnelle à la longueur du détour impliqué. P est un nombre entier compris 20 entre les limites 0 et N et le handicap qu'il représente est d'autant plus grand que la valeur de P est élevée. Dans le calculateur, une série de mémoires R est affectée à la mémorisation des cotes totales de danger associées à des trajets complètement étudiés et une série de mémoires V est 25 affectée à la mémorisation des paramètres de trajet associés à ces cotes totales de danger. La valeur entière de P associée à un trajet sert d'indice d'identification pour les mémoires R et V. Ainsi, il y a (N+l) mémoires Rp et (N+l) mémoires Vp. Comme indiqué dans le cadre J, la cote totale de danger T pour 30 un trajet éventuellement utilisable ayant une cote de handicap P est comparée avec toute cote totale de danger introduite précédemment dans la mémoire Rp ; si la cote T est inférieure à toute cote introduite précédemment dans la mémoire Rp, et seulement dans ce cas, T est introduite dans Rp pour remplacer le contenu 35 précédent de celle-ci. Lorsque cela se produit, les paramètres de trajet correspondants sont alors introduits dans la mémoire Vp correspondante, pour y remplacer tout contenu précédent. Cètte opération exclut de l'examen ultérieur les trajets moins avantageux. Au départ des cycles de calcul, une valeur inadmissible 40 de cote de danger est introduite dans chacune des mémoires R en 72 14350 15 2134428 question. Sa comparaison avec T et toute valeur introduite en conséquence dans les mémoires Rp et Vp mettra fin pour le moment à l'opération en ce qui concerne le trajet particulier considéré, et le programme passe de nouveau à l'opération du cadre K 5 pour commencer l'examen de l'autre trajet possible suivant. Lorsque tous les trajets ont été envisagés, le cadre D est atteint, tous les paramètres de trajet étant ramenés à zéro. A ce stade, les cotes totales de danger et les paramètres pour les trajets les plus avantageux ont été introduits dans les mémoires 10 Rp et Vp qui conviennent. Comme indiqué dans le cadre L et le cadre M, le programme examine alors les contenus des mémoires Rp dans l'ordre Rq, R^, Rg •«• Rjg, de façon à prendre en considération les trajets acceptables dans l'ordre croissant des handicaps. Il peut éditer ou afficher les valeurs de P et T pour la 15 première mémoire Rp trouvée qui contient une cote totale de danger T inférieure à une valeur pré-établie, ainsi que les valeurs de P et T pour la première mémoire Rp trouvée qui contient une cote totale de danger T inférieure à une seconde valeur préétablie » Plus basse que T^. A la place ou en plus, il peut 20 établir une autre liste contenant les valeurs de P et T pour chaque trajet dont on trouve qu'il a une cote totale de danger inférieure à la plus basse des cotes totales de danger obtenues précédemment dans la séquence d'examen des mémoires Rp (qui se rapporteront à des trajets à cote de handicap moins élevées). 25 Cette opération élimine des trajets qui entraîneraient un handicap économique plus grand sans apporter une réduction de la cote de danger, et elle conserve les détails d'une sélection de trajets avantageux» Les paramètres de trajet a^ ... a associés à une cote de danger choisie dans une mémoire R sont obtenus à P ^ 30 partir de la mémoire Vp correspondante et ils sont édités ou affichés en même temps que les valeurs P et T. Le système de tempêtes et les trajets choisis peuvent alors être visualisés, avec leurs cotes P et T, sur l'appareil d'affichage 13. Les cotes P et T pour chaque trajet choisi peuvent être additionnées 35 et le trajet ayant la plus petite valeur de (P + T) peut être désigné de façon particulière. Le calcul de la cote de handicap, indiqué dans le cadre J, tient compte de trajets incomplets, c'est-à-dire de trajets qui ont au moins un paramètre à valeur zéro. Les trajets ainsi in-40 complets peuvent être soumis à l'opération indiquée dans le ca 72 14350 16 2134428 dre J, toutes les fois qu'il est constaté, dans l'opération indiquée par le cadre B, qu'il n'y a pas de tempête en avant d'un segment d'ordre inférieur à _s. De tels trajets, ainsi que ceux qui se terminent en dehors de la route idéale, exigent, comme on 5 l'a mentionné précédemment en référence à la fig. 2, d'être complétés par un trajet ultérieur, éventuellement en forme d'S, revenant sur la route idéale de manière pratique et appropriée. Afin d'achever les calculs de cote de handicap, on peut supposer que ces trajets complémentaires sont dépourvus de danger, 10 mais ils peuvent entraîner des contributions additionnelles de cote de handicap qui peuvent être incluses dans le calcul de handicap indiqué dans le cadre J. Sur la fig. 4, l'organigramme de la fig. 3 a été étendu afin de montrer une manière possible de tenir compte de l'effet 15 de la vitesse et de la direction du vent sur les perturbations prises en considération dans le calcul des cotes de danger relatives aux différents trajets, selon une forme préférée du processus décrit ci-dessus. Pour abréger, la description de l'opération indiquée par un cadre particulier de la fig. 4 ne sera 20 pas rappelée lorsque cette opération est la même pour les fig. 3 et 4. Les opérations correspondant aux autres cadres peuvent être résumées de la façon suivante : Cadre A' - Déplacer l'origine du système de coordonnées dans la direction du vent, dans une mesure proportionnelle à la vites-25 se du vent. Recalculer les coordonnées de centres de tempête. Etablir une liste de tempêtes imaginaires. Cadre B - Comme sur la fig. 3 » Y a-t-il des tempêtes réelles en avant % Cadre B' - Y a-t-il des tempêtes imaginaires en avant 1 Cadre F - Comme sur la fig. 3 . Le point final est-il proche d'une tempête réelle 1 Cadre G - Comme sur la fig. 3 . Sélectionner la partie concernée de la liste de tempêtes réelles. Cadre G' - Sélectionner la partie concernée de la liste de tem-35 pêtes imaginaires. Calculer la contribution de danger due à chaque tempête. Sommer les contributions de danger dues aux tempêtes réelles et imaginaires. La cote totale de danger est-elle excessive l Comme le montre le cadre A', les coordonnées de chaque tem-40 pête dans la liste de tempêtes établie lors de l'opération du 72 14350 17 2134428 cadre A sont modifiées par déplacement de l'origine du système de coordonnées dans la direction du vent, d'une quantité proportionnelle à la vitesse du vent. Une deuxième liste de tempêtes est ainsi établie, représentant des zones de turbulence aux-5 quelles on peut s'attendre dans le sens aval du vent par rapport aux centres de tempête indiqués par le radar météorologique# Cette deuxième liste de tempêtes sera appelée ci—après liste de tempêtes imaginaires ou fantômes pour la distinguer de la liste de centres de tempêtes réelles. 10 Comme indiqué dans les cadres B' et G*, les opérations exé cutées par le calculateur à l'égard de la liste de tempêtes imaginaires sont semblables à celles qui sont exécutées à l'égard des centres de tempêtes réelles et qui sont indiquées respectivement dans les cadres B et G. Pour tout point de départ 15 pris en considération dans le cadre B, le calculateur détermine s'il existe des tempêtes réelles entre ce point et la route idéale et, s'il n'y en a pas, il effectue dans le cadre B* une détermination semblable à l'égard des tempêtes imaginaires. S'il est constaté, par les opérations des cadres B et B», qu'il n'y 20 a pas de tempêtes en avant, l'opération suivante est celle qui a été décrite précédemment à propos du cadre J. Si l'une ou l'autre des opérations B ou B' indique des tempêtes avant, l'opération suivante est celle qui a été décrite ci-dessus en référence au cadre C. 25 De même, si un choix particulier de manoeuvre pris en con sidération pour un segment particulier ne dépasse pas les limites, telles qu'elles sont définies par l'opération indiquée dans le cadre F, en ce qui concerne un détour inacceptable ou l'approche finale dangereuse d'une tempête, l'opération suivante, 30 décrite précédemment, est celle qui est indiquée dans le cadre G. Là, le calculateur sélectionne la partie concernée de la liste des tempêtes réelles et il calcule et additionne la contribution de danger apportée à la manoeuvre considérée par chacune des tempêtes réelles sélectionnées. Si la cote totale de danger 35 relative a cette manoeuvre n'est pas excessive, une opération similaire est exécutée à l'é.gard de la liste de tempêtes imaginaires, comme indiqué dans le cadre G'. Toutefois, l'opération de sommation des contributions de danger dans le cadre G' comprend une éventuelle contribution totale de danger, calculée pré-40 cédemment dans le cadre G à propos des tempêtes réelles sélec- 72 14350 2î34428 tionnées. Si la contribution totale de danger des tempêtes réelles et imaginaires pour la manoeuvre particulière considérée n'est toujours pas excessive , l'opération suivante est celle qui a été décrite précédemment à propos du cadre H. Si la con-5 tribution totale de danger, soit des tempêtes réelles, soit des tempêtes réelles des tempêtes imaginaires est excessive, l'opération suivante est celle qui a été décrite précédemment à propos du cadre K. Dans le fonctionnement modifié du calculateur, représenté 10 sur la fig. 4, il n'est pas nécessaire de prendre des dispositions pour que la contribution de danger en un point quelconque d'un trajet proposé, du fait d'une tempête imaginaire à une distance donnée de ce point, soit égale à la contribution de danger au même point du fait d'une tempête réelle à la même distance. 15 De préférence, des dispositions sont prises pour que la contribution de danger en fonction de la distance d'une tempête imaginaire donne des contributions de danger prédéterminées inférieures en tous les points aux contributions de danger correspondantes dues à une tempête réelle, afin de tenir compte de la 20 décroissance estimée de l'intensité de la tempête, au fur et à mesure de son déplacement dans le sens du vent. De nombreuses variantes du processus de sélection de trajet viendront à l'esprit d'un programmeur qualifié. Par exemple, la totalité des il différentes manoeuvres possibles pour le pre-25 mier segment pourrait être examinée avant de passer aux possibilités relatives au deuxième segment, et ainsi de suite ; ou bien les manoeuvres relatives à chaque segment aboutissant au trajet le moins dévié pourraient d'abord être examinées, cette opération étant suivie d'un examen de trajets s'écartant de -plus 30 en plus de la route idéale. L'intervalle de temps entre l'introduction de séries successives de signaux représentant les positions de centres de tempête à un instant donné peut être régi par un circuit de rythme qui peut faire partie du calculateur 8. Cet intervalle peut 35 être choisi de manière à laisser au calculateur 8 le temps d'achever et dr'éditer les différents trajets choisis à travers le groupe précédent de centres de tempête, ou il peut être choisi de sorte que l'avion ait le temps de parcourir un ou plusieurs des segments calculés avant que des informations ultérieures sur 40 le trajet de vol ne soient présentées au pilote. 72 14350 2134428 La hauteur et 1'altitude de centres de tempête peuvent être des facteurs additionnels dans la détermination de la valeur de danger à attribuer à chaque centre de tempête. La valeur de danger associée à chaque centre de tempête pourra également être 5 déterminée en partie par l'intensité du signal reçu représentant cette tempête ou par la longueur de traversée d'une zone d'intensité orageuse donnée par un trajet donné soumis à l'examen . Il y a lieu de souligner que les fig. 3 et 4 ne représentent qu'une séquence possible d'opérations de programme du cal-10 culateur, convenant pour la sélection des trajets. Il va de soi qu'il apparaîtra de multiples variantes dans le programme pratiquement établi, résultant (a) du degré variable d'expérience des différents programmeurs et (b) de la variété des types de calculateur pour lesquels le programme doit être rédigé ; et (c) des 15 différentes applications auxquelles la sélection de trajet doit être appliquée : c'est ainsi que dans une application maritime la loi de danger sera différente, du fait que les vitesses relatives et la proximité d'autres navires, de masses de terre, etc. (les obstacles dangereux pour le navire) seront différentes 20 des dangers dans une application aérienne. Dans une application aérienne, le calculateur pourra faire opportunément partie de la centrale de calcul de vol courammant embarquée sur de nombreux avions, ou il pourra faire partie du calculateur de navigation et utiliser en partage le temps total 25 de calcul disponible dans ce calculateur. S'il existe des restrictions légales ou politiques imposées au trajet de vol, celles-ci peuvent être prises en considération en ajoutant à la liste de tempêtes une liste de tempêtes virtuelles disposées le long de la limite de la zone interdite. Il 30 va de soi que le système pourra être mis au point également pour tenir compte d'autres dangers, par exemple de la présence d'autres avions. 72 14350 20 2134428 REVENDICATIONS 1. Appareil de navigation pour un véhicule en mouvement, comprenant un dispositif indicateur de danger, conçu pour fournir des signaux représentant la situation d'obstacles dangereux par 5 rapport à la position de l'appareil indicateur, et un calculateur, caractérisé par le fait que le calculateur reçoit les signaux en provenance du dispositif indicateur de danger et est programmé de façon à calculer des paramètres correspondant à au moins un trajet qui évite pratiquement les obstacles dangereux 10 et à fournir des signaux de sortie représentant les paramètres calculés. 2. Appareil de navigation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le calculateur est programmé de façon à prendre en considération successivement plusieurs trajets pos-^ 15 sibles, à rejeter tout trajet qui entraîne un risque supérieur à une limite prédéterminée, et à calculer une cote de danger (T) et une cote de handicap (P) pour les trajets qui ne sont pas rejetés. 3. Appareil de navigation selon la revendication 2, carac-20 térisé par le fait que le calculateur est programmé de façon à choisir et à indiquer des trajets ayant les cotes de handicap les plus basses associées à différentes cotes de danger acceptables. 4. Appareil de navigation selon l'une quelconque des re-25 vendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le calculateur est programmé de façon à prendre en considération des trajets se composantde segments en forme d'arc de même longueur, deux segments consécutifs ayant une tangente commune à leur point de jonction, les rayons des segments étant choisis parmi une plura-30 lité de rayons prédéterminés et chaque trajet étant représenté par une série de paramètres indiquant les rayons de ses segments en arc. 5. Appareil de navigation selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les cotes de danger sont calculées par 35 le calculateur en sommant des contributions calculées suivant une fonction prédéterminée de la distance la plus courte entre un obstacle dangereux et un point sur chaque trajet considéré.