Brevet FR2876789A1 — publié le 20060421

PROCEDE DE POSITIONNEMENT D'ORDRES A EXECUTION DIFFEREE DANS UNE TRAJECTOIRE DE VOL D'UN AERONEF L'invention concerne l'aide à la navigation d'un aéronef et plus particulièrement la gestion de la trajectoire de vol à bord. On rappelle qu'un aéronef est équipé d'un système d'aide à la navigation. Celui-ci échange des informations diverses avec le sol et avec d'autres équipements de l'aéronef. Il communique avec l'équipage de l'aéronef par l'intermédiaire d'interfaces homme-machine. Le système d'aide à la navigation assiste l'équipage dans la programmation du plan de vol avant décollage et dans le suivi de la trajectoire du plan de vol depuis le décollage jusqu'à l'atterrissage. Son assistance dans la programmation du plan de vol consiste d'une part à tra,er dans les plans horizontal et vertical, un squelette de trajectoire formé d'une succession de points de passage ( waypoints en anglais) associés à diverses consignes de vol telles que d'altitude, de vitesse, de cap ou autres et d'autre part à calculer, également dans les plans horizontal et vertical, la trajectoire que devra suivre l'aéronef pour remplir sa mission. Lors de la préparation de la programmation du plan de \roi, l'équipage entre dans le système d'aide à la navigation, d'une manière explicite ou implicite, les coordonnées géographiques des points de passage et les consignes de vol qui leur sont associées, et obtient du système d'aide à la navigation un squelette de trajectoire et une trajectoire de vol. La trajectoire est construite à partir d'un chaînage de segments reliant deux à deux les points de passage depuis le point de départ jusqu'au point de destination et d'arcs de cercle assurant les transitions de cap entre segments au niveau des points de passage. Le squelette de trajectoire et la trajectoire sont affichés sur un écran de navigation pour permettre à l'équipage de vérifier leur pertinence. Avant le décollage ou pendant le vol, l'autorité de contrôle aérien ou ATC (acronyme de l'expression anglo-saxonne Air Traffic Control ) envoie à l'équipage des ordres d'exécution de consignes ( clearance en anglais), via le système d'aide à la navigation. Il s'agit de confirmations des consignes prévues dans le plan de vol ou de changements de consignes. Certains de ces ordres n'ont pas d'impact sur la trajectoire de vol, comme par exemple un ordre concernant un changement de fréquence de communication. D'autres nécessitent de modifier la trajectoire de vol; parmi ceux-ci, on distingue les ordres à exécution immédiate et les ordre:; à exécution différée. Lorsqu'un ordre à exécution immédiate est reçu par le système d'aide à la navigation, celui-ci modifie le plan de vol conformément à cet ordre et recalcule aussitôt la nouvelle trajectoire de vol modifiée, la communique à l'équipage et à l'ATC, et envoie au dispositif de guidage de l'aéronef, la consigne associée à l'ordre. Un ordre à exécution différée comporte une condition; lorsque la 10 condition est remplie, la consigne doit alors être exécutée. Lorsqu'un ordre à exécution différée est reçu par le système d'aide à la navigation, celui-ci surveille le déclenchement de la condition et dès que la condition est remplie, il traite l'ordre comme un ordre immédiat: il modifie le plan de vol conformément à cet ordre, recalcule la nouvelle trajectoire de vol, la communique à l'équipage et à l'ATC, et transmet la consigne au dispositif de guidage. Mais il n'y a pas d'anticipation: ni l'ATC ni l'équipage ne connaissent la nouvelle trajectoire de vol tant qu'elle n'est pas opérationnelle. Le but de l'invention est de pallier cet inconvénient. Le principe de l'invention est d'estimer où la condition sera remplie et de calculer de manière anticipée, la nouvelle trajectoire de vol modifiée par l'ordre. Pour atteindre ce but, l'invention propose un procédé d'aide à la navigation d'un aéronef comportant une étape de positionnement d'un ordre d'exécution dans un plan de vol puis dans une trajectoire de vol, principalement caractérisé en ce que lorsque l'ordre est à exécution différée, c'est-à-dire comporte une condition, et en ce que le procédé comporte les étapes consistant de manière anticipée à : estimer la position de l'aéronef lorsque la condition associée à l'ordre sera remplie, cette position étant désignée position d'ancrage, modifier le plan de vol à partir de la position d'ancrage conformément à l'ordre, calculer une nouvelle trajectoire de vol à partir du plan de eol modifié. L'insertion dans la trajectoire de vol de la position estimée de l'aéronef quand la condition est remplie, permet de concevoir une trajectoire de vol complète incluant toutes les informations utiles que l'aéronef a reçues. Selon une caractéristique de l'invention, l'ordre provenant d'une autorité de contrôle aérien, il comprend en outre une étape consistant à communiquer la nouvelle trajectoire de vol à l'autorité de contrôle aérien. Selon une autre caractéristique de l'invention, les étapes d'estimation de position, de modification du plan de vol et de calcul d'une nouvelle trajectoire sont réitérées périodiquement et/ou sur événement. L'invention a aussi pour objet un système d'aide à la navigation d'un aéronef relié à une interface de communication et équipé d'un moniteur de condition, d'un positionneur d'ordre et d'un dispositif de calcul de trajectoire, caractérisé en ce que le positionneur est apte à estimer de manière anticipée, un plan de vol modifié à partir d'un ordre à exécution différée, envoyé par le moniteur de condition et à transmettre au dispositif de calcul de trajectoire le plan de vol modifié en vue de calculer une trajectoire modifiée. De préférence, le dispositif de calcul de trajectoire est apte à transmettre à l'interface de communication la trajectoire modifiée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente un diagramme illustrant la gestion d'un ordre 25 sans impact sur la trajectoire de vol, la figure 2 représente un diagramme illustrant la gestion d'un ordre à exécution immédiate ayant un impact sur la trajectoire de vol, la figure 3 représente un diagramme illustrant la gestion d'un ordre à exécution différée ayant un impact sur la trajectoire de vol, avant que 30 la condition ne soit remplie, la figure 4 représente schématiquement une trajectoire de vol de référence et une trajectoire de vol modifiée, à partir d'une position d'ancrage, la figure 5 représente un diagramme illustrant la gestion d'un ordre à exécution différée ayant un impact sur la trajectoire de vol, lorsque la condition est remplie, la figure 6 représente schématiquement un système d'aide à la navigation comportant des moyens de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. On va détailler la gestion d'un ordre à bord. Dans le cas d'un ordre à exécution immédiate, celui-ci est envoyé du sol à bord à travers par exemple une liaison numérique telle que la liaison C/P-DLC (acronyme de l'expression anglo-saxonne Controler/Pilot - Data Link Communication ). A bord, il est tout d'abord traité par une interface de communication; l'ordre est alors transmis à un interprétateur des ordres qui analyse le type de l'ordre. II s'agit par exemple d'un ordre avec ou sans impact sur la trajectoire de vol, et parmi les ordres avec impact sur la trajectoire, il s'agit d'un ordre à exécution immédiate ou différée. Lorsqu'il s'agit d'un ordre sans impact sur la trajectoire de vol (par exemple un changement de fréquence radio), celui-ci est exécuté et un avis d'exécution est renvoyé au sol par l'interpréteur via l'interface de communication et la liaison numérique. Ce cas est illustré sur le diagramme de la figure 1. Lorsqu'il s'agit d'un ordre à exécution immédiate, l'interpréteur transmet de manière connue l'ordre à un positionneur qui calcule le plan de vol modifié par cet ordre. Sur action explicite de l'équipage, ce plan de vol modifié devient le plan de vol de référence; ce dernier est transmis au dispositif de calcul de trajectoire qui calcule la nouvelle trajectoire à partir du plan de vol modifié. Cette nouvelle trajectoire devient la trajectoire de référence qui est transmise au dispositif de guidage de l'aéronef et à l'interface de communication à destination de l'ATC; cette trajectoire est aussi transmise à l'équipage. Ce cas est illustré sur le diagramme de la figure 2. Lorsqu'il s'agit d'un ordre à exécution différée, comme par 30 exemple AT FL 100 PROCEED DIRECT TO AGN qui signifie que lorsque la condition sur l'altitude de 10 000 pieds standard est atteinte par l'aéronef, la consigne est direct vers Agen , l'interpréteur transmet l'ordre à un moniteur de condition. Le moniteur d'une part surveille le déclenchement de la condition, en l'occurrence surveille l'altitude de l'aéronef jusqu'à ce que les 10 000 pieds soient atteints. D'autre part selon l'invention, il demande au positionneur d'estimer le plan de vol modifié par cet ordre, c'est-à-dire d'estimer la position de l'aéronef lors du déclenchement de l'ordre, désignée position d'ancrage, en l'occurrence la position de l'aéronef lorsqu'il aura atteint 10 000 pieds, et de mettre à jour les consignes modifiées en fonction de l'ordre à partir de cette position d'ancrage. Le positionneur estime ainsi de manière anticipée un nouveau plan de vol. Ce nouveau plan de vol ou plan de vol modifié, est transmis au dispositif de calcul de la trajectoire en vue du calcul de la trajectoire modifiée correspondante. Cette estimation de trajectoire modifiée, illustrée figure 4, est envoyée à I'ATC et à l'équipage comme précédemment. Ce cas est illustré sur le diagramme de la figure 3. De préférence, les étapes d'estimation du nouveau plan de vol, de calcul de la nouvelle trajectoire et de transmission à l'ATC et l'équipage, sont réitérées périodiquement et/ou sur événement (rafales de vent, ...). Dès que la condition est remplie, en l'occurrence dès que l'altitude des 10 000 pieds est atteinte, le moniteur de condition demande au positionneur une mise à jour du plan de vol modifié puis le positionneur demande au dispositif de calcul de trajectoire, la mise à jour de la trajectoire modifiée. Cette trajectoire modifiée est activée en trajectoire de référence par le dispositif de calcul de trajectoire éventuellement sur action explicite de l'équipage; cette trajectoire de référence est transmise au dispositif de guidage de l'aéronef et à l'interface de communication à destination de I'ATC. Ce cas est illustré sur le diagramme de la figure 5. Lorsque la condition n'est jamais remplie, la trajectoire de référence reste valable et n'est pas remplacée par la trajectoire modifiée. On a pris comme exemple de condition, une condition d'altitude. Il existe aussi actuellement des conditions de position et de temps. La condition de position connue sous l'expression marqueur d'altitude, revient à vérifier que la trajectoire passe bien par la position indiquée et à utiliser cette position comme position d'ancrage de la consigne. La condition de temps connue sous l'expression marqueur de temps, revient à estimer le point de passage de l'aéronef au temps indiqué. Ce point de passage est utilisé comme position d'ancrage. D'autres conditions peuvent être introduites concernant par 5 exemple: la position par rapport à un ou plusieurs points appartenant ou non à la trajectoire de vol, - le cap de l'aéronef, - la vitesse de l'aéronef, - le carburant restant, - une information météo prévue (vent, température, pression) - la distance relative à un autre mobile. Comme pour les conditions connues, la position où la condition est remplie est la position d'ancrage. Le système 10 d'aide à la navigation représenté figure 6 est relié à l'interface de communication sol-bord (ou bord-ATC) et est pourvu de l'interpréteur 1 des ordres, du moniteur 2 de condition, du positionneur d'ordres 3 et du dispositif 4 de calcul de la trajectoire. Selon l'invention, le positionneur 3 est apte à estimer de manière anticipée, un plan de vol modifié à partir d'un ordre à exécution différée envoyé par le moniteur 2 de condition, et à transmettre au dispositif 4 de calcul de trajectoire le plan de vol modifié, en vue de calculer une trajectoire modifiée. Le dispositif 4 de calcul de trajectoire est apte à transmettre à l'interface de communication la trajectoire modifiée en vue de la communiquer à I'ATC et à une interface homme-machine en vue de la communiquer à l'équipage. REVENDICATIONS 1. Procédé d'aide à la navigation d'un aéronef comportant une étape de positionnement d'un ordre d'exécution dans un plan de vol puis dans une trajectoire de vol, caractérisé en ce que lorsque l'ordre étant à exécution différée, c'est-à-dire comportant une condition, il comporte les étapes consistant de manière anticipée à : estimer la position de l'aéronef lorsque la condition associée à l'ordre sera remplie, cette position étant désignée position d'ancrage, modifier le plan de vol à partir de la position d'ancrage conformément à l'ordre, calculer une nouvelle trajectoire de vol à partir du plan de vol modifié. 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'ordre provenant d'une autorité de contrôle aérien, il comprend en outre une étape consistant à communiquer de manière anticipée la nouvelle trajectoire de vol à l'autorité de contrôle aérien. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les étapes d'estimation de position, de modification du plan de vol et de calcul d'une nouvelle trajectoire sont réitérées périodiquement et/ou sur événement. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la condition de l'ordre porte sur des paramètres tais que la position de l'avion, ou l'altitude de l'avion, ou le temps, ou une positon par rapport à un ou plusieurs points appartenant ou non à la trajectoire de vol, ou le cap de l'aéronef, ou la vitesse de l'aéronef, ou le carburant restant, ou le vent, ou la température à l'entrée des moteurs, ou la pression atmosphérique, ou la distance relative à un autre mobile. 5. Système (10) d'aide à la navigation d'un aéronef relié à une interface de communication et équipé d'un moniteur (2) de condition, d'un positionneur d'ordre (3) et d'un dispositif (4) de calcul de trajectoire, caractérisé en ce que le positionneur (3) est apte à estimer de manière anticipée, un plan de vol modifié à partir d'un ordre à exécution différée envoyé par le moniteur (2) de condition et à transmettre au dispositif (4) de calcul de trajectoire le plan de vol modifié en vue de calculer une trajectoire modifiée. 6. Système (10) d'aide à la navigation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif (4) de calcul de trajectoire est apte à transmettre à l'interface de communication la trajectoire modifiée. 7. Système (10) d'aide à la navigation selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le moniteur (2) de condition est apte à demander au positionneur (3) la mise à jour du plan de vol modifié, et en ce que le positionneur (3) est apte à demander au dispositif (4) de calcul de trajectoire la mise à jour de la trajectoire modifiée. 8. Système (10) d'aide à la navigation selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il est relié à un dispositif de guidage, et en ce que le dispositif (4) de calcul de trajectoire est apte à activer la trajectoire modifiée en trajectoire de référence et à la transmettre au dispositif de guidage. 9. Système (10) d'aide à la navigation selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il communique avec l'équipage de l'aéronef au moyen d'une interface homme-machine, et en ce que le dispositif (4) de calcul de trajectoire est commandé par l'équipage pour activer la trajectoire modifiée en trajectoire de référence et la transmettre au dispositif de guidage.