Brevet FR2888927A1 — publié le 20070126

La présente invention concerne un dispositif d'aide à la navigation au sol d'un avion sur un aéroport. Dans le cadre d'une fonction de navigation aéroportuaire (qui per-met d'afficher sur un écran du poste de pilotage d'un avion une carte d'aéroport sur laquelle est notamment indiquée la position courante de l'avion), il est nécessaire de connaître la position exacte de l'avion lorsqu'il se trouve au sol. La précision et le taux de rafraîchissement de cette position sont des paramètres déterminants pour assurer la sécurité et la crédibilité de l'information visualisée, par rapport aux repères extérieurs visibles par le pilote. Pour déterminer sa position en vol, l'avion comporte généralement un ensemble de positionnement qui est associé à un système de positionnement par satellites, de type GPS, GALILEO ou similaire. Un tel ensemble de positionnement comprend généralement une antenne qui est montée sur le toit de l'avion, ainsi qu'un récepteur qui est lié à ladite antenne et qui reçoit et traite les signaux détectés par cette dernière. Dans le cas d'un système GPS par exemple, l'ensemble de positionnement embarqué qui est destiné à la navigation en vol délivre une position en général toutes les secondes, ce qui est insuffisant pour créer une impression de mouvement de l'avion sur l'affichage. De plus, les standards actuels de performances en vol, auxquels répond cet ensemble de positionnement, ne couvrent pas le besoin accru de précision au sol (généralement inférieur à 10 mètres), ni les phénomènes liés à l'environnement rencontré au sol (présence de bâtiments et réflexions multiples notamment). Cet ensemble de positionnement qui est prévu sur l'avion et qui est parfaitement adapté à la navigation en vol, n'est donc pas satisfaisant pour être utilisé dans le cadre d'une navigation aéroportuaire du type pré-cité. Un autre inconvénient important d'une fonction de navigation aéroportuaire usuelle concerne plus particulièrement l'affichage qui est présenté au pilote. Cet affichage concerne généralement un symbole avion qui est présenté à une position estimée ou mesurée de l'avion sur une carte d'aéroport, sans toutefois indiquer l'orientation dudit avion. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. Elle concerne un dispositif d'aide à la navigation au sol d'un avion sur un avion, qui est particulièrement efficace et précis. A cet effet, selon l'invention, ledit dispositif comportant: des premiers moyens pour déterminer la position courante dudit avion situé sur le sol; une base de données comportant des données cartographiques relatives à l'aéroport; un système de navigation qui reçoit au moins ladite position courante et lesdites données cartographiques, et qui met en conformité ces don- nées; et un système d'affichage qui reçoit des informations dudit système de navigation et qui présente sur au moins un écran de visualisation, une carte au moins partielle de l'aéroport et, sur cette dernière, un symbole avion qui est positionné à ladite position courante, est remarquable en ce qu'il comporte, de plus, des seconds moyens pour déterminer le cap courant de l'avion, en ce que ledit système de navigation reçoit ledit cap courant et le transmet audit système d'affichage, et en ce que ledit système d'affichage est formé de manière à orienter ledit symbole avion sur ladite carte partielle selon ledit cap courant. Ainsi, grâce à l'invention, on présente au pilote non seulement la position courante de l'avion sur la carte d'aéroport affichée, mais également son orientation. Ceci permet au pilote de se faire une représentation très fidèle de la situation réelle de l'avion sur l'aéroport. Dans un mode de réalisation préféré, lesdits premiers moyens comportent: un ensemble de positionnement usuel préexistant, qui est associé à un système de positionnement par satellites, par exemple de type GPS, et qui comprend au moins une antenne montée sur l'avion, ainsi qu'un premier récepteur qui est lié à ladite antenne; un second récepteur (supplémentaire, non prévu initialement) qui est également lié à ladite antenne et qui est susceptible de déterminer, à partir de signaux reçus par l'intermédiaire de ladite antenne, la position courante de l'avion; et un coupleur d'antenne (non prévu initialement, que l'on ajoute) : É qui est pourvu d'une entrée reliée à ladite antenne et de deux sor- ties reliées respectivement auxdits premier et second récepteurs; et É qui est formé de manière à doubler le signal reçu de l'antenne et à transmettre l'un des signaux obtenus par ce doublement audit pre- mier récepteur et l'autre signal audit second récepteur. Ainsi, grâce à l'invention, ledit (second) récepteur qui est destiné à déterminer la position courante de l'avion, utilise l'ensemble de positionnement existant sur l'avion, qui est déjà muni d'une antenne, ce qui évite d'ajouter une nouvelle antenne sur ledit avion, un tel ajout étant en géné- raI difficile à réaliser et surtout très coûteux. En outre, grâce à l'utilisation dudit coupleur d'antenne, on peut prévoir un second récepteur qui est beaucoup plus performant que ledit premier récepteur qui est prévu, de façon usuelle, sur l'avion pour la navigation en vol (une telle navigation en vol ne nécessitant pas une précision et un taux de rafraîchissement particulièrement élevés). On peut obtenir, grâce à ces caractéristiques, une position courante de l'avion qui est particulièrement bien adaptée à un affichage relatif à une navigation aéroportuaire. Dans un mode de réalisation préféré, ledit second récepteur: est intégré dans ledit système de navigation; et/ou présente une précision métrique et un taux de rafraîchissement qui est supérieur ou égal à 20 Hz. On notera que les performances d'un tel récepteur permettent de s'affranchir de l'utilisation d'une source inertielle, pour améliorer le taux de rafraîchissement de la position calculée; et/ou est paramétrable. Ainsi, il est possible de configurer ledit (second) récepteur, de préférence de type connu GPS COTS ("Commercial Of The Shelf" en anglais), pour tirer profit des améliorations disponibles du système de positionnement par satellites. Par ailleurs, dans un mode de réalisation particulier, lesdits se-conds moyens comportent une centrale inertielle de l'avion. L'unique figure du dessin annexé fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Cette figure unique est le schéma synoptique d'un dispositif d'aide à la navigation au sol conforme à l'invention. Le dispositif 1 conforme à l'invention et représenté schématique-ment sur la figure, est destiné à aider un pilote lors d'une navigation au sol d'un avion, par exemple d'un avion de transport, sur un aéroport. Pour ce faire, ce dispositif 1 est du type comportant: des moyens 2 précisés ci-dessous, pour déterminer la position courante 25 dudit avion (non représenté) qui est donc situé sur le sol au niveau de l'aéroport; une base de données 3 de type usuel, qui comporte des données cartographiques relatives au moins audit aéroport; un système de navigation 4 qui est relié par l'intermédiaire d'une liaison 5 à ladite base de données 3, qui reçoit au moins ladite position courante desdits moyens 2 et lesdites données cartographiques de ladite base de données 3, et qui met en conformité ces données, c'est-à-dire qui les rend aptes à être affichées simultanément sur un même sup- port; et un système d'affichage 6 qui est relié par une liaison 7 audit système de navigation 4, qui reçoit des informations (en particulier les résultats de la mise en conformité précitée) dudit système de navigation 4, et qui présente, sur au moins un écran de visualisation usuel 8 installé dans le poste de pilotage de l'avion, une carte d'aéroport qui représente au moins en partie ledit aéroport et, sur cette carte d'aéroport, un symbole avion qui est positionné à ladite position courante par rapport aux caractéristiques réelles de l'aéroport affichées sur ladite carte d'aéroport. Selon l'invention, ledit dispositif 1 comporte, de plus, des moyens 9 pour déterminer, de façon usuelle, le cap courant de l'avion. Ces moyens 9 qui comportent de préférence une centrale inertielle de l'avion, et en particulier une unité ou centrale de type ADIRU ("Air Data Inertial Reference Unit" en anglais), transmettent ledit cap courant par l'intermédiaire d'une liaison 10 audit système de navigation 4 qui fournit cette in- formation audit système d'affichage 6 qui l'utilise au niveau de l'affichage. Plus précisément, ledit système d'affichage 6 est formé de manière à orienter sur ladite carte d'aéroport (non représentée sur la figure), ledit symbole avion, selon ledit cap courant reçu. Ainsi, le système d'affichage 6 présente au pilote non seulement la position courante de l'avion sur la carte d'aéroport affichée, mais également son orientation. Ceci permet au pilote de se faire une représentation très fidèle de la situation réelle de l'avion sur l'aéroport. Par ailleurs, pour déterminer la position courante de l'avion, le dispositif 1 conforme à l'invention utilise un ensemble de positionnement usuel 11 qui existe déjà sur l'avion et qui est destiné de façon usuelle à la navigation en vol notamment. Un tel système de positionnement usuel 11 comprend au moins une antenne 12 qui est généralement montée sur le toit de l'avion, ainsi qu'un récepteur 13 qui est relié à cette antenne 12. Cet ensemble de positionnement 11 coopère avec un système de positionnement par satellites usuel, par exemple de type GPS ("Global Positioning System" en anglais) ou similaire. En général, ledit ensemble de posi- tionnement 11 est de type connu GPSSU ("Global Positioning System Sensor Unit" en anglais). II fournit notamment des informations GPS de position 3D, la vitesse, la direction, l'heure, ainsi que des informations sur la précision et l'intégrité de ces données. Un tel ensemble de positionne-ment 1 1 est optimisé pour la navigation en vol (et non pas pour la naviga- tion au sol). A cet effet, en particulier, l'antenne 12 est montée sur le toit de manière à voir les satellites bas sur l'horizon pour conserver une bonne visibilité en virage. Toutefois, une fois au sol, une telle antenne 12 est particulièrement sensible à un phénomène usuel dit de multitrajet, que l'on peut rencontrer à proximité de bâtiments. Par conséquent, un tel ensemble de positionnement 11 n'est pas adapté à être utilisé, tel quel, dans le cadre d'une navigation aéroportuaire. Toutefois, pour éviter d'avoir à installer un ensemble de positionnement supplémentaire sur l'avion, ce qui serait coûteux et difficile à met- tre en oeuvre, surtout en ce qui concerne l'antenne, lesdits moyens 2 comprennent selon l'invention ledit ensemble de positionnement 11 préexistant. De plus, selon l'invention, lesdits moyens 2 comprennent également: un récepteur supplémentaire 14 qui est lié à ladite antenne 12 dudit ensemble Il, comme précisé ci-dessous, et qui est destiné à déterminer la position courante de l'avion (qui est fournie au système de navigation 4), à partir des signaux reçus par l'intermédiaire de ladite antenne 12; et un coupleur d'antenne 15: É qui est pourvu d'une entrée qui est reliée par l'intermédiaire d'une liaison 16 à ladite antenne 12 et de deux sorties qui sont reliées respectivement par l'intermédiaire de liaisons 17 et 18 auxdits récepteurs 13 et 14; et É qui est formé de manière à doubler le signal reçu de l'antenne 12 et à transmettre l'un des signaux obtenus par ce doublement audit récepteur 13 qui peut ainsi continuer à fonctionner de façon normale notamment pour la navigation en vol, et l'autre signal audit récep- teur 14 qui est utilisé pour la mise en oeuvre de la présente inven- tion. Ledit coupleur d'antenne 15 est choisi de manière à garantir que l'isolation entre les sorties ne laisse pas passer d'éventuelles perturbations en provenance d'une sortie. II est également tel qu'une éventuelle atté- nuation de puissance du signal soit acceptable pour les deux récepteurs 13 et 14. L'entrée et les sorties de ce coupleur 15 sont reliées par des connecteurs adaptés auxdites liaisons 16, 17 et 18. Ainsi, grâce à l'utilisation dudit coupleur d'antenne 15, on peut prévoir un récepteur 14 supplémentaire, qui est beaucoup plus performant que ledit récepteur 13 qui est prévu, de façon usuelle, sur l'avion pour la navigation en vol (et qui de ce fait ne nécessite pas une précision et un taux de rafraîchissement particulièrement élevés). On obtient ainsi, grâce à l'invention, une position courante de l'avion, qui est particulièrement bien adaptée à un affichage relatif à la navigation aéroportuaire. Dans un mode de réalisation préféré, ledit récepteur 14 est intégré dans le système de navigation 4 et correspond à un récepteur GPS nouvelle génération, produit COTS ("Commercial Off The Shelf" en anglais) avionable, qui atteint des performances supérieures à un récepteur GPS aéronautique. De plus, un tel récepteur GPS COTS comporte des algorithmes spécifiques usuels qui permettent d'augmenter le rafraîchissement des données, de réduire le phénomène de multitrajet, et de baisser le temps d'acquisition et de réacquisition. En particulier, un tel récepteur GPS COTS (récepteur 14) peut présenter une précision métrique (95%) et un taux de rafraîchissement qui est supérieur ou égal à 20 Hz, alors qu'un récepteur aéronautique GPSSU usuel (récepteur 13) présente généralement une précision (95%) de l'ordre de 15 à 30 mètres et un taux de rafraîchissement de 1 à 5 Hz. On notera que les performances d'un tel récepteur 14 permettent également de s'af-franchir de l'utilisation d'une source inertielle, pour améliorer le taux de rafraîchissement de la position courante calculée. De plus, dans un mode de réalisation particulier, ledit récepteur 14 est paramétrable. Ainsi, il est possible de configurer ledit récepteur 14 pour tirer profit des améliorations disponibles du système de positionne- ment par satellites: GBAS, SBAS, GALILEO, ... Dans le cas de la présente invention, ledit dispositif 1 utilise donc uniquement l'antenne 12 de l'ensemble de positionnement Il, mais pas le récepteur 13. De plus, comme indiqué ci-dessus, cet ensemble 11 qui continue par ailleurs à être utilisé pour réaliser ses fonctions habituelles, en particulier en ce qui concerne la navigation en vol, a été modifié en intégrant le coupleur 15 entre l'antenne 12 et le récepteur 13. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'aide à la navigation au sol d'un avion sur un aéroport, ledit dispositif (1) comportant: des premiers moyens (2) pour déterminer la position courante dudit avion situé sur le sol une base de données (3) comportant des données cartographiques relatives à l'aéroport un système de navigation (4) qui reçoit au moins ladite position courante et lesdites données cartographiques, et qui met en conformité ces données; et un système d'affichage (6) qui reçoit des informations dudit système de navigation (4) et qui présente sur au moins un écran de visualisation (8), une carte au moins partielle de l'aéroport et, sur cette dernière, un symbole avion qui est positionné à ladite position courante, caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, des seconds moyens (9) pour déterminer le cap courant de l'avion, en ce que ledit système de navigation (4) reçoit ledit cap courant et le transmet audit système d'affichage (6), et en ce que ledit système d'affichage (6) est formé de manière à orienter ledit symbole avion sur ladite carte partielle selon ledit cap cou- rant. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens (2) comportent: un ensemble de positionnement (11) associé à un système de positionnement par satellites et comprenant au moins une antenne (12) qui est montée sur l'avion, ainsi qu'un premier récepteur (13) qui est lié à ladite antenne (12) - un second récepteur (14) qui est également lié à ladite antenne (12) et qui est susceptible de déterminer, à partir de signaux reçus par l'intermédiaire de ladite antenne (12), la position courante de l'avion; et un coupleur d'antenne (15) : qui est pourvu d'une entrée reliée à ladite antenne (12) et de deux sorties reliées respectivement auxdits premier et second récepteurs (13, 14) ; et qui est formé de manière à doubler le signal reçu de l'antenne (12) et à transmettre l'un des signaux obtenus par ce doublement audit premier récepteur (13) et l'autre signal audit second récepteur (14). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit second récepteur (14) est intégré dans ledit système de navigation (4). 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ledit second récepteur (14) présente une précision métrique et un taux de rafraîchissement qui est supérieur ou égal à 20 Hz. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit second récepteur (14) est paramétrable. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens (9) comportent une centrale inertielle de l'avion. 7. Avion, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (1) tel que celui spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 6.