Brevet FR2908547A1 — publié le 20080516

Domaine de l'invention La présente invention concerne un système d'avertissement périphérique pour hélicoptère, détectant les obstacles et la proximité du sol à l'aide de faisceaux radar. Etat de la technique Il est connu de détecter des obstacles à l'aide de faisceaux laser ou faisceaux radar de détection émis par un hélicoptère et de déterminer la distance par rapport au sol à l'aide d'un altimètre à radar. Les systèmes de détection d'obstacles fondés sur la technique laser dépendent fortement de la météorologie. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un système actif combiné pour la détection d'obstacles et de terrains, utilisant des faisceaux radar pour un fonctionnement tout temps, et permettant de mieux détecter qu'actuellement les obstacles en particulier les lignes de haute tension et les crêtes de montage pour les afficher pour le pi-lote. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un système d'avertissement téléphérique du type défini ci-dessus, caractérisé par l'utilisation d'un ensemble de capteurs radar solidaires de la structure du corps de l'hélicoptère, associés à différents secteurs de la sphère entourant l'hélicoptère, et travaillant avec des longueurs d'ondes différentes (plage courte, plage longue), selon laquelle - les signaux des capteurs radar représentant des informations de dis-tance sont transmis cycliquement à une unité centrale de caractérisation et d'exploitation et après leur préparation et leur comparaison à des seuils d'avertissement prédéfinis (liaison de données, ces signaux sont présentés sur au moins un afficheur de cockpit, - les capteurs radar servant à la détection de la sphère en dessous, derrière et à côté de l'hélicoptère travaillent avec une longueur d'ondes dans la plage courte et les capteurs radar servant à la détection de la sphère devant l'hélicoptère travaillent avec une longueur d'ondes de la plage longue, et 2908547 2 - les faisceaux radar réfléchis conservent une caractéristique (empreinte) par modulation d'amplitude ou de fréquence, pour être associés correctement aux secteurs respectifs et pour distinguer entre différents engins aériens. 5 Le système selon l'invention est appelé dans le cadre de l'invention système OTPS (système de détection de proximité d'obstacle et de terrain). L'association selon l'invention de capteurs radar avec des longueurs d'ondes différentes pour différents éloignements (plage 10 courte, plage longue) pour des secteurs de détection prédéfinis de la sphère entourant l'hélicoptère et pour son intégration dans un système global conduit à une couverture complète des mouvements caractéristiques de l'hélicoptère ce qui n'est pas possible avec un unique faisceau radar de détection. Cela augmente la sécurité au décollage et à 15 l'atterrissage sur des terrains difficiles dans de mauvaises conditions de visibilité, le spectre opérationnel par l'avertissement de collision pendant le vol d'atterrissage de l'hélicoptère en cas de mauvaise visibilité et augmente pour le pilote l'appréciation de la situation pour des manoeuvres compliquées. Les capteurs radar utilisés sont de petits composants 20 fiables (comme par exemple ceux utilisés comme avertisseurs de dis-tance en technique automobile), et permettent une installation simple et flexible à la structure de l'hélicoptère. Ces capteurs radar fonctionnent uniquement comme unités d'émission et de réception et fournissent leurs signaux à une unité de détection et d'exploitation alimentant les 25 unités d'affichage installées dans le cockpit, à savoir les afficheurs de cockpit. Cela peut se faire soit directement soit avec interposition d'un générateur de symbole. De manière particulièrement avantageuse, pour la plage des longueurs d'ondes à courte portée, on utilise les longueurs d'ondes de 24 GHz et pour la plage des longueurs d'ondes de longue 30 portée on utilise des longueurs d'ondes de 77 GHz. L'installation des capteurs radar dans la structure d'un hélicoptère se fait en tenant compte des conditions d'installation prescrites et des exigences du système pour la couverture périphérique par le système d'avertissement, les capteurs de plage courte étant prévus pour les côtés, la zone inférieure et la zone arrière de la structure du 2908547 3 corps et les capteurs à plage longue sont utilisés pour la zone avant c'est-à-dire le nez de l'hélicoptère. Pour caractériser, distinguer entre les différents engins aériens et l'association correcte sectorielle des signaux générés par les 5 capteurs radar, ceux-ci ont une caractéristique (encore appelée empreinte) par modulation d'amplitude ou de fréquence. L'activation et la coupure caractéristique des capteurs radar sont commandées par l'unité centrale de caractéristiques et d'exploitation qui compare les signaux des capteurs radar à des seuils d'avertissement, réglables. Lors-qu'on passe en dessous d'un seuil d'avertissement, cette information est transmise avec la caractéristique du secteur concerné et l'éloignement mesuré à l'afficheur du cockpit. Les seuils d'avertissement peuvent se régler de préférence par une liaison de données externes. Le système d'avertissement périphérique selon l'invention 15 permet une bonne reconnaissance d'obstacles et en particulier des lignes de haute tension et des crêtes de montagne. La couverture périphérique augmente la probabilité de rencontre verticale des faisceaux radar sur d'éventuelles lignes de haute tension améliorant de manière significative la probabilité de détection par rapport à celle des systèmes 20 actuels. Une telle détection latérale de distance des crêtes de montage n'était absolument pas possible jusqu'à présent. Comme indiqué, la représentation des résultats de me-sure des capteurs radar se fait après préparation des données fournies. Cette préparation concerne un secteur, la conversion de l'information de 25 secteur en un affichage correspondant, l'exploitation de l'éloignement mesuré auquel on a reconnu l'obstacle et le classement des risques de l'affichage d'éloignement de préférence par une coloration rouge/jaune de l'affichage. Ainsi, les capteurs radar fournissent des valeurs de me-sure d'éloignement y compris les empreintes qui sont collectées et trai- 30 tées par l'unité de caractérisation et d'exploitation centrale avant que ces données ne soient transmises comme données d'affichage aux afficheurs. Pour cela, par exemple dans un affichage périphérique qui peut être utilisé habituellement pour l'affichage en vol stationnaire, on représente le risque horizontal par secteur par une coloration en jaune et 35 rouge. 2908547 4 Si l'affichage se fait sur un afficheur de navigation et de mission, en cas de danger c'est-à-dire lorsqu'on passe en dessous d'un seuil d'avertissement prédéfini, on représente dans les ellipses associées au symbole de l'hélicoptère, en éloignement et en distance par rapport 5 au symbole de l'hélicoptère, des ellipses de teinte rouge ou jaune. Mais il est également possible de regrouper les représentations évoquées ci-dessus sur un afficheur commun qui donne l'ensemble de l'image du risque spatial de l'hélicoptère. Les distances par rapport aux obstacles détectés sont incrustées sous forme numérique (en pied ou en mètre). 10 Ces échelles ont en outre des barres jaunes ou rouges dépendant de la distance et selon le degré de risque. Les directions présentées sur l'afficheur sont la droite, l'arrière, la gauche et l'avant, les trois champs de secteur supérieur étant prévus pour la zone à l'avant de l'hélicoptère. La position du terrain/obstacle sous l'hélicoptère est représentée à 15 droite en bas comme échelle verticale (appuyée contre la représentation d'un altimètre radar). De façon préférentielle, tous les avertissements de distance sont combinés à des sons différents. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un 20 exemple de réalisation présenté schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma par blocs du système d'avertissement périphérique pour hélicoptère selon l'invention, - la figure 2 montre les secteurs de détection du système 25 d'avertissement périphérique selon la figure 1, - la figure 3 montre la situation de détection de lignes de haute tension et de crêtes de montagne, - la figure 4 montre l'affichage sur un afficheur de cockpit pour un affichage de navigation et de mission, 30 - la figure 5 montre l'affichage sur un afficheur de cockpit avec une représentation pour le vol stationnaire pour le système d'avertissement périphérique selon la figure 1, et - la figure 6 montre l'affichage d'un afficheur de cockpit avec une représentation OTPS du signe avertisseur selon le système avertisseur 35 périphérique de la figure 1. 2908547 5 Description de modes de réalisation de l'invention Pour surveiller les zones ou secteurs représentés aux figures 2 et 3 et désignées par les références 0, -1, -2, -3 ou 1, 3, 6, 9, 11, 12 autour d'un hélicoptère HS on utilise plusieurs capteurs radar RS 5 répartis de manière appropriée sur la structure du corps de l'hélicoptère ; la figure 1 montre uniquement quelques-uns uns des capteurs RS 0, RS m, RS m+1, RS n. Les capteurs radar RS O-RS m fonctionnent dans la plage longue et les autres capteurs fonctionnent dans la plage courte. Les signaux des capteurs radar représentant les éloignements mesurés sont recueillis dans une seule unité de caractérisation et d'exploitation 23 pour être exploités et recevoir une empreinte individuelle pour les différents secteurs par modulation d'amplitude ou de fréquence. L'unité de caractérisation et d'exploitation et ainsi les dif- 15 férents capteurs radar sont activés par une unité de commande 24. Dans l'unité de caractérisation et d'exploitation, on compare les signaux entrant à des seuils d'avertissement préréglés et on convertit les signaux reçus à l'aide d'un générateur de symbole 26 en signaux d'affichage pour les afficheurs du cockpit dont un seul afficheur 27 est 20 représenté à la figure 1. Le réglage des seuils d'avertissement se fait, soit à partir du cockpit, soit par une liaison de données externe 25. Les signaux des zones indiquées ci-dessus (voir figure 2) des capteurs radar sont, comme indiqué, caractérisés par des empreintes générées par modulation d'amplitude ou de fréquence pour permettre le traitement sélectif dans l'unité de caractérisation et d'exploitation et aussi l'affichage sélectif. La représentation des signaux des capteurs radar RS 0-RS n traités dans l'unité centrale de caractérisation et d'exploitation 23 sur les afficheurs de cockpit, comme le montre la figure 4, se font sous 30 la forme de représentations de navigation et de mission (NMD) ; les obstacles détectés sont représentés par rapport à l'hélicoptère H représenté par une croix sous la forme d'ellipses d'éloignement et de direction, par rapport à l'hélicoptère, en couleur rouge ou jaune. L'affichage de vol circulaire ou de vol stationnaire appelé afficheur primaire de vol (afficheur 35 PFD) est représenté à la figure 5 ; dans cette figure les risques horizon-2908547 6 taux par secteur selon la figure 2 sont représentés avec une teinte jaune et rouge. Enfin, la figure 6 montre une représentation OTPS (détection de proximité d'obstacle et de terrain) qui montre l'image de risque 5 spatial de l'hélicoptère représenté par un symbole. Pour cela, on incruste sous forme numérique, les distances par rapport aux obstacles, en pied ou en mètre, dans la mesure où les obstacles ont été détectés par des capteurs radar. Les échelles ont des barres jaunes ou rouges dépendant de l'éloignement, suivant le degré de risque. A la figure 6, les 10 directions représentées correspondent à la droite, à l'arrière, à la gauche et à l'avant et les champs de secteur supérieur correspondent à la zone à l'avant de l'hélicoptère ; (voir également la figure 2). La position du terrain/des obstacles sous l'hélicoptère est représentée à droite en bas sous la forme d'une échelle verticale s'appuyant sur la représenta- 15 tion d'un altimètre radar. 20 2908547 7 NOMENCLATURE -3....12 Secteur de détections 5 HS Hélicoptère RS 0 -n Capteurs radar 23 Unité centrale de caractérisation et d'exploitation 24 Unité de commande 25 Liaison de données 10 26 Générateur de symbole 27 Afficheur 15 REVENDICATIONS 1 ) Système d'avertissement périphérique pour hélicoptère, détectent les obstacles et la proximité du sol par des faisceaux radar, caractérisé par l'utilisation d'un ensemble de capteurs radar (RS 0-RS n) solidaires de la structure du corps de l'hélicoptère (HS), associés à différents secteurs (-3...12) de la sphère entourant l'hélicoptère (HS), et travaillant avec des longueurs d'ondes différentes (plage courte, plage longue), selon laquelle - les signaux des capteurs radar représentant des informations de dis- tance sont transmis cycliquement à une unité centrale de caractéri-sation et d'exploitation (23) et après leur préparation et leur comparaison à des seuils d'avertissement prédéfinis (liaison de don- nées 25), ces signaux sont présentés sur au moins un afficheur de cockpit (27), - les capteurs radar servant à la détection de la sphère en dessous, derrière et à côté de l'hélicoptère (HS) travaillent avec une longueur d'ondes dans la plage courte et les capteurs radar servant à la détection de la sphère devant l'hélicoptère travaillent avec une longueur d'ondes de la plage longue, et - les faisceaux radar réfléchis conservent une caractéristique (empreinte) par modulation d'amplitude ou de fréquence, pour être associés correctement aux secteurs respectifs (-3...12) et pour distinguer entre différents engins aériens. 2 ) Système d'avertissement périphérique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' une unité de caractérisation (23) commune est prévue pour caractériser les signaux des capteurs radar (RS 0 - RS n). 3 ) Système d'avertissement périphérique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les capteurs radar de plage courte (RS m+ 1 - RS n) sont associés à la détection des plages latérales, inférieures et arrière de l'hélicoptère (HS) et les capteurs radar de plage longue (RS 0 - RS m) détectent la plage avant, devant l'hélicoptère (HS). 5 2908547 9 4 ) Système d'avertissement périphérique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les seuils d'avertissement prédéfinis sont réglables de préférence par une liaison de données externe (25). 5 ) Système d'avertissement périphérique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les risques horizontaux pour la plage de vol stationnaire sont représentés en jaune et en rouge par plages, par coloration à l'affichage. 10 6 ) Système d'avertissement périphérique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les situations de risque pour le vol de mission et de navigation sont représentées sous la forme d'ellipses de teinte rouge et jaune sur 15 l'afficheur du cockpit (27). 7 ) Système d'avertissement périphérique selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que 20 l'affichage de toutes les positions de vol sous la forme d'une image de risque spatial de l'hélicoptère (HS) sont représentées sur un afficheur commun. 25