Brevet FR2896872A1 — publié le 20070803

Procédé de prise en compte d'une situation météorologique locale défavorable non conforme à une prévision météorologique générale La présente invention concerne un procédé de prise en compte d'une situation météorologique locale défavorable non conforme à une prévision météorologique générale. En particulier, l'invention s'applique à la génération et l'emploi d'une base de données embarquée sur un aéronef comportant des données météorologiques couvrant un domaine spatial englobant une route nominale, sur une plage de temps couvrant la durée prévue de suivi de la route nominale. En général, un aéronef est équipé d'un calculateur de gestion de vol utilisé par le pilote, par exemple pour calculer une trajectoire de référence à partir d'un plan de vol. On rappelle qu'un plan de vol comprend un enchaînement de segments. Chaque segment est défini à partir de consignes de manoeuvre que doit respecter l'aéronef pour aller d'un point à un autre ; ces consignes sont définies grâce à des paramètres obligatoires et/ou optionnels, elles sont répertoriées dans une base de données de navigation du calculateur. Des points de passage et/ou tournants "Waypoints" sont répertoriés dans les bases de données publiées de navigation répondant à la norme ARINC-424 qui permettent de définir les routes aériennes les plus courantes, le pilote peut néanmoins se fixer lui même des "Waypoints". La trajectoire de référence de l'aéroport de départ à l'aéroport de destination est calculée à partir de ces segments qui incluent des contraintes latérales et verticales, à partir de contraintes d'altitude, de vitesse et de temps, et du contexte de l'aéronef tel que la consommation, la masse de l'aéronef, les règles de confort passager (angle de roulis, facteur de charge), et les conditions météorologiques telles que les vents, la température, la pression. Les conditions météorologiques prises en compte pour le calcul de la trajectoire de référence, appelée aussi route nominale, sont chargées dans l'aéronef avant son départ. Les conditions météorologiques sont transmises sous la forme de données météorologiques prédictives en des lieux correspondant aux extrémités des segments du plan de vol, autrement dit correspondant aux positions des Waypoints, pour une date prévisible de passage de l'aéronef. Ces données météorologiques constituent un cliché prédictif de la situation météorologique, dont le champ est réduit à la trajectoire de référence de l'aéronef. Les données météorologiques transmises à bord de l'aéronef constituent une prévision statique de la situation météorologique. Lorsqu'un aéronef rencontre en vol une situation météorologique défavorable qui est non conforme à la situation météorologique prévue, par exemple un nuage en formation, ou un orage, il peut être contraint de s'écarter légèrement de la trajectoire de référence. A partir du moment où il quitte la route nominale, le pilote de l'aéronef est contraint d'abandonner le plan de vol nominal et d'élaborer un plan de vol alternatif. Dans l'état antérieur de la technique, le plan de vol alternatif est bâti à partir des seules données météorologiques à disposition dans l'aéronef, c'est à dire à partir des données qui constituent le cliché prédictif. Ces données sont, par construction, inadaptées car ce sont des valeurs associées à des lieux ou à des dates qui ne correspondent pas, a priori, aux Waypoints du plan de vol alternatif. Néanmoins, en dépit de leur inadaptation, ce sont ces données météorologiques qui sont prises en compte pour la détermination du plan de vol alternatif en faisant une hypothèse implicite de stabilité des données. La prise en compte de données météorologiques erronées pour établir un tracé de route d'aéronef peut avoir, à la marge, des conséquence importante sur la sécurité du vol, et plus fréquemment, un impact sur la capacité du pilote à élaborer une route alternative qu'il pourra suivre effectivement. Ce dernier inconvénient est d'autant plus dommageable que la ponctualité des avions de transport de passagers civil est en passe de devenir un enjeu important pour les compagnies aériennes et par conséquent pour les pilotes d'aéronefs en raison de la politique suivie par les organismes de contrôle du trafic aérien qui vise à optimiser l'utilisation des aéroports en imposant, sous peine de sanction financière, des dates précises de passage en des points de l'espace prédéfinis. Un but important de l'invention est donc de pallier ces inconvénients. Pour atteindre ce but, l'invention propose un procédé de prise en compte, lors du suivi d'une route nominale entre un aéroport de départ et un aéroport d'arrivée, d'un plan de vol établi sur la base d'une prévision de situation météorologique générale couvrant un domaine spatial englobant la route nominale et couvrant une plage de temps débutant avant une date de départ de l'aéronef de l'aéroport de départ et s'achevant après une date d'arrivée prévue de l'aéronef à l'aéroport de d'arrivée, d'une situation météorologique locale défavorable non conforme à la prévision météorologique générale, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - détecter, au cours du suivi de la route nominale du plan de vol, les situations locales défavorables non conformes à la prévision de situation météorologique générale ; - rechercher une route alternative contournant la situation 15 météorologique locale défavorable détectée en prenant en considération la prévision de situation météorologique générale. Cette invention permet de s'adapter, en vol, à une situation météorologique nécessitant que l'aéronef s'éloigne sensiblement d'une route 20 nominale élaborée au sol par exemple, et permette d'élaborer une route alternative sur la base de données météorologiques plus pertinentes que celles considérées dans l'état de la technique. Selon une caractéristique de l'invention, la prévision de situation météorologique générale est acquises, à partir de valeurs de données 25 météorologiques en des positions de l'espace transmises à bord de l'aéronef et d'interpolations de ces valeurs de données météorologiques réalisées à bord de l'aéronef. Selon une autre caractéristique de l'invention, la prévision de situation météorologique générale est établie au sol, à partir de valeurs des 30 données météorologiques en des points de l'espace et d'interpolations des valeurs des données météorologiques et est transmise à bord de l'aéronef sous forme de paramètres de lois d'évolution de données météorologiques. 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, en trois dimensions, un plan de vol et une disposition spatiale de lieux pour lesquels des valeurs de données météorologiques sont transmises à bord de l'aéronef pour établir une route nominale selon l'état antérieur de la technique, - la figure 2 représente, en trois dimensions, un plan de vol et une disposition spatiale de lieux pour lesquels des valeurs de données météorologiques sont transmises à bord de l'aéronef pour établir, selon l'invention, une route alternative. D'une figure à l'autre, les mêmes éléments sont repérés par les mêmes références. La figure 1 représente sur une vue en trois dimensions une succession de segments constituant un plan de vol nominal d'un aéronef. Les extrémités des segments sont des Waypoints dont la position est fixée, soit manuellement par le pilote soit automatiquement par des instruments de bord, dans ce dernier cas les positions des Waypoints sont issues de bases des données publiées de navigation . Une route nominale de l'aéronef représentant une prévision de la route suivie est élaborée par le pilote de l'aéronef avant le départ de son appareil. La route nominale est représentée sur la figure 1 par une courbe en traits pointillés. Son tracé tient compte du plan de vol, représenté par des segments de droites fléchés, et d'une série de contraintes dont certaines sont de natures météorologiques comme par exemple la direction locale du vent, la force du vent, la pression atmosphérique et encore la température de l'atmosphère. Sur la figure 1, l'axe Z représente la direction verticale, les axes X et Y représentent le plan du sol. Des croix matérialisent des lieux de l'espace pour lesquels on estime des valeurs de données. Ces données météorologiques sont des valeurs issues d'estimations et de calculs de prévision météorologiques réalisés et commercialisés par des entreprises et/ou des organismes gouvernementaux. L'ensemble de ces données météorologiques constitue une prévision de situation météorologique qui est, en général, fournie par des autorités aéroportuaires ou par la compagnie aérienne exploitant l'aéronef, au moyen d'une connexion radio-fréquence dédiée. Dans l'état de la technique, les données météorologiques employées par le pilote pour évaluer sa route sont constituées par des valeurs des grandeurs physiques, par exemple la direction locale du vent, la force du vent, la pression atmosphérique et encore la température de l'atmosphère météorologiques uniquement aux positions des Waypoints, estimées à une date de passage prévue de l'aéronef. La date de passage prévue de l'aéronef est déterminée en faisant l'hypothèse d'un trajet rectiligne à vitesse uniforme entre deux Waypoints consécutifs du plan de vol. Si la date de passage prévue au point Al est t1, la prévision de situation météorologique pour le point Al transmise à bord de l'aéronef correspond à la date t1. La prévision de la situation météorologique fournie au pilote de l'aéronef est contrainte dans le temps et dans l'espace. Cette caractéristique est à la source de difficultés pour le pilote lorsqu'il est amené à modifier la route nominale suivie par son appareil. En effet, dans cette situation, l'aéronef peut essayer de rejoindre la route nominale avec du retard sur l'horaire prévu par la route nominale ou d'emprunter une nouvelle route. Dans les deux cas, il doit établir un plan de vol alternatif A'3(t'3) A'4(t'4) et bâtir une route alternative sur la base de données météorologiques associées. Or les seules données atmosphériques à la disposition du pilote ne correspondent pas aux nouvelles dates de passage t'3, t'4, ou bien ne correspondent pas aux positions A'3, A'4 des Waypoints du plan de vol alternatif. Dans l'état de la technique, on résout ces difficultés, en considérant que les données météorologiques embarquées sont proches de celles nécessaires pour élaborer une route alternative. Sous cette hypothèse, on peut ainsi associer des données météorologiques estimées pour le 3o Waypoint A3 à la date t3 à un Waypoint alternatif A'3 à la date t'3 et de même, associer des données météorologiques estimées pour le Waypoint A4 à la date t4 à un Waypoint alternatif A'4 à la date t'4, ce qui est sans doute vrai si les Waypoints A3 et A'3 d'une part et les Waypoint A4 et A'4 d'autre part ne sont pas trop éloignés l'un de l'autre mais qui peut s'avérer faux dans le cas 35 contraire. 6 Pour pallier ces difficultés, pour tous les cas envisageables, une solution selon l'invention, consiste à fournir au pilote de l'aéronef, avant le départ de son appareil, une prévision de la situation météorologique générale qui est évolutive. C'est à dire que la prévision de la situation météorologique générale couvre un domaine spatial englobant la route nominale et couvre une plage de temps débutant avant une date prévue de départ de l'aéronef et s'achevant au delà d'une date prévue d'arrivée de l'aéronef. Ceci conduit à faire une prévision de la situation météorologique sur une zone géographique où l'aéronef peut être amené à se positionner, sur une plage de temps couvrant la durée prévue du suivi de la route nominale. On peut qualifier d'évolutive cette prévision de situation météorologique puisqu'elle ne se limite plus aux seuls Waypoints du plan de vol nominal. Avantageusement, une prévision de situation météorologique générale est chargée à bord de l'aéronef avant que l'aéronef quitte l'aéroport de départ pour constituer la prévision de situation météorologique générale d'origine. Sur requête du pilote, on peut également charger, en cours de vol, une nouvelle prévision de la situation météorologique générale qui met à jour la prévision de situation météorologique générale d'origine. Un tel besoin de mise à jour peut apparaître par exemple, lorsque la situation météorologique rencontrée est dégradée très largement par rapport à la prévision de situation météorologique générale d'origine, autrement dit, dans le cas où la prévision de situation météorologique générale d'origine est erronée ou encore lorsqu'un pilote d'aéronef effectuant un vol très long courrier souhaite rafraîchir une prévision de situation météorologique générale élaborée par un organisme de prévision météorologique proche spatialement de l'aéroport de départ par une prévision de situation météorologique générale délivrée par un autre organisme de prévision météorologique proche spatialement de l'aéroport d'arrivée, dont le pilote peut attendre une prévision plus récente et plus pertinente. Avantageusement, une prévision de situation météorologique générale est chargée à bord de l'aéronef après que l'aéronef ait quitté l'aéroport de départ pour remplacer la prévision de situation météorologique générale d'origine. 7 Il est souhaitable que le maillage ait une grande étendue spatiale afin de prendre en compte des changement de route pouvant être significatifs, comrne par exemple dans le cas d'un contournement d'une très forte dépression locale qui ne figure pas dans la prévision de la situation météorologique générale. Les frontières du domaine sont déterminées comme une enveloppe des points du maillages c'est à dire des points en lesquels sont calculés les données météorologiques. Ces point sont appelés dans la suite points supplémentaires. Avantageusement, le domaine spatial possède des frontières qui sont distantes de la route nominale d'au moins 100 Miles Nautiques. Avantageusement, la plage de temps débute au plus tard une heure avant l'heure de départ prévue du départ de l'aéronef de l'aéroport de départ. Avantageusement, la plage de temps se termine au plus tôt trois heures après l'heure d'arrivée prévue de l'aéronef à l'aéroport de destination. Dans un premier mode de réalisation, la prévision de situation météorologique générale peut prendre la forme d'un maillage de l'espace et du temps de valeurs de données météorologiques fournies par un organisme de prévision météorologique. Le maillage est chargé à bord de l'aéronef avant son départ ou pendant le vol. Lorsque le pilote de l'aéronef bâtit un plan de vol alternatif, à partir de la connaissance la position effective de l'aéronef, il dispose des éléments suffisants pour élaborer une route alternative sur la base de données météorologiques spatialement et temporellement pertinentes. Les valeurs des données météorologiques aux positions des Waypoints inclus dans le plan de vol alternatif sont déterminées au moyen d'interpolations spatiales et temporelles des données composant le maillage. Dans un deuxième mode de réalisation, on charge dans l'aéronef, des lois de variation des données météorologiques obtenues par des interpolations spatiales et temporelles préalables, au sol, d'un maillage similaire à celui présenté dans le premier mode de réalisation. Le chargement des lois de variation peut s'opérer par une communication du sol vers le bord de l'aéronef de fonctions analytiques qui approximent des lois de variations de grandeurs physiques. La communication de fonctions 8 analytiques peut prendre la forme, par exemple, d'une transmission de coefficients de polynômes de Legendre pour approximer une loi de variation spatio-temporelle de la température de l'air au voisinages des Waypoint d'un plan de vol alternatif. Ce deuxième mode de réalisation présente l'intérêt par rapport au premier mode de réalisation de nécessiter un volume de données à charger à bord de l'aéronef beaucoup plus réduit, ce qui peut constituer un intérêt particulier pour raccourcir la durée du chargement des données météorologiques. II est souhaitable que le maillage comporte un grand nombre de points supplémentaires afin de limiter l'imprécision des interpolations spatiales. De même il est souhaitable que les dates auxquelles les données météorologiques sont estimées ou calculées soient nombreuses afin de limiter l'imprécision des interpolations temporelles. La figure 2 représente sur une vue en trois dimensions, un exemple de maillage de l'espace et du temps par des données météorologiques. Sur cette figure, autour de la position de chaque Waypoint du plan de vol nominal huit points supplémentaires sont placés suivant une disposition régulière, selon l'axe X, l'axe Y et l'axe Z. La disposition régulière est uniquement choisie pour faciliter la représentation graphique ; selon l'invention, la disposition des points supplémentaires peut être irrégulière, et par conséquent le maillage peut être irrégulier. Par exemple, huit points supplémentaire (A1,1J) avec 0 Un tel maillage est employé lors d'une modification inopinée du plan de vol causée, par exemple, par la rencontre d'une situation météorologique locale non conforme à la prévision météorologique générale pour évaluer une route alternative dont le suivi est d'autant plus facile que son tracé repose sur des données météorologiques pertinentes. Avantageusement, lorsque le plan de vol comporte au moins un point de passage à contrainte horaire imposée, une tenue de la contrainte horaire, au cours du suivi de la route nominale du plan de vol, est facilitée en prenant en considération la prévision de situation météorologique générale.5 REVENDICATIONS 1. Procédé de prise en compte, lors du suivi d'une route nominale entre un aéroport de départ et un aéroport d'arrivée, d'un plan de vol établi sur la base d'une prévision de situation météorologique générale couvrant un domaine spatial englobant la route nominale et couvrant une plage de temps débutant avant une date de départ de l'aéronef de l'aéroport de départ et s'achevant après une date d'arrivée prévue de l'aéronef à l'aéroport de d'arrivée, d'une situation météorologique locale défavorable non conforme à la prévision météorologique générale, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - détecter, au cours du suivi de la route nominale du plan de vol, les situations locales défavorables non conformes à la prévision de situation météorologique générale ; - rechercher une route alternative contournant la situation météorologique locale défavorable détectée en prenant en considération la 15 prévision de situation météorologique générale. 2. Procédé selon la revendication 1, le plan de vol comportant au moins un point de passage à contrainte horaire imposée, caractérisé en ce que, une tenue de la contrainte horaire, au cours du suivi de la route 20 nominale du plan de vol, est facilitée en prenant en considération la prévision de situation météorologique générale. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la prévision de situation météorologique générale comporte des données 25 concernant la direction du vent. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la prévision de situation météorologique générale comporte des données concernant la force du vent. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la prévision de situation météorologique générale comporte des données concernant la pression atmosphérique. 30. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la prévision de situation météorologique générale comporte des données concernant la température de l'atmosphère. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la prévision de situation météorologique générale est acquises, à partir de valeurs de données météorologiques en des positions de l'espace appartenant au domaine spatial transmises à bord de l'aéronef et d'interpolations de ces valeurs de données météorologiques réalisées à bord de l'aéronef. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la prévision de situation météorologique générale est établie au sol, à partir de valeurs des données météorologiques en des points de l'espace appartenant au domaine spatial et d'interpolations des valeurs des données météorologiques et est transmise à bord de l'aéronef sous forme de paramètres de lois d'évolution de données météorologiques. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce 20 que la plage de temps débute au plus tard une heure avant l'heure de départ prévue du départ de l'aéronef de l'aéroport de départ. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la plage de temps se termine au plus tôt trois heures après l'heure 25 d'arrivée prévue de l'aéronef à l'aéroport de destination. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le domaine spatial possède des frontières qui sont distantes de la route nominale d'au moins 100 Miles Nautiques. 12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que une prévision de situation météorologique générale est chargée à bord de l'aéronef avant que l'aéronef quitte l'aéroport de départ pour constituer la prévision de situation météorologique générale d'origine. 30 35 13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que une prévision de situation météorologique générale est chargée à bord de l'aéronef après que l'aéronef ait quitté l'aéroport de départ pour remplacer la prévision de situation météorologique générale d'origine.5