Brevet FR2117850A1 — publié le 19720728

36Î45 1 2117850 " L'invention concerne un moyen ou "système" d'atterrissage sans visibilité pour avions avec représentation d'une image visible d'une piste d'atterrissage approchée sans visibilité optique et de son environnement. 5 lorsque la visibilité optique est restreinte ou manque, il est nécessaire de fournir des moyens d'aide au pilote d'un avion pour l'atterrissage en sécurité. Il est déjà connu d'utiliser à cet effet des systèmes d'atterrissage automatiques. Le plus connu est le 10 système d'atterrissage aux instruments. Dans ce système, le pilote obtient, au moyen de sa propre définition le positionnement depuis des émetteurs au sol par l'intermédiaire d'un instrument à aiguilles en croix des signaux de décalage et éventuellement d'autres informations par des appareils de commande supplémentaire. 15 Un autre dispositif d'atterrissage fonctionne suivant le principe de localisation par intervention étrangère à l'appareil. On se sert alors d'un appareil de radar aménagé dans une station au sol, dont l'image d'écran autorise une information sur la position de vol et les perspectives d'approche d'un avion 20 atterrissant. L'observation de l'image radar permet de donner au pilote par radio parlée des instructions pour la correction de son vol d'approche d'atterrissage. En plus de ces dispositifs d'atterrissage on a déjà proposé un autre dispositif fonctionnant suivant le prin-25 cipe de localisation propre et par tiers. Ce système représente un développement d'un dispositif connu sous le terme "FLAEESCAIî-SYSTEM", lequel permet à chaque avion de choisir un vol d'approche d'atterrissage individuel, adapté à ces caractéristiques aérodynamiques. La trajectoire d'approche programmée à bord de l'avion 30 considéré, n'a >alors plus besoin d'être rectiligne. Pour augmenter la sensibilité de localisation, > ce système peut, au lieu d'une installation radar aussi bien au sol qu'à bord, utiliser une caméra de télévision sensible aux infrarouges. 35 On a enfin aussi suggéré, de prendre avec une caméra de télévision une image à trois dimensions produite au moyen d'un accumulateur d'hologrammes commandé, et de simuler au pilote sur un moniteur une image de la piste d'atterrissage. Ce système, ainsi que comme tous les autres 40 connus jusqu'ici présentent cependant des inconvénients en ce qu'ou 71 36145 2 2117850 bien ils sont tributaires d'émetteurs au sol, ou bien ils ne fournissent au pilote qu'un remplacement insuffisant pour une image visible habituelle d'une piste d'atterrissage. L'invention a pour but d'éviter les inconvé-5 nients précités et de créer un système d'atterrissage sans visibilité, à l'aide duquel lorsque la visibilité optique manque où est réduite une image tridimensionnelle de la piste d'atterrissage approchée est de telle porte simulée au pilote d'un avion, que l'effet de l'image correspond presque au champ visuel du pilote. 10 L'invention concerne à cet effet un système du type ci-dessus, caractérisé en ce que dans l'avion est prévu un • dispositif holographique d'affichage d'image, pouvant être commandé de telle sorte par -une installation de positionnement au laser, que sur le dispositif d'affichage d'image apparaît une image tri-15 dimensionnelle qui correspond à la position de vol et à la perspective du vol d'approche. L'invention présente le grand avantage que sur le dispositif d'affichage d'image holographique, par un contrôle correspondant d'un accumulateur d'une mémoire à hologrammes cor-20 respondant chaque fois à la piste d'atterrissage et aux conditions optimales d'approche, l'image de vue de la piste d'atterrissage est simulée de telle sorte que l'effet d'image correspond presque au champ visuel du pilote. Il est préférable que l'installation de localisation au laser soit aménagée dans l'avion, des impulsions 25 laser étant émises par l'élément d'émission et réfléchies vers l'élément de réception de l'installation de localisation par des rétro-réflecteurs disposés au sol parallèlement à la piste d'atterrissage. L'installation de localisation au laser peut alors être équipée avec un générateur d'impulsions et une calculatrice de bord, 30 laquelle détermine des signaux pour la commande du dispositif d'affichage d'image à partir du temps de parcours des impulsions laser émises et réfléchies. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exem-35 pie de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels î - la figure 1 est un schéma bloc d'un système d'atterrissage suivant l'invention et, - la figure 2 est une vue schématisée des impulsions de laser émises rayonnées sur une piste d'atterrissage et 40 réfléchies. 71 36145 3 2117850 Le schéma par blocs de la figure 1, montre une installation de positionnement au laser 10 et un dispositif d'affichage d'image holographique commandé par ladite installation 10. L'installation de positionnement 10 est constituée par 5 un élément d'émission et un élément de réception. L'élément d'émission et un élément de réception. L'élément d'émission est formé par un générateur d'impulsions qui contrôle un laser 12 à haute énergie. Les signaux laser partant du laser 12 parviennent à travers un élargisseur de rayons 14 sur une installation de 10 déviation 15, laquelle dévie périodiquement les signaux laser 16 dans le sens longitudinal de la piste d'atterrissage considérée sous un angle de balayage déterminé. Les signaux laser sortants 16 parcourent à la suite de l'installation de déviation 15 un diviseur de rayons 15 17, lequel conduit une certaine partie de rayons par l'intermédiaire d'un prisme de renvoi 18 sur une photodiode 19. Gomme on le voit sur la figure 2, les signaux laser 16 émis sont réfléchis au sol vers l'élément récepteur de l'installation de positionnement 10, où ils rencontrent une Yario-Optique 22 et parviennent par un 20 amplificateur d'image 23 à une caméra de télévision 24. Devant la Vario-Optique 22 est disposé un diviseur de rayons 21 qui conduit également une certaine partie de rayons au moyen d'un prisme de renvoi 25 à un photo-multiplicateur 26. 25 Les signaux de sortie de la photo-diode 19 et du photo-multiplicateur 26 ainsi que le signal de sortie de la caméra 24 sont introduits dans une calculatrice de bord 27, Cette calculatrice 27 fournit des signaux pour un élément de positionnement 28 pour agir sur la vario-optique 22, D'autres signaux de 30 commande sont cdnduits depuis la calculatrice de bord 27 pour influencer le générateur d'impulsions 13 et un appareil de contrôle 30 qui sert au réglage de l'installation de déviation 15. Pour post-guider les signaux laser rayormés, un autre signal de commande est prélevé sur la calculatrice 27, qui 35 est amené à un élément de positionnement 29 lequel guide automatiquement aussi bien lélément de réception que celui d'émission de l'installation de positionnement 10. Outre les signaux de commande déjà mentionnés, d'autres peuvent encore être prélevés sur la calculatrice de bord, 40 27 lesquels sont amenés à des éléments de positionnement 35 du dis 71 36145 4 2117850 positif holographique d'affichage 11. Ce dernier est constitué par une mémoire holographique d'affichage 11• Ce dernier est constitué par une mémoire holographique 31 et un écran de vision 32 rabattable . Pour la simulation d'image est d'autre part prévu un laser 5 34 dont le rayon peut être modifié à l'aide d'une vario optique 33. le réglage de la vario-optique 33 s'effectue à l'aide dé l'un des éléments de positionnement 35. lia figure 2 donne une vue schématisée des signaux laser 16 émis par l'installation de positionnement 10 10 sur une piste d'atterrissage et réfléchis. L'installation 10 n'est ici indiquée que partiellement par l'élément d'émission 12, 14, 15 et l'élément de réception 22, 23, 24. Dans le sens longitudinal de la piste d'atterrissage des rétro-réflecteurs,40 sont disposés au sol avec écartements déterminés entre eux. Ceux des signaux laser 15 16 qui ne frappent pas des réflecteurs 40, sont réfléchis de façon diffuse et ne sont pas captés par l'élément de réception de l'installation de positionnement 10. Par contre, les signaux 16 qui frappent les rétro-réflecteurs sont réfléchis vers l'élément de réception avec grande intensité. A partir du temps de parcours des 20 signaux laser 16 rayonnés et des signaux laser 16 réfléchis, des informations sont obtenues pour la commande du dispositif holographique d'affichage d'image. Le point optimal d'atterrissage est marqué particulièrement par un rétro-réflecteur 40', de sorte que les impulsions qui en sont réfléchies peuvent être distinguées 25 dans l'élément de réception des impulsions laser réfléchies par les autres rétro-réflecteurs 40. Le système d'atterrissage suivant l'invention, par la disposition de l'installation de positionnement au laser 10 dans l'avion contrairement à une station au sol, présente le grand 30 avantage qu'un trajet d'information du sol à l'avion se trouve économisé. Il en résulte l'avantage supplémentaire que le pilote et les passagers sont protégés contre les accidents pouvant être causés aux yeux par les signaux laser. A l'approche d'une piste d'atterrissage, 35 l'avion est amené à une position convenable d'approche par des radars de bord ainsi qu'au sol. Le pilote s'assure alors que son installation de positionnement au laser qui se trouve à bord soit alignée sur les rétro-réflecteurs disposés parallèlement à la piste d'atterrissage. Si le réglage est correct, l'élément de 40 réception de l'installation de positionnement dans l'avion enregis 71 36145 5 2117850 trera une suite d'impulsions déterminée, la calculatrice de "bord 27 traite la suite d'impulsions laser réfléchie et produit des signaux de commande, aussi bien pour l'installation de positionnement que pour le dispositif holographique d'affichage d'image 11. 5 Pendant tout le processus d'atterrissage, il y a post-guidage automatique de l'installation de positionnement au laser 10, de sorte que les signaux laser 16 restent toujours orientés sur les rétro-réflecteurs 40. Par l'installation de déviation 15 dans l'élé-10 ment d'émission de l'installation de positionnement 10, des signaux laser 16 émis sont périodiquement de telle sorte guidés dans la direction de la piste d'atterrissage sous un angle de balayage contrôlable, qu'au moins deux rétro-réflecteurs tombent toujours dans la zone de balayage, qui est déterminée par les écartements 15 entre les rétro-réflecteurs, choisis en fonction des besoins# Pour marquer le point de pose optimal il est préférable d'utiliser des rétrc-réflecteurs 40' de construction particulière et/ou de disposition déterminée dans l'espace. La calculatrice de bord 27 est conçue de sorte qu'elle discerne les impulsions 161 réfléchies par 20 le point de pose optimal des autres impulsions laser réfléchies et qu'elle aligne de ce fait et guide l'installation de positionnement sur le point de pose optimale. Les impulsions laser réfléchies 16' sont traitées dans la calculatrice 27 et sont utilisées pour le contrôle du 25 dispositif d'affichage d'image 11. Sur l'écran de vision 32 est alors simulée en continu l'image tridimensionnelle de la piste d'atterrissage visée en vol. Cela s'effectue par contrôle correspondant de la mémoire à hologrammes correspondante. Les hologrammes doivent ici être produits à l'aide d'un modèle fidèle de la piste 30 d'atterrissage evt de son environnement de telle sorte que les conditions d'éclairage, à simuler au moyen de ces hologrammes correspondent aux conditions optimales d'approche à vue directe visuelle. L'écran de vision peut être disposé rabat-table dans le cockpit d'un avion, de sorte qu'il est possible à 35 tout instant, notamment lorsque les conditions de visibilité sont suffisantes, de passer de la simulation d'image sur la vue directe. Pendant le vol d'approche, le pilote peut recevoir des informations supplémentaires sur la hauteur de vol et d'autres renseignements qui lui donnent une aide pour l'atterrissage sûr, notamment dans la 40 phase précédant de peu la pose. 71 36145 6 2117850 Pendant le vol d'approche pour l'atterrissage , 2e pilote peut commander son avion manuellement, les signaux de la calculatrice de bord 27 peuvent cependant aussi être utilisés directement pour la commande d'un dispositif de pilotage automatique. 5 Le système d'atterrissage suivant l'invention présente l'avantage qu'il peut être engagé en tout temps de jour ou de nuit. De plus, si l'on fait abstraction des rétro-réflec-teurs nécessaires au sol, il est indépendant de stations au sol et simule pendant l'atterrissage pratiquement une vue directe, 10 de sorte qu'au passage sur la vue directe naturelle il n'y a pas de difficultés d'adaptation. Ceci est obtenu par le fait que l'image simulée correspond dans sa répartition de densité lumineuse à celle de la piste d'atterrissage et de son environnement. Pour la commande du dispositif holographique 15 d'affichage d'image on peut aussi utiliser additionnellement des appareils et procédés déjà connus, par exemple des installations de radar, des systèmes inertiaux ou bien le système d'atterrissage sur instruments, A l'aide du système inertial on peut aussi tenir compte du mouvement roulant de l'avion. 20 Bien entendu l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 71 36145 7 2117850 REVENDICATIONS 1°/ Moyen holographique d'atterrissage sans visibilité pour avions avec représentation d'une image visible d'une piste d'atterrissage approchée sans visibilité optique et de son 5 environnement, moyen caractérisé en ce que dans l'avion est prévu un dispositif hlographique d'affichage d'image pouvant être commandé de telle sorte, par une installation de positionnement au laser, que sur le dispositif d'affichage d'image est visible une image tridimensionnelle qui correspond à la position de vol et à la pera-10 pective du vol d'approche. 2°/ Moyen suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'affichage d'image, par tin contrôle correspondant d'une mémoire à hologrammes correspondant à la piste d'atterrissage considérée et aux conditions optimales d'approche, 15 l'image de vue de la piste d'atterrissage est simulée de telle sorte que l'effet d'image correspond presque au champ visuel du pilote. 3°/ Moyen suivant l'une quelconque des revendications 1 & 2, caractérisé en ce que l'installation de position-20 nement au laser est disposée dans l'avion et émet des impulsions laser par un élément émetteur, ces impulsions étant réfléchies vers l'élément récepteur de l'installation de positionnement par des rétro-réflecteurs disposés au sol parallèlement à la piste d'atterrissage. 25 4°/ Moyen suivant l'une quelconque des reven dications 1 à 3, caractérisé en ce que pour identifier le point de pose optimal sont prévus des rétro-réflecteurs de construction spéciale et/ou de disposition particulière dans les lieux et/ou disposés particulièrement. 30 5°/ Moyen suivant l'une quelconque des reven dications 1 à 4, caractérisé en ce que l'installation de positionnement au laser comporte un générateur d'impulsions et une calculatrice de bord, laquelle , à partir du temps de parcours des signaux laser rayonnés et des impulsions laser réfléchies, détermine des 35 signaux pour diriger le dispositif d'affichage d'image. 6°/ Moyen suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'installation de positionnement au laser comporte un dispositif de déviation, réglable au moyen d'un appareil de contrôle, pour l'élément émetteur pour balayer 40 périodiquement la piste d'atterrissage . 71 36145 8 2117850 7°/ Moyen suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'installation de positionnement au laser comporte encore un autre appareil de contrôle pour le post-guidage des signaux laser rayonnes sur les rétro-5 réflecteurs lors du vol d'approche d'atterrissage et que le balayage périodique, après l'intéressement des rétro-réflecteurs reste de préférence orienté sur le point de pose optimal. 8°/ Moyen suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'installation de position-10 nement comporte une installation de prise d'image adaptée optimale-ment à la lumière laser. 9°/ Moyen suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les signaux de la calculatrice sont utilisables directement pour la commande d'un dispositif 15 de pilotage automatique. 10°/ Moyen suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif d'image reproduit l'image sur un écran rabattable qui permet à tout instant, notamment lorsque les conditions de visibilité sont suffisan-20 tes, de passer de la simulation d'image à la vision directe. 11°/ Moyen suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le dispositif d'affichage d'image comporte une mémoire à hologrammes, contrôlable par des éléments de positionnement commandés par la calculatrice de bord. 25 12°/ Moyen suivant l'une quelconque des reven dications 1 à 11, caractérisé en ce que l'image simulée sur l'écran de vision peut être produite à l'aide de la mémoire holographique correspondante et d'un laser, lequel, par l'intermédiaire d'une vario optique modifiable par des éléments de positionnement est orienté 30 sur la pellicule holographique. 13°/ Moyen suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'intensité du laser peut être contrôlée de telle sorte que la répartition de la densité moyenne de luminosité correspond presque aux correspond presque 35 aux conditions d'éclairage en dehors de l'avion. Gûpy