Brevet FR2709824A1 — publié le 19950317

PROCEDE DE RECALAGE DE L'ALTITUDE FOURNIE PAR UN ALTIMETRE A BORD D'UN AERONEF Le pilotage d'un aéronef nécessite de connaître sa position et, en particulier, son altitude. On connaît quatre procédés pour déterminer cette altitude. Le premier consiste à utiliser un baro-altimètre qui mesure la pression atmosphérique et en déduit, par une table de conversion, l'altitude recherchée, corrigée des conditions atmosphériques du jour (QNH). Cependant, la valeur fournie, bien que stable, est entachée de "bruit", car la correction apportée n'est qu'approximative et la mesure de pression dépend des conditions de vol. Cette mesure d'altitude, certes, ne dérive pas, mais elle est imprécise. Dans le deuxième procédé, on utilise une centrale inertielle qui, par double intégration des accélérations mesurées, fournit une altitude calculée. Cependant, les variations du champ gravitationnel font progressivement diverger le calcul d'altitude. Grâce aux intégrations, la valeur fournie est donc peu bruitée, mais elle est peu fiable à long terme. Pour le troisième procédé, on utilise un baro-altimètre corrigeant la dérive d'une centrale inertielle. Enfin, on utilise, dans le quatrième procédé, une radio- sonde mesurant la hauteur de l'aéronef par rapport au relief survolé et on y ajoute l'altitude de ce dernier. Celle-ci peut être déterminée par passage à basse altitude au-dessus d'un relief caractéristique bien visible, d'altitude connue et mémorisée lors d'une phase de préparation de mission. Le pilote peut alors corriger -2manuellement des valeurs de position fournies par une centrale inertielle, ou des mesures fournies par un baro-altimètre. Pour éviter la phase préparatoire et la navigation horizontale à basse altitude très précise pour le passage obligatoire exactement au- dessus des reliefs caractéristiques puis le recalage manuel, on peut effectuer, dans un calculateur, une corrélation d'altitude entre un profil du relief survolé, calculé par différence entre les mesures d'altitude et de hauteur de l'aéronef, et le profil de même relief relevé sur une carte numérisée. Cependant, cette carte doit être d'une grande précision, ce qui nécessite de disposer soit d'une carte mondiale, volumineuse, et coûteuse, soit d'une carte- cassette amovible couvrant une surface terrestre limitée, mais qui doit être préparée et chargée avant la mission. Les procédés ci-dessus présentent donc des contraintes quant au volume d'appareils nécessaires ou quant à la facilité de mise en oeuvre. La présente invention vise à permettre un recalage automatique des mesures d'un altimètre ou appareil équivalent fournissant l'altitude tout en évitant les inconvénients indiqués ci-dessus. A cet effet, l'invention concerne un procédé de recalage de la valeur de l'altitude d'un aéronef fournie par un altimètre, à l'aide d'une représentation numérisée tridimensionnelle du relief embarquée avec des moyens fournissant sa hauteur par rapport à un relief survolé, dans lequel on détermine une trajectoire horizontale de l'aéronef sur laquelle on compare les mesures d'altitude et de hauteur de l'aéronef et l'altitude du relief -3- relevée sur la représentation numérisée afin de déterminer une valeur de recalage pour corriger l'altitude de l'altimètre, caractérisé par le fait que: 5. on procède à un maillage horizontal de la représentation numérisée et on associe à chaque maille une altitude moyenne de référence du relief et un écart-type de référence représentatif des variations d'altitude du relief dans la maille, on fractionne la trajectoire en segments intérieurs aux mailles survolées, pour lesquels sur un segment, on retranche, tout au long du segment, la hauteur de l'aéronef à son altitude correspondante pour déterminer une suite d'altitudes calculées du relief à partir de laquelle on détermine un écart-type du profil du relief calculé et on le compare à l'écart-type de référence de la maille considérée et, si ces écarts-type sont compatibles, on détermine l'altitude moyenne du profil du relief calculé et on la retranche à l'altitude moyenne de référence pour déterminer la valeur de recalage. Ainsi, le recalage d'altitude est effectué automatiquement puisque la maille est identifiée par son écart-type. Comme un type de relief ne change généralement pas brusquement, les mailles peuvent chacune couvrir une surface importante, sans inhomogénéités dans le type de relief, donc dans l'écart-type. Comme, en outre, il n'y a que deux valeurs à mémoriser par maille, une mémoire de très faible capacité peut couvrir une grande étendue terrestre. On notera qu'ayant trois niveaux d'altitude, qui sont l'altitude "zéro", l'altitude du relief et l'altitude de -4 - l'aéronef, la détermination de la valeur d'un même niveau par deux façons différentes, pour en déduire par différence la valeur de recalage, peut porter sur l'un quelconque de ces trois niveaux. Avantageusement, on n'effectue le recalage, dans une maille, que si chacun des écarts-type est inférieur à une valeur de seuil prédéterminée. On rejette ainsi les recalages imprécis si la maille, bien qu'identifiée correctement, est trop accidentée et risque de présenter une altitude moyenne de référence nettement différente de celle calculée sur la trajectoire. Avantageusement encore, on procède à une estimation des incertitudes sur les valeurs d'altitude et de hauteur mesurées et relevées sur la représentation numérisée et on en calcule une incertitude sur l'erreur d'altitude, que l'on associe à la valeur d'altitude recalée. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante du mode de réalisation préféré du procédé de recalage d'altitude selon l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 représente un avion survolant un relief, - la figure 2 est un organigramme des étapes du procédé de l'invention et - la figure 3 représente une trajectoire de l'avion sur une carte d'un modèle numérique de terrain. -5- Un avion 1 survolant un relief 2 comporte un altimètre 3, une radiosonde 4, une centrale inertielle 5 et un modèle numérique de terrain 6 pour le relief 2 survolé. L'altimètre 3 fournit l'altitude Za de l'avion 1 par rapport à un niveau de référence, ici celui de la mer, tandis que la radio-sonde 4 fournit la hauteur Ha séparant l'avion 1 du relief 2. La centrale inertielle 5 fournit la position horizontale de l'avion 1 et donc sa trajectoire. Dans l'avion 1, une mémoire 7 d'un calculateur 8 mettant en oeuvre le procédé contient une valeur de seuil SE. Le procédé est mis en oeuvre au moyen des étapes suivantes. Dans une étape 10, on procède à un maillage horizontal du modèle numérique 6 et, dans une étape 11, on associe à chaque maille 21 une altitude moyenne de référence ZOs du relief et un écart-type de référence Es représentatif des variations d'altitude Zs du relief 2 dans la maille 21 considérée. Dans cet exemple, les mailles 21 sont de grandes dimensions, voisines de cinq minutes d'angle en longitude et latitude. Dans une étape 12, on compare la trajectoire 22 fournie par la centrale 5 au modèle numérique 6 maillé et on la fractionne en segments 23-29 intérieurs aux mailles 21 survolées. Dans une étape 13, pour chaque segment 23-29, on retranche, tout au long du segment 23-29 considéré, la hauteur Ha de l'avion 1, fournie par la radio-sonde 4, à son altitude Za correspondante provenant de l'altimètre 3, pour déterminer une suite d'altitudes calculées Zc du relief 2. -6- A partir de cette suite d'altitudes calculées Zc du relief 2, on détermine, dans une étape 14, un écart-type Ec du profil du relief calculé Zc et on le compare, dans une étape 15, à l'écart-type de référence Es de la maille 21 considérée, pour calculer leur différence DE = Ec - Es. La valeur de seuil SE de la mémoire 7 est retranchée de la différence DE dans une étape 16, et, si, dans une étape 17, la différence DE est inférieure à la valeur de seuil SE 7, c'est-à-dire si les écarts-type Ec et Es sont compatibles, on détermine, dans une étape 18, l'altitude moyenne ZOc du profil du relief calculé Zc et on la retranche, dans une étape 19, de l'altitude moyenne de référence ZOs, fournie par le modèle numérique 6 pour la maille 21 considérée, afin de déterminer une valeur de recalage DZ de l'altitude Za fournie par l'altimètre 3, devenant Z'a après recalage. En cas de réponse négative à l'étape 17, on repasse (ligne en pointillés) à l'étape 12 pour le segment 23-29 suivant. De même, la détermination d'une valeur DZ fait repasser à l'étape 12. Il peut être prévu, avant l'étape , de comparer les écarts-type Ec et Es à une valeur de seuil haut SH et de ne poursuivre les étapes pour effectuer le recalage que si chacun des écarts-type Ec et Es est inférieur à la valeur SH. On s'assure ainsi, avant d'effectuer un recalage DZ d'altitude que le relief 2 n'est pas trop accidenté et donc que son altitude moyenne ZOs ne diffère pas trop de l'altitude moyenne calculée ZOc, c'est-à-dire que le recalage DZ n'est pas entaché d'une erreur excessive. Il peut encore être prévu de procéder à une estimation des incertitudes sur les valeurs d'altitude Za et de hauteur Ha mesurées, connaissant la précision de -7 l'altimètre 3 et de la radio- sonde 4, et de l'incertitude de la centrale 5 et du modèle numérique 6. Un filtre de Kalman disposant des valeurs fournies ci- dessus, avec leurs incertitudes, peut alors en calculer une incertitude (IDZ) sur l'erreur d'altitude DZ, que l'on associe à la valeur d'altitude recalée Z'a. Pour éliminer l'effet de l'incertitude de position horizontale de la trajectoire 21, il peut être prévu de ne retenir, pour la détermination du recalage DZ, que la partie de chaque segment 23-29 distante des bords des mailles 21 d'au moins une longueur prédéterminée. -8- REVENDICATIONS 1. Procédé de recalage de la valeur de l'altitude (Za) d'un aéronef fournie par un altimètre, à l'aide d'une representation numérisée tridimensionnelle du relief embarquée avec des moyens fournissant sa hauteur (Ha) par rapport à un relief survolé, dans lequel on détermine une trajectoire horizontale (22) de l'aéronef sur laquelle on compare les mesures d'altitude (Za) et de hauteur (Ha) de l'aéronef et l'altitude (Zs) du relief relevée sur la representation numérisée afin de déterminer une valeur de recalage (DZ) pour corriger l'altitude (Za) de l'altimètre, caractérisé par le fait que: on procède (10) à un maillage horizontal de la représentation numérisée et on associe (11) à chaque maille (21) une altitude moyenne de référence (ZOs) du relief et un écart-type de référence (Es) représentatif des variations d'altitude (Zs) du relief dans la maille, on fractionne (12) la trajectoire (22) en segments (23-29) intérieurs aux mailles (21) survolées, pour lesquels sur un segment (23), on retranche (13), tout au long du segment( 23), la hauteur (Ha) de l'aéronef à son altitude (Za) correspondante pour déterminer une suite d'altitudes calculées (Zc) du relief à partir de laquelle on détermine (14) un écart-type (Ec) du profil du relief calculé (Zc) et on le compare (15) à l'écart-type de référence (Es) de la maille (21) considérée et, si ces écarts-type sont compatibles, -9- on détermine (18) l'altitude moyenne (ZOc) du profil du relief calculé (Zc) et on la retranche (19) à l'altitude moyenne de référence (ZOs) pour déterminer la valeur de recalage (DZ). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on n'effectue le recalage, dans une maille (21), que si (14-15) chacun des écarts-type (Ec, Es) est inférieur à une valeur de seuil prédéterminée (SH). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel on procède à une estimation des incertitudes sur les valeurs d'altitude et de hauteur mesurées (Za, Ha) et relevées (Zc) sur la représentation numérisée et on en calcule une incertitude (IDZ) sur l'erreur d'altitude, que l'on associe à la valeur d'altitude recalée (Z'a). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel on ne retient, pour la détermination du recalage (DZ), que la partie de chaque segment (23) distante des bords des mailles (21) d'au moins une longueur prédéterminée.