Brevet FR2605433A1 — publié le 19880422

Système de guidage,notanment d'aéronefs, par transmission radiophonique et installations pour sa mise en oeuvre. La présente invention concerne plus spécialement un système de guidage à l'atterrissage destiné à etre utilisé sur les aérodromes ayant une faible fréquentation mais elle est applicable également à un système de guidage pour l'accès aux ports, notamment en navigation de plaisance. A l'heure actuelle, la régulation du trafic aux abords des aéroports et aérodromes est confiée aux personnels de la tour de contrôle desdits aéroports et aérodromes. Ceci exige 13 présence permanente de contrôleurs aériens, présence qui est incompatible avec la fréquence d'utilisation journalière faible et parfois nulle de cer tains aérodromes.Or le développement de l'aviation d'affaires exige que les aérodromes des villes de moyenne importance soient acce3- sibles en tout temps et que les décollages et atterrissages puissent se faire aussi bien de jour que de nuit avec des conditions re- téorologiques moins limitatives que les conditions de vol dites "VC". La présente invention est basée sur le fait que la majorité des aéronefs actuellement utilisés pour les vols de terrain à terrain sont munis d'émetteurs et de récepteurs radios. Les systèmes d'aide à l'atterrissage actuellement utilisés se répar- tissent entre les systèmes dits de téléguidage direct ou indirect et les systèmes d1autoguidage.Dans le téléguidage direct, le contrôleur au sol transmet par radio au pilote sa position par rapport à l'axe de descente matérialisé sur l'écran radar (G.C.A).En as-ia- tion légère la tour de contrôle donne par radio des instructions ba sées essentiellement sur une observation visuelle du tour de piste et sur les appels radio reçus des appareils en approche.Dans le té téléguidage, les contrôleurs aériens doivent donc gérer le plan d'atterrissage et de décollage en donnant par radio les instructions aux pilotes.En supplément et notamment pour l'atterrissage sans vi sibilité ou avec visibilité réduite, les pilotes disposent de åispo- sitifs dits d'autoguidage, tels que 1'I.L.S., le M.L.S.et le T.R.S. B..Ces systêmes d'aide à l'atterrissage nécessitent des installations au sol complexes mais aussi des appareils de bord adaptés au système d'autoguidage dont est équipé l'aéroport. La présente invention a essentiellement pour but de réaliser des aides à l'atterrissage et notamment une gestion de l'aérodrome qui soient assurées automatiquement sans présence d'un personnel quali- fié, le système étant utilisable par tout aéronef muni d'un troyen de transmission radiophonique usuel, éventuellement d'un système d'identification en signaux codés simple. Le système de guidage conforme à l'invention comporte essentiellement une station au sol avec un dispositif d'analyse vocale capable d'identifier les mots conventionnels correspondant aux lettres de l'alphabet OACI et de déclencher, lors de la réception en phonie du matricule d'identification de la station et sous le contrôle d'un ordinateur,la procédure de guidage adéquate. La procédure de guidage comporte au moins une demande radiophonique d'identification par émission, en utilisant l'alphabet OACI, du numéro matricule de l'aéronef et, de préférenee,des lettres d'iden- tification de l'aérodrome d'origi-ne. L'aide à l'approche comporte au moins l'émission des données usuelles telles qu'en aviation le numéro de la piste en service (QFU), la pression barométrique au sol (QFE ou QNH), la vitesse et la direction du vent (QAN) ainsi qu'éventuellement les distances de visibilité horizontale et verticale (QBA et QBB). De nuit, l'aide à l'approche comporte également l'alimentation automatique des feux de balisage et éventuellement la mise en service des dispositifs d'aide à l'atterrissage sans visibilité conformes à l'invention qui seront décrits ci-après. L'aide à l'atterrissage avec visibilité réduite conforme à l'inven- tion, du type dit 'ALS", comporte au moins un dispositif radar dé tectant ia position de l'aéronef en finale d'approche par rapport à l'axe idéal de descente, l'observation radar étant transmise au poste central qui la traduit en informations transmises par voie radiophonique au pilote pour lui permettre de placer l'aéronef sur l'axe de descente idéal. Eventuellement lesdites informations peu vent être complétées par l'indication de la vitesse réelle par rap port au sol détectée par un radar Dopler. Selon un mode de réalisation préférentiel, le dispositif radar de guidage sur l'axe de descente comporte, à chacune des deux extrémi- tés de la piste, un radar matérialisant un plan radial diamétral, les deux radars étant,lors du changement de la direction en servi- ce de la piste IQFE), retournés de 180. autour de leur axe vertical et pivotés pour rendre le plan axial horizontal du radar en bout de piste vertical et inx;ersemernt le plan axial du radar en entrée,de piste incliné selon la pente de descente. Selon une autre caractéristique, au moins l'avant dernière branche du tour de piste,c'est-à-dire celle précédant le dernier virage, est surveillée par un radar qui matérialise le plan vertical entre le dernier et l'avant dernier points de virage et qui détecte la présence éventuelle de plusieurs aéronefs en approche. Selon un mode de réalisation préférentiel les branches transversales et la branche vent arrière du tour de piste sont matérialisées par le plan de détection d'un radar et des instructions sont données à l'aéronef d'indiquer au droit de chaque virage son identifi cation,éentuelleent sur demande émise par la tour de ccntrcle automatique. Les émissions ainsi reçues sont gérées par ordinateur pour détecter la présence sur le tour de piste des divers aéronefs trafiquant en radio et des appareils en vol local, aviser les appareils en aide automatique d'approche (ALS) de la présence de ce dernier type d'utilisateurs, leur donner ordre d'effectuer éventuellement un 360 ou de prolonger la branche vent arrière pour se retarder et commander l'envoi des fusées rouges interdisant l'atterrissage aux aéronefs non munis de moyens radios susceptibles de gêner les atterrissages ou décollages des aéronefs munis desdits moyens et gérés par a tour de contrôle automatique. Selon une autre caractéristique de l'invention et pour éviter des moyens de synthèse vocale complexes, les données à émettre à carac tére variable,telles que la pression barométrique au sol (QFE), sont pré-enregistrées sur un support multi-pistes pour être émises sélectivement, sous le contrôle d'un appareil de mesure ou de l'ordinateur,dans des fenêtres de l'enregistrement principal de la procédure d'approche ou du message transmis à l'aeronef tel qu'un plan de vol.La sélection peut être assurée soit par déplacement relatif du support d'enregistrement et de la tête de lecture, notamment lors du contrôle par un appareil de mesure,soit par sélection par l'ordinateur de celle parmi les têtes de lecture correspondant à chaque piste d'enregistrement qui doit assurer la lecture. Bien entendu il entre également dans le cadre de l'invention de générer les messages de la tour automatique de contrôle par synthèse voca le. Selon une autre caractéristique l'ensemble des stations du territoire controlé, plus précisément les ordinateurs de contrôle aérien des aérodromes de ce territoire, en général le territoire national ou une région d'information de vol (FIR), sont reliées à un poste de contrôle central susceptible de vérifier au moins l'exactitude des données d'identification fournies par chaque aéronef en fonction de son aérodrome de provenance.Dans ce cas l'ensemble des vols privés sur le territoire contrôlé peuvent être contrôlés automatiquement par l'ordinateur du poste de contrôle central,celui-ci signifiant directement ou par l'intermédiaire de l'ordinateur de la station de l'aérodrome de départ et en fonction de la vitesse de croisière annoncée et des qualifications de vol en VFR ou IFR,le cap compas à suivre en fonction du vent moyen observé, le niveau quadrantal à observer, les terrains de dégagement éventuels et les aides gonio, éventuellement un certain nombre de verticales,etc. et alertant éventuellement les aérodromes de dégagement qui, sur appel identifié, peuvent mettre en route leur radiophare ou autre moyen de repérage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un vol assisté par le réseau d'aide à la navigation aérienne (ALS) conforme à l'invention faite ci-après dans le cas de l'avion immatriculé F-PMAC ayant une vitesse de croisière de 280 Km/h et se rendant de l'aérodrome de Lyon-Bron à celui d'Angers-Avrillé.Dans cet exemple les indicatifs,numéros des pistes en service,éléments du plan de vol et autres sont donnés à titre purement illustratif. A 17h35,le pilote appelle du parking la tour de ccntrôle automatique de Lyon-Bron en énonçant successivement l'indice 'TWR suivi ie l'indicatif du terrain LB" puis, après un blanc de durée fixee,par exemple 3 secondes, pour vérifier qu il n'y a pas interférence avec un autre appel, il énonce son immatriculation puis l'indication de sa destination "DST" avec l'indicatif du terrain d'Angers-Avrillé "AA",sa vitesse de croisière 280 Km/h et la nature du vol demandé, par exemple un vol à vue assisté "VFRALS". Le message radio est en conséquence:"Tango-Whisky-Roméo-Lima-Bravo.. ...Fo.xtrot-Papa-Mike-Alpha-Charlie...Delta-Sierra-Tango-Alpha-Al- pha..Deu.x-.Yuit-Zéro..lictor-Foz-trot-Romeo-Alpha-Lima-Sierra...Termi- né". La tour automatique assure réception du message en clair par: (ll- pha-Charlie) destination (Alpha-Alpha) message reçu 5, attendre plan de sol,préparez vous à quitter le parking". La demande est alors transmise au contrôle central qui dispose des données météorologiques (QNY) sur l'ensemble du trajet qu'il peut transmettre à l'ordinateur de la tour automatique de Laon-Bron pour incorporation dans le plan de vol en mémoire correspondant à la destination choisie ou qu'il peut utiliser directement pour transmettre en clair le plan de vol. L'ordinateur du contrôle central peut également avoir en mémoire les vols demandés dans le même secteur quadrantal et les niveaux affectés à ceux-ci ainsi que les avis aux pilotes sur les terrains ou survols interdits,etc. Si le vol projeté n'est pas possiDle pour un motif quelconque, le poste central transmet un message de refus avec éventuellement le motif: "Terrain interdit", "Visibilité insuffisante", "Parachutages en cours jusqu'à....", "Orages sur le parcours",etc. Si le vol est autorisé le plan de vol comporte les données locales, "Piste en servi- ce(QFE~)","Q.H","orientation et vitesse du vent (QAN)" puis les détails du plan de vol qui sont donnés en clair. Le message sera en conséquence le suivant,les parenthèses délimi- tant les fenêtres dans lesquelles sont introduits les chiffres ou mots codés adéquats: "Aérodrome Lyon-Bron, QFU (trois,deux), QAN degrés (deux, unité,ze- roi noeuds (unité,quatre), QNH (unité,zéro,unité,deux),calage baro en vol unité, zero, unité, trois, virgule, deux. (Alpha-Charlie)destina- tion 4n gers -A vrillé, cap géo deux neuf cinq,QA.N parcours degrés (deux, six, zéro) noeuds (unité, six, virgule, six), verticale fin de piste temps zéro, cap zéro,zéro,sept, pente montée 300 mêtres par minute,niveau quadrantal du vol (six,cinq),mêtres (deux,mille),temps(zé- ro,zéro,zéro,deux,virgule,quatre) cap magnétique (deux,neuf,huit); temps (zéro,zéro,deux,unité) Roanne-Pouilly onze km g'auche;temps(zé- ro,zéro,trois,cinq)Moulins-Pusini vingt km droite;temps (zéro, zéro, quatre,huit) Montluçon-Domerat vingt-cinq km gauche; temps (zéro,uni té,zéro,siv) Chateauroux-Airport verticale; temps (zéro,unité,deux, neuf) Tours-St Symphorien Gonio fréquence unité unité quatre virgule zéro QTE deux, zéro, cinq vingt-sept km droite;temps(zéro,unité, cinq,unité) Angers-Avrillé contacter TWR,terminé." Des plans de vol en blanc peuvent être mis à la disposition des pilotes dans n importe quel local du terrain et il suffit à ceux-ci de les remplir sous la dictée de l'émetteur de la tour de contrôle automatique. La procédure de décollage commence alors sous le contrôle de l'ordinateur de la tour de Lyon-Bron.L'indicatif de l'avion ainsi que l'heure probable d'arrivée (QRE) sont transmis par exemple par voie téléphonique ou autrement à la tour automatique d'Angers-Avrillé. Lorsque l'avion se trouve dans la zone de contrôle d'aérodrome d'An ger,s-Avrillé il émet le message: "Tango-Whisky-Roméo-Alpha-Alpha.... Foxtrot-Papa-Mike-Alpha-Charlie". La tour répond par un message tel que: (Alpha-Charlie-cinq) QFE (unité,unité,zéro,deux),QFU (deux, uni- té),QAV degrés (deur,trois,cinq) noeuds (unité,neuf),vous êtes numéro (deux) atterrissage,entrez tour de piste branche unité deux ni z-eau QFE deux,cinq,zéro rappelez vent arrière sur unité,deux,unité, point,sept,terminé. "La tour commande alors, si la visibilité le nécessite, l'allumage des feux, et met en service les aides à l'atterrissage si elles existent sur le terrain. La procédure d'approche peut alors être la suivante: message de la tour: "fAlpha-CharlieJ vous recoupez la branche zéro, trois, virage 90'gauche, confirmez. " La réponse est : "Alpha-Charlie, Wilco. "Le message suivant de la tour peut être: "(Alpha-CharlieJ- vous recoupez la branche trois, zéro; numéro (unité) en finale prolongez avec la réponse: ".41pha-Charlie Silco".Lorsque l'avion en finale a atterri la tour émet alors le message:(Alphs-Charlie) cap trois,zero" puis lorsque l'avion apparait sur le radar d'alignement: "(Alpha-Charlie) en finale virez 90' gauche cap deuw,unité,con- tinuez niveau deux,cinq,zéro" puis lorsque l'avion se trouve sur lz pente de descente "Amorcez descente ". Les messages suivants de la tour sont ceux correspondant à un guidage normal en GCA jusqu'à "Guidage terminé, dégagez la piste par taxiway 140 et appelez après dégagement".Après dégagement le pilote émet le message: "Alpha-Charlie terminé". La tour d'Anaers-Avrillé avise alors le contrôle central de la fin du vol et après un délai préfixé éteint les balises et aides à l'atterrissage en se remettant en veille radio. Le mode de réalisation ci-dessus décrit est donné à titre de simple exemple et est susceptible de recevoir de nombreuses modifications sans sortir du cadre des revendications ci-annexées. Revendications 1. Un système de guidage, notamment d'aéronefs, par transmission radiophonique caractérisé en ce qu'il comporte essentiellement une station au sol avec un dispositif d'analyse vocale capable d'identifier au moins les mots conventionnels correspondant aux lettres de l'alphabet OA CI et de déclencher, lors de la réception en phonie du matricule d'identification de la station et sous le contrôle d'un ordinateur, la procédure de guidage adéquate. 2. Un système de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la procédure de guidage comporte au moins une demande radiophonique d'identification par émission, en utilisant l'alphabet OACI, du numéro matricule de l'aéronef et, de préférence,des lettres d'identification de l'aérodrome d'origine. 3. Un système de guidage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'aide à l'approche comporte au moins l'émission des données usuelles telles qu'en aviation le numéro de la piste en service (QFE), la pression barométrique au sol (QFE ou QNH), la vitesse et la direction du vent (QAN) ainsi qu'éventuellement les distances de visibilité horizontale et verticale (QBA et QBB). 4. Un système de guidage selon la revendication 3, caractérisé en ce que, de nuit, l'aide à l'approche comporte également l'alimentation automatique des feux de balisage et éventuelle ment la mise en service des dispositifs d'aide à l'atterrissage sans visibilité. 5. Un système de guidage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'aide à l'atterrissage avec visibilité réduite comporte au moins un dispositif radar détectant la position de l'aéronef en finale d'approche par rapport à luxe idéal de descente, l'observation radar étant transmise au poste central qui la traduit en informations transmises par voie radiophonique au pilote pour lui permettre de placer l'aéronef sur l'axe de descente idéal. 6. Un système de guidage selon la revendication 5, caractérise en ce que les informations sont complétées par l'indication de la vitesse réelle par rapport au sol détectée par un radar Dopler. r. Une installation pour la mise en oeuvre du système de guidage selon la revendication 5, caracteriséeen ce que le dispositif radar de guidage sur l'axe de descente comporte, à chacune des deux extrémités de la piste, un radar matérialisant un plan radial diametral, les deux radars étant, lors du changement de la direction en service de la piste (QFU), retournés de 180 autour de leur axe vertical et pivotés pour rendre le plan axial horizontal du radar en bout de piste vertical et inversemernt le plan axial du radar en entrée de piste incliné selon la pente de descente. 8. Un système de guidage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que au moins l'avant dernière branche du tour de piste,c'est-à-dire celle précédant le dernier virage, est surveillée par un radar qui matérialise le plan vertical entre le dernier et l'avant dernier points de virage et qui détecte la présence éventuelle de plusieurs aéronefs en approche. 9. Un système de guidage selon la revendication 8, caractérisé en ce que les branches transversales et la branche vent arrière du tour de piste sont matérialisées par le plan de détection d'un radar et des instructions sont données à l'aéronef d'indiquer au droit de chaque virage son identification,éventuellement sur demande émise par la tour de contrôle automatique. 10. Un système de guidage selon l'une quelconque des revendications 1à 6, caractérisé en ce que les données à émettre à caractére variable, telles que la pression barométrique au sol (QFE), sont pré-enregistrées sur un support multi-pistes pour être émises sélectivement, sous le contrôle d'un appareil de mesure ou de l'ordinateur,dans des fenêtres de l'enregistrement principal de la procédure d'approche ou du message transmis à l'aéronef tel qu'un plan de vol. 11. Un système de guidage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les messages de la tour automatique de contrôle sont générés par synthèse vocale. 12. Un système de guidage selon l'une quelconque des revenaications 1 à 6 et 8 à 10, caractérisé en ce que l'ensemble des stations du territoire ccntro- lé, plus précisément les ordinateurs de contrôle aérien des aérodromes de ce territoire-rsont reliées å un poste de contrôle central susceptible de vérifier a au-tins l'exactitude des données d'identi- fication fournies par chaque aéronef en fonction de son aérodrome de provenance.