Brevet FR2894356A1 — publié le 20070608

PROCEDE DE SYNTHESE D'IMAGES D'INTERVISIBILITE. Le domaine de l'invention est celui des procédés de synthèse d'une image cartographique constituée de pixels et représentant la répartition, sur un terrain survolé par un aéronef, des zones d'intervisibilité. On entend par zone d'intervisibilité la zone de portée couverte par une menace potentielle connue. La menace ayant un rayon de portée, celle-ci est une portion de sphère limitée dans sa partie inférieure par le relief du terrain dans lequel se trouve la menace. En fonction des accidents de terrain, il existe des zones qui, bien que se situant à une distance inférieure au rayon de portée, ne se trouvent pas dans la zone d'intervisibilité de la menace. Par conséquent, un aéronef sera ou ne sera pas dans la zone d'intervisibilité d'une menace, non seulement en fonction de sa position géographique mais également en fonction de son altitude. Compte-tenu de l'importance de cette information pour la sécurité d'un aéronef, la représentation des informations d'intervisibilité sur les écrans de visualisation de la planche de bord dudit aéronef doit être la plus claire et la plus ergonomique possible. La représentation des zones d'intervisibilité par des procédés de synthèse d'images cartographiques est donc un problème important et délicat. Historiquement, les premières représentations des zones d'intervisibilité ont été réalisées par la technique dite de lancer de rayons . Le brevet américain US 5086396 est représentatif de cette technique. Des rayons sont lancés à partir de la position de la menace considérée jusqu'à, soit un obstacle limitant la portée effective de la menace, soit la limite de la portée théorique en cas d'absence d'obstacle. Le résultat est visible sur la figure 6 dudit brevet américain. La zone d'intervisibilité correspond à la zone couverte par les rayons. La portée théorique de la menace est indiquée par une ligne généralement circulaire 23A. Dans une option préférentielle, au niveau de la revendication 7, ledit brevet américain propose d'affecter une couleur différente à chaque famille de rayons représentant un type de menace différente, afin sans doute de permettre au pilote de distinguer entre les différents types de menace. Ce grillage de rayons lancés à partir de la menace est surajouté à la coloration de la carte affichée. Cet art antérieur présente plusieurs inconvénients. Ainsi, certaines informations sont perdues dans les parties de la carte recouvertes par des rayons, comme l'information d'ombrage représentant le relief du terrain. Pour les parties de la carte qui sont dans les zones d'intervisibilité de plusieurs menaces, éventuellement de type différent, la lecture des informations véhiculées par la carte sous l'entrelacement des rayons devient malaisé voire impossible pour le pilote de l'aéronef. Par ailleurs, la zone de portée n'est indiquée que par sa limite ce qui ne permet pas toujours au pilote de bien la visualiser dans sa totalité. Le demandeur de la présente demande a proposé des améliorations significatives à la technique du lancer de rayons . Dans une première demande de brevet N 01 08669, il a été ainsi proposé un procédé qui s'applique tout particulièrement aux représentations cartographiques dites en 2D5. Une représentation cartographique en 2D5 est une représentation cartographique bidimensionnelle classique en vue de dessus dans laquelle l'information de relief a été représentée sous forme d'ombrage. Le principe proposé est de diminuer, tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur, en utilisant des couleurs unies, couvrant uniformément les différentes parties de la zone d'intervisiblité considérée, par opposition aux couleurs texturées du type grillage de l'art antérieur, recouvrant partiellement la zone considérée, permettant ainsi de ne pas perdre certaines des informations véhiculées par la carte affichée, et notamment l'information d'ombrage représentative du relief du terrain. On associe alors à chaque type de zone une couleur différente. A titre d'exemple, la figure 1 représente, sur un terrain T, les zones d'intervisibilité Z dues à une menace M à une première altitude H de l'aéronef et la figure 2 les zones d'intervisibilité dues à la même menace M à une seconde altitude H+ supérieure à la première altitude H. Sur ces vues, les ombrages du relief sont symbolisés par des traits hachurés. Bien entendu, dans le cas d'une présentation réelle, les ombrages sont représentées en couleur sombre. La répartition des zones est la suivante : • une première zone Z3 représente la zone qui est située dans la limite de portée de la menace M mais en dehors de la zone d'intervisibilité. Elle a une première couleur représentée par des pointillés sur les figures ; • une seconde zone Z2 représente la zone d'intervisibilité dépendant de l'altitude. Elle a une seconde couleur représentée par des tirets horizontaux. L'étendue de cette zone dépend de l'altitude de l'aéronef. Plus l'altitude de l'aéronef est élevée, plus l'étendue de la seconde zone augmente au détriment de la première zone comme on le voit en comparant les figures 1 et 2 ; • enfin une troisième zone Z1 représente la zone d'intervisibilité ne dépendant pas de l'altitude, c'est-à-dire la zone dans laquelle l'aéronef est toujours à vue. Elle a une troisième couleur représentée par des rayures horizontales. Elle ne change pas sur les figures 1 et 2. Cependant, ce procédé présente encore certains inconvénients. Par exemple, lorsque l'aéronef se situe dans la seconde zone Z2 située dans la limite de portée de la menace mais en dehors de la zone d'intervisibilité, le pilote ne connaît pas clairement la marge d'altitude restant avant que l'aéronef ne pénètre dans la zone d'intervisibilité. De la même façon, il lui est assez difficile de définir la trajectoire à accomplir pour rester constamment à l'abri, en-dehors ou en dessous de la zone d'intervisibilité. Dans le cas de représentations tridimensionnelles du terrain, il est également possible de représenter la zone d'intervisibilité sous la forme d'une surface sphérique semi-transparente représentant les limites de la zone d'intervisibilité ou sous la forme d'une portion de ladite surface. Ainsi, dans une seconde demande française de N 02 14682, le demandeur a proposé un procédé de synthèse d'une image pour applications aéronautiques comprenant une représentation cartographique tridimensionnelle d'un terrain survolé par un aéronef, ledit terrain comportant au moins une menace potentielle, la vue du terrain étant surmontée par une nappe surfacique tridimensionnelle correspondant à la surface inférieure de la zone d'intervisibilité. Cette image donne au pilote une représentation très ergonomique de la zone d'intervisibilité et facilite le pilotage de son aéronef. Cependant, par principe même, elle ne lui fournit qu'une vue partielle de la zone d'intervisibilité. Par conséquent, ce principe est bien adapté au pilotage mais peut plus difficilement convenir à la navigation. Les procédés de synthèse d'images d'intervisibilité sont classiquement réalisés par certains blocs fonctionnels d'une fonction cartographique d'une carte dite accélérateur cartographique utilisant les données d'une base de données comportant au moins: • des données cartographiques sur le relief du terrain survolé ; • des données concernant les localisations et la portée de menaces potentielles ; • des données concernant la position de l'aéronef par rapport au terrain survolé. 20 L'objet de l'invention est de pallier ces différents inconvénients et de présenter au pilote les zones d'intervisibilité de façon plus ergonomique, permettant au pilote de savoir de façon sûre, d'une part si l'aéronef se trouve dans une zone d'intervisibilité et d'autre part, lorsque l'aéronef est hors d'une 25 zone d'intervisibilité, de connaître la marge d'altitude restant avant que l'aéronef ne pénètre dans la zone d'intervisibilité. On améliore ainsi sensiblement la sécurité du vol de l'aéronef. Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé de synthèse 30 d'une image pour applications aéronautiques, ladite image composée de pixels comprenant au moins une représentation cartographique bidimensionnelle en vue de dessus d'un terrain survolé par un aéronef, ledit terrain comportant au moins une menace potentielle, la zone d'intervisibilité, ensemble des lieux d'où l'aéronef est susceptible d'être visible par ladite 35 menace, étant représentée par au moins une couleur unie, caractérisé en ce15 que l'image comprend également une seconde représentation cartographique représentant une vue en coupe verticale du terrain survolé, ladite coupe comportant une vue en coupe de la zone d'intervisibilité. Avantageusement, la zone d'intervisibilité sur la vue en coupe est de couleur unie et la seconde représentation comporte également un symbole représentant la position de l'aéronef dans la vue en coupe. Avantageusement, dans la vue de dessus, la zone d'intervisibilité comporte trois zones complémentaires situées dans la zone de portée de la menace, une première zone comprenant l'ensemble des lieux où l'aéronef est constamment visible de la menace quelque soit son altitude, une seconde zone comprenant l'ensemble des lieux où l'altitude de l'aéronef le rend visible de la menace et une troisième zone comprenant l'ensemble des lieux où l'altitude de l'aéronef le rend invisible de la menace, les couleurs des trois zones étant unies et différentes. Les couleurs unies peuvent être modulées en chaque pixel par une information d'ombrage représentative du relief du terrain en ledit pixel. Avantageusement, la coupe de la seconde représentation est réalisée selon un seul plan de coupe ou selon plusieurs plans de coupe, la trajectoire de l'aéronef étant contenue dans lesdits plans de coupe. La seconde représentation peut comporter également une représentation de la trajectoire de l'aéronef. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non 25 limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : • La figure 1 représente une représentation cartographique comprenant une zone d'intervisibilité à une première altitude ; • La figure 2 représente une représentation cartographique comprenant la même zone d'intervisibilité à une seconde altitude 30 supérieure à la première altitude ; • La figure 3 représente une image comprenant une représentation cartographique obtenue par un procédé selon l'invention ; • La figure 4 représente les différents plans de coupe de la représentation cartographique selon l'invention ; • La figure 5 représente une variante de la représentation cartographique selon l'invention. La figure 3 représente une image cornprenant deux représentations cartographiques obtenues par un procédé selon l'invention. La première représentation est une vue de dessus d'un terrain T survolé par un aéronef, ledit terrain comportant au moins un lieu géographique où se situe une menace potentielle M. Comme sur les figures 1 et 2, les ombrages O du relief sont symbolisés par des traits hachurés. La répartition des zones est la suivante : • une première zone Z3 représente la zone qui est située dans la limite de portée de la menace mais en dehors de la zone d'intervisibilité. Elle a une première couleur représentée par des pointillés sur la figure 3 ; • une seconde zone Z2 représente la zone d'intervisibilité dépendant de l'altitude. Elle a une seconde couleur représentée par des tirets horizontaux. L'étendue de la première et de la seconde zone dépend de l'altitude de l'aéronef. Plus l'altitude dudit aéronef est élevée, plus l'étendue de la seconde zone augmente au détriment de la première zone ; • enfin une troisième zone Z1 représente la zone d'intervisibilité ne dépendant pas de l'altitude, c'est-à-dire la zone dans laquelle l'aéronef est toujours à vue. Elle a une troisième couleur représentée par des rayures horizontales. La seconde représentation est une vue en coupe verticale du terrain survolé. Elle comprend : • une vue en coupe Tc du terrain. Cette vue en coupe peut être de couleur unie. Elle peut également comporter des strates de couleur différente permettant de délimiter les niveaux d'altitude. • une vue en coupe Z4 de la zone d'intervisibilité. Pour des raisons de clarté de représentation, il est préférable que, dans cette vue, la zone d'intervisibilité soit de couleur unie. 35 Cette couleur peut être choisie identique à celle de la troisième zone Z3 de la vue ce dessus. Le ciel C est représentée d'une couleur unie bleue sur cette coupe. Grâce à cette vue en coupe, le pilote détermine immédiatement la marge d'altitude lui permettant soit de sortir de la zone d'intervisibilité soit de ne pas y pénétrer, information que la vue de dessus ne permet pas de déterminer. La vue en coupe peut également comporter un symbole A représentant la position de l'aéronef dans la vue en coupe. Cette vue en coupe peut être représentée selon différents plans de coupe comme illustré en figure 4 où la trace des différents plans de coupe est représentée en traits pointillés gras. La vue en coupe peut être réalisée selon un seul plan de coupe P2 passant par la menace, soit selon un seul plan de coupe P1 situé en dehors de cette menace. Elle peut être également réalisée selon plusieurs plans de coupe P3 dans lesquels la trajectoire peut être contenue. Dans ce cas, la vue en coupe et la vue de dessus peuvent également contenir une représentation graphique Tv de la trajectoire comme illustré en figure 5 qui représente une vue en coupe dans laquelle la trajectoire Tv est représentée. Sur la figure 3, la vue en coupe est accolée sur le côté gauche de la vue de dessus. Bien entendu, d'autres dispositions sont possibles. Elles sont déterminées essentiellement par la taille de l'écran sur lequel est affiché l'image et des considérations ergonomiques comme la facilité d'exploitation de l'information par le pilote selon la disposition de l'écran d'affichage dans le cockpit. Le procédé peut être utilisé en conditions de vol réelles pour éviter de mettre l'aéronef dans la zone de visibilité d'une menace. Il peut également être utilisé pour des simulations de préparation de mission. Le pilote détermine ainsi au sol la meilleure trajectoire lui permettant d'échapper aux menaces éventuelles au cours du vol réel. Cette dernière disposition est particulièrement intéressante pour les préparations de mission de pénétration à basse altitude réalisées soit par des avions soit par des hélicoptères. Le procédé de synthèse selon l'invention nécessite des moyens qui sont habituellement disponibles sur les systèmes d'avionique et d'hélivionique des aéronefs modernes. En vol, le système complet permettant l'affichage de l'image selon 5 l'invention comprend : • Un ou plusieurs interfaces Homme-Machine de type postes de commande permettant au pilote de sélectionner les informations qui lui sont nécessaires. Par exemple, le pilote peut souhaiter une représentation cartographique du terrain et 10 de la zone d'intervisibilité différente de celle liée à la position réelle de l'aéronef. • Des moyens de localisation géographique de l'aéronef dans l'espace comprenant : • Des senseurs (centrale inertielle, système de localisation 15 par satellite de type GPS (Global Positioning system ), ...) ; • Des capteurs ( sondes anémo-barométriques, capteurs gyroscopiques, accéléromètres,...) • Une unité de navigation assurant le traitement des données 20 issues des chaînes de senseurs et de capteurs et permettant de déterminer la position géographique, l'altitude et l'attitude de l'aéronef. • Une unité de génération d'une image cartographique de synthèse comportant l'image du terrain et, au moins, l'image de 25 la zone d'intervisibilité selon l'un des modes de présentation selon l'invention. Ladite unité comprend : • Une base de données cartographiques comprenant au moins les informations de relief du terrain ainsi que la nature et le positionnement des différentes menaces 30 potentielles. • Une unité de traitement permettant, en fonction des données issues de l'unité de traitement ainsi que des informations fournies par le pilote de générer l'image du terrain et de la zone d'intervisibilité. • Au moins, un dispositif de visualisation disposé sur la planche de bord de type MFD (Multi Function Display) permettant la représentation en temps réel de l'image du terrain et de la zone d'intervisibilité. • Des liaisons électroniques relient les différentes unités du système complet. La transmission des différentes informations se fait par bus de données selon des standards propres à l'aéronautique.10 REVENDICATIONS 1. Procédé de synthèse d'une image pour applications aéronautiques, ladite image composée de pixels comprenant au moins une représentation cartographique bidimensionnelle en vue de dessus d'un terrain (T) survolé par un aéronef, ledit terrain comportant au moins une menace potentielle (M), la zone d'intervisibilité (Z1, Z2, Z3), ensemble des lieux d'où l'aéronef est susceptible d'être visible et à portée de ladite menace, étant représentée par au moins une couleur unie, caractérisé en ce que l'image comprend également une seconde représentation représentant une vue en coupe verticale (Tc) du terrain survolé, ladite seconde représentation comportant une vue en coupe (Z4) de la zone d'intervisibilité. 2. Procédé de synthèse selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone d'intervisibilité sur la vue en coupe est de couleur unie. 3. Procédé de synthèse selon la revendication 1, caractérisé en ce 20 que la seconde représentation comporte également un symbole (A) représentant la position de l'aéronef dans la vue en coupe. 4. Procédé de synthèse selon la revendication 1, caractérisé en ce que, sur la vue de dessus, la zone d'intervisibilité comporte trois zones 25 complémentaires situées dans la zone de portée de la menace, une première zone (Z1) comprenant l'ensemble des lieux où l'aéronef est constamment visible de la menace quelque soit son altitude, une seconde zone (Z2) comprenant l'ensemble des lieux où l'altitude de l'aéronef le rend visible de la menace et une troisième zone (Z3) comprenant l'ensemble des lieux où 30 l'altitude de l'aéronef le rend invisible de la menace, les couleurs des trois zones étant unies et différentes. 5. Procédé de synthèse selon l'une des revendications 1 ou 4, caractérisé en ce que, sur la vue de dessus, les couleurs unies peuvent êtremodulées en chaque pixel par une information d'ombrage (0) représentative du relief du terrain en ledit pixel. 6. Procédé de synthèse selon la revendication 1, caractérisé en ce 5 que la coupe de la seconde représentation est réalisée selon un seul plan de coupe (P1, P2). 7. Procédé de synthèse selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coupe de la seconde représentation est réalisée selon plusieurs plans 10 de coupe (P3), la trajectoire de l'aéronef étant contenue dans lesdits plans de coupe. 8. Procédé de synthèse selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde représentation comporte également une représentation (Tc) 15 de la trajectoire de l'aéronef.