Brevet FR2781199A1 — publié le 20000121

La présente invention concerne un procédé d'assistance au pilotage en vol selon lequel on avertit le pilote des obstacles. Dans les procédés connus d'assistance au pilotage en vol, l'avertissement des obstacles se fait sur un disposi- tif d'affichage de navigation, selon une représentation en deux dimensions (par exemple une ligne constituant un obsta- cle); l'obstacle n'apparaît pas alors comme zone d'alerte qui recouvre une surface. Cela peut gêner la reconnaissance en temps réel d'un obstacle ou ne pas le rendre visible. De telles situations peuvent aboutir à des accidents. La présente invention a pour but de développer un procédé d'assistance au pilotage en vol, reconnaissant des zones d'alertes en couvrant des surfaces pour favoriser la reconnaissance en temps réel d'un obstacle et empêcher qu'il ne soit pas vu, afin d'éviter ainsi des accidents. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé par les étapes suivantes: - saisie des valeurs d'éloignement liées à une direction comme données brutes par une installation de saisie, - saisie de données supplémentaires relatives à la position en vol de l'avion, - calcul d'une position non équivoque dans l'espace pour les données d'éloignement, pour obtenir des valeurs de mesure liées au sol et qui n'existent pas dans l'espace sous une forme à répartition régulière, calcul d'un réseau de forme régulière par interpolation à partir des valeurs de mesure liées au terrain (sol), - mise en mémoire des coordonnées du réseau calculées et, - présentation en perspective sur un système d'affichage d'un réseau d'obstacles formé des coordonnées calculées de ré- seau. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - une étape de représentation en perspective du réseau d'obstacles formé de coordonnées de réseau mémorisées et calculées, si aucune donnée actuelle ne peut être saisie, - le réseau calculé est solidaire de l'espace, - pour la représentation en perspective, les mailles du ré- seau sont représentées comme mailles rectangulaires, - on compare de nouvelles coordonnées du réseau calculées par interpolation à partir de nouvelles valeurs de mesure liées au terrain, et des coordonnées du réseau calculées et mémo- risées, - on modifie des coordonnées du réseau mémorisées, si dans la plage d'influence d'un point de réseau déjà calculé, on saisit de nouveaux obstacles qui sont plus haut que ceux calculés jusqu'alors et, - on adapte le réseau d'obstacles à l'emplacement concerné sur la nouvelle valeur maximale, - on sélectionne librement la position verticale du réseau d'obstacles au-dessus de la topographie saisie et on peut la modifier pour créer une distance de sécurité entre le réseau d'obstacles et la topographie, - on modifie la position verticale du réseau d'obstacles au- dessus de la topographie saisie en fonction de la portée de vue ou de manière couplée à la hauteur de décision, - l'installation de saisie est un radar ou un capteur laser, - en représentant le réseau d'obstacles, on utilise une hau- teur de réseau ou d'obstacles en relation avec l'avion et le vecteur de vol de l'avion avec un codage en couleur, - pour représenter le réseau d'obstacles, on effectue une distinction par les couleurs entre les points de réseau sous la position actuelle de l'avion et ceux qui se trou- vent au-dessus ou à la même hauteur, - en représentant le réseau d'obstacles, on distingue une zone transitoire en couleur pour les points qui se trouvent juste en dessous de la position de l'avion, - la zone transitoire comprend 20 m en dessous de la position de l'avion - une représentation sélective des différentes cellules du réseau d'obstacles représente ce réseau, - pour représenter le réseau d'obstacles, on ne représente que les points du réseau qui se situent en dessous de la position actuelle de l'avion, si l'angle de vue vertical entre la position des yeux et le point du réseau est supé- rieur à une valeur prédéterminée, - la valeur prédéterminée de l'angle de vue vertical est de , - les points du réseau dont la couleur se situe dans une plage de points de réseau juste en dessous de la position de l'avion ou dans la zone des points au-dessus de la posi- tion actuelle de l'avion, sont toujours représentés indé- pendamment de l'angle de vue relatif, - le point des yeux est choisi de manière quelconque en fonc- tion des données sélectionnées pour le réseau d'obstacles, - le point des yeux est couplé sur la position de l'avion, - le réseau d'obstacles est utilisé seul pour la représenta- tion ou en combinaison avec d'autres images de capteur. La représentation en perspective est une solu- tion très proche de la perception de l'environnement lors- qu'on regarde à partir de l'avion et elle crée un procédé très intuitif et facile à interpréter. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés, dans lesquels: - les figures la et lb montrent une façon de détecter des données relatives à un obstacle en vue de côté et en vue de dessus, - la figure 2 est un schéma servant à expliquer le calcul d'un point du réseau, - la figure 3 montre des zones de représentation pour le ré- seau d'obstacles, - la figure 4 est une image d'obstacle, codée correspondant à l'image d'un capteur. Le procédé selon l'invention pour l'assistance au pilotage en vol exploite les informations recueillies par les capteurs embarqués dans l'avion en fonction de la topographie du terrain environnant sur un calculateur d'assistance au pi- lotage et les représente sous la forme d'un réseau en pers- pective (obstacles) sur l'écran d'affichage pour le pilote. Ainsi, le pilote dispose d'une symbolique d'obstacle notamment pour l'approche et le départ. Cette sym- bolique doit permettre au pilote, à l'intérieur de la cou- lisse des obstacles, d'identifier à temps les obstacles et de les éviter. Comme en vol à très basse altitude, tout objet même le sol constitue un obstacle pour un hélicoptère, on a sélectionné comme symbolique pour les obstacles, un réseau d'obstacles. Ce réseau d'obstacles est déterminé par exemple10 en temps réel à partir des informations fournies par un radar ou un capteur laser pour être représenté sur l'écran d'affichage sous la forme de mailles rectangulaires. La forme d'une maille rectangulaire a été choisie de manière préféren- tielle pour permettre une meilleure orientation pour un vol en trajectoire courbe par rapport à une maille carrée. La couleur du réseau dépend de la hauteur du réseau (obstacles; ou hauteur des obstacles) en relation avec l'altitude de l'hélicoptère ainsi que du vecteur de vol de l'hélicoptère. Les points du réseau qui dépassent la position actuelle de l'hélicoptère sont affichés en rouge. Tous les points res- tants du réseau sont affichés avec une teinte de couleur verte. Cette distinction par couleurs des obstacles critiques et non critiques facilite le travail du pilote pour la sélec- tion de sa trajectoire. La hauteur du réseau d'obstacles au dessus des obstacles correspond à la hauteur de décision ré- glée. Ainsi, il subsiste un intervalle de sécurité entre les obstacles et le réseau d'obstacles, cette distance étant li- brement choisie par le pilote. Dans le calcul du réseau d'obstacles (remontée avant un obstacle), on intègre la di- rection de vol et la vitesse de vol. Pour des vols à faible altitude, pour le réseau d'obstacles, on élimine les lignes du réseau à grande distance de l'hélicoptère au profit d'une meilleure visibilité. Les points du réseau représentés en rouge (obstacles) restent maintenus indépendamment de l'éloignement. La description concernera tout d'abord la saisie des données brutes en se référant aux figures la et lb. Pour un avertissement actuel des obstacles, il faut disposer des données brutes des valeurs d'éloignement liées à une direc- tion, représentant une image de la topographie entourant l'avion. Les valeurs d'éloignement sont obtenues par exemple à l'aide d'un radar ou d'un capteur laser 1 équipant l'avion 2. Ce radar ou capteur laser 1 présente une certaine zone de saisie azimutale 3. Si les valeurs directionnelles existent par rapport à l'avion 2, il faut des données supplémentaires concernant la position de l'avion (angle de giration, de bas- culement et de roulis) permettant pour les données d'éloignement, de calculer une position non équivoque dans l'espace, c'est-à-dire de manière solidaire par rapport au sol. Le calcul du réseau d'obstacle se fait comme cela est représenté à la figure 2. A partir des valeurs de mesure liées au terrain ou des points de mesure du capteur portant la référence (x) à la figure 2, et qui existent en général sous une forme irrégulière, c'est-à-dire irrégulièrement ré- partis dans l'espace, on calcule un réseau de même forme en procédant par interpolation. Les lignes du réseau prennent une direction préréglée (par exemple nord-sud et est-ouest). Le réseau est fixe dans l'espace, c'est-à-dire que l'avion 2 en poursuivant son vol, se déplace par rapport au réseau. Les coordonnées du réseau une fois calculées, sont mémorisées et disponibles au cas o l'on ne pourrait utiliser de données recueillies actuellement. On ne modifie les données mémori- sées que si dans la plage d'influence ou le domaine d'influence 4 d'un point de réseau 5, déjà calculé, qui est représenté à la figure 2, on saisit un nouvel obstacle plus haut que les valeurs constatées jusqu'alors. Dans ce cas, on adapte le réseau d'obstacles à l'endroit concerné pour la nouvelle altitude. Le réseau d'obstacles s'étale dans la direction de vol en fonction de ce que permettent la vitesse de vol et la portée du capteur 1 utilisé. La position verticale du réseau au-dessus de la topographie détectée ou saisie peut être modifiée (par exem- ple en fonction de la visibilité ou être couplée à une hau- teur de décision). On crée ainsi une " distance de sécurité " entre le réseau d'obstacles et la topographie (voir figure 3) qui permet de guider le vol jusqu'à proximité du réseau d'obstacles sans risquer dès ce moment une collision avec les obstacles. Dans la suite, on décrira la représentation sous forme d'un réseau (obstacles) en utilisant les figures 3 et 4. La représentation sous la forme d'un réseau d'obstacles est codée en couleur. Pour des raisons de simplification, la figure 4 est donnée uniquement en noir et blanc pour la re- présentation du réseau d'obstacles, tel qu'il apparaît sur l'écran d'affichage. Normalement, on distingue les couleurs pour la représentation de l'affichage entre les points du réseau des obstacles qui se trouvent sous la position actuelle de l'avion et ceux qui se trouvent au-dessus ou à la même alti- tude. Il en résulte une plage transitoire en couleur pour les points qui se trouvent juste en dessous de la position de l'avion (moins de 20 m sous l'avion). Le codage en couleur peut être choisi de manière quelconque. Dans la version pré- sentée ici, on utilise la couleur vert (les points sous la position de l'avion) et rouge (les points au-dessus de la po- sition de l'avion) avec une zone transitoire de couleur orange. La représentation des différentes cellules du ré- seau d'obstacles est conçue de manière sélective. Les points du réseau qui se trouvent en dessous de la position actuelle de l'avion ne sont représentés que si l'angle de vue vertical entre la position des yeux et un point du réseau est supé- rieur à une valeur prédéterminée (zone 1 à la figure 3). Dans l'implémentation présentée ici, cet angle est égal à 3 . Les points du réseau dont la couleur se trouve dans la zone tran- sitoire ou dans la zone des points au-dessus de la position actuelle de l'avion sont toujours représentés indépendamment d'un éventuel angle de visée (zone 2, figure 3). Le réseau d'obstacles est représenté en perspec- tive sur le système d'affichage. Le point des yeux peut se choisir de manière quelconque vis-à-vis des données mémori- sées du réseau d'obstacles; pour le pilotage en vol, il est intéressant de se coupler sur la position de l'avion. Le ré- seau d'obstacles peut s'utiliser seul ou en combinaison avec d'autres images de capteur. L'ensemble de la plage de visée du réseau " d'obstacles " est quelconque. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Procédé d'assistance au pilotage en vol selon lequel on avertit le pilote des obstacles, caractérisé par les étapes suivantes: - saisie des valeurs d'éloignement liées à une direction comme données brutes par une installation de saisie (1), - saisie de données supplémentaires relatives à la position en vol de l'avion (2), - calcul d'une position non équivoque dans l'espace pour les données d'éloignement, pour obtenir des valeurs de mesure liées au sol et qui n'existent pas dans l'espace sous une forme à répartition régulière, - calcul d'un réseau de forme régulière par interpolation à partir des valeurs de mesure liées au terrain (sol), mise en mémoire des coordonnées du réseau calculées et, - présentation en perspective sur un système d'affichage d'un réseau d'obstacles formé des coordonnées calculées de ré- seau. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par une étape de représentation en perspective du réseau d'obstacles formé de coordonnées de réseau mémorisées et cal- culées, si aucune donnée actuelle ne peut être saisie. 3 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le réseau calculé est solidaire de l'espace. 4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour la représentation en perspective, les mailles du réseau sont représentées comme mailles rectangulaires. 5 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par les étapes suivantes: - comparaison de nouvelles coordonnées du réseau calculées par interpolation à partir de nouvelles valeurs de mesure liées au terrain, et des coordonnées du réseau calculées et mémorisées, - modification des coordonnées du réseau mémorisées, si dans la plage d'influence d'un point de réseau déjà calculé, on saisit de nouveaux obstacles qui sont plus haut que ceux calculés jusqu'alors et, adaptation du réseau d'obstacles à l'emplacement concerné sur la nouvelle valeur maximale. 6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu' on sélectionne librement la position verticale du réseau d'obstacles au-dessus de la topographie saisie et on peut la modifier pour créer une distance de sécurité entre le réseau d'obstacles et la topographie. 7 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on modifie la position verticale du réseau d'obstacles au- dessus de la topographie saisie en fonction de la portée de vue ou de manière couplée à la hauteur de décision. 8 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'installation de saisie (1) est un radar ou un capteur laser. 9 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu' en représentant le réseau d'obstacles, on utilise une hauteur de réseau ou d'obstacles en relation avec l'avion (2) et le vecteur de vol de l'avion (2) avec un codage en couleur. ) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que pour représenter le réseau d'obstacles, on effectue une dis- tinction par les couleurs entre les points de réseau sous la position actuelle de l'avion (2) et ceux qui se trouvent au- dessus ou à la même hauteur. 11 ) Procédé selon les revendications 9 ou 10, caractérisé en ce qu' en représentant le réseau d'obstacles, on distingue une zone transitoire en couleur pour les points qui se trouvent juste en dessous de la position de l'avion (2). 12 ) Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la zone transitoire comprend 20 m en dessous de la position de l'avion (2). 13 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par une représentation sélective des différentes cellules du ré- seau d'obstacles pour représenter ce réseau. 14 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que pour représenter le réseau d'obstacles, on ne représente que les points du réseau qui se situent en dessous de la position actuelle de l'avion (2), si l'angle de vue vertical entre la position des yeux et le point du réseau est supérieur à une valeur prédéterminée. 15 ) Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la valeur prédéterminée de l'angle de vue vertical est de 3 . 16 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les points du réseau dont la couleur se situe dans une plage de points de réseau juste en dessous de la position de Il l'avion (2) ou dans la zone des points au-dessus de la posi- tion actuelle de l'avion (2), sont toujours représentés indé- pendamment de l'angle de vue relatif. 17 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le point des yeux est choisi de manière quelconque en fonc- tion des données sélectionnées pour le réseau d'obstacles. 18 ) Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que le point des yeux est couplé sur la position de l'avion. 19 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le réseau d'obstacles est utilisé seul pour la représentation ou en combinaison avec d'autres images de capteur. 20 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que la plage de vue représentée du réseau d'obstacles est quel- conque.