Brevet FR2909782A1 — publié le 20080613

PROCEDE DE FILTRAGE SELECTIF D'UN PLAN DE VOL D'AERONEF EN FONCTION DES BESOINS OPERATIONNELS La présente invention se rapporte à un procédé de filtrage sélectif d'un plan 5 de vol d'aéronef en fonction des besoins opérationnels. De nombreux éléments d'un plan de vol d'aéronef ne sont que des informations relatives à la progression de l'aéronef le long de son plan de vol et non pas la référence servant à construire sa trajectoire de consigne. Ces points peuvent être des projections d'un point appartenant ou non au plan de vol, positionné à une 10 distance précise d'un point de référence, par exemple à l'intersection d'un parallèle géographique. Ces points de report sont calculés en partant de la référence sol associée à la manoeuvre contenant le point de report et n'ont pas vocation à être recalculés. Ces points correspondent typiquement à des demandes émanant du contrôle aérien de rapport sur la progression de l'aéronef 15 Les systèmes actuels, contrairement à ce qui est recommandé dans la documentation de standardisation RTCA DO 236B ( DO236B Minimum Aviation System Performance Standards : Required Navigation Performance for Area Navigation publiée le 28 Octobre 2003 par la RTCA ùRadio Technical Commission for Aeronautics) modifient la structure même du plan de vol, ce qui 20 conduit à changer certaines manoeuvres attendues de l'aéronef de la façon suivante, schématisée en figure 1. Sur cette figure 1, on a représenté les waypoints initiaux du plan de vol R336W et ABAGN ainsi que le point offsetté LACOU . L'ajout d'un point de report PD01 entre les points R336W et LACOU revient à 25 découper le leg (segment de trajectoire, c'est-à-dire la plus petite unité du plan de vol, et qui sera désignée par la suite par ce terme habituellement employé en aéronautique) vers LACOU en un leg vers PD01 et un nouveau leg entre PD01 et LACOU . Si un point calculé en distance par rapport à LACOU est inséré trop près de celui-ci, la trajectoire calculée sera la trajectoire représentée en 30 trait interrompu sur le dessin. Là où l'opérateur attend l'affichage d'une information de distance par rapport à un point, il obtient une trajectoire modifiée ne respectant plus la trajectoire initiale. 2909782 2 La présente invention a pour objet un procédé de filtrage sélectif d'un plan de vol en fonction des besoins opérationnels, procédé qui permette d'ajouter des éléments dans un plan de vol sans modifier son essence et surtout les manoeuvres qui lui sont associées. Le procédé conforme à l'invention est caractérisé par le fait que des éléments spécifiques à la structure du plan de vol sont ajoutés par le système de gestion de vol en fonction de la nature des éléments insérés par l'opérateur de l'aéronef sur le plan de vol, afin de déterminer si ces éléments doivent ou non être pris en compte pour leur utilisation dans les calculs relatifs au plan de vol. Le type d'élément APF (Along Path Fix) est typiquement ajouté lorsque l'opérateur insère un élément dans le plan de vol et que cet élément n'a pas vocation à modifier la trajectoire latérale de l'avion. De façon avantageuse, l'un au moins des éléments suivants est ledit élément spécifique : - ATO (Along Track Offset) : point positionné en distance par rapport à un 15 point du plan de vol le long de la trajectoire, - projection orthogonale d'un point sur la trajectoire, -intersection d'une demi droite avec la trajectoire, - intersection d'un cercle avec la trajectoire, - croisement de latitude ou de longitude par la trajectoire. 20 Selon une autre caractéristique de l'invention, l'opérateur détermine si l'utilisation desdits éléments intervient sur le calcul de la trajectoire de l'aéronef. Selon une autre caractéristique de l'invention, le vol de l'aéronef est asservi sur la trajectoire calculée en tenant compte desdits éléments. 25 Selon une autre caractéristique de l'invention, le filtrage desdits éléments est effectué par l'opérateur à l'aide d'une interface homme-machine. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé de l'invention est appliqué à une structure arborescente de plan de vol. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description 30 détaillée d'un mode de réalisation, pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel : 2909782 3 la figure 1, déjà mentionnée ci-dessus, est un diagramme simplifié d'un leg de plan de vol servant à expliquer les inconvénients des procédés de l'art antérieur, la figure 2 est un bloc-diagramme simplifié expliquant comment le 5 procédé de l'invention est appliqué à un plan de vol à structure arborescente, la figure 3 est un diagramme partiel d'un plan de vol arborescent montrant comment lui est appliqué le procédé conforme à la présente invention, et 10 la figure 4 est un diagramme simplifié d'un leg de plan de vol montrant comment lui est appliqué le procédé conforme à la présente invention. La solution de l'invention consiste à ajouter des éléments spécifiques au plan de vol sans en modifier la structure ni la trajectoire résultante de l'aéronef concerné, ces éléments spécifiques, généralement des points (comme ATO) ou des portions caractéristiques du plan de vol (EOSID Engine Out Standard Instrument Departure û procédure de départ en cas de panne moteur après le décollage), permettant de déterminer si de tels points doivent ou non être pris en compte pour leur utilisation, en particulier, mais non exclusivement, pour le calcul de la trajectoire de référence, et, en fonction des caractéristiques de ces points, pour effectuer des prédictions de calculs de vitesse, d'altitude, de temps de vol, de quantités de carburant. L'invention permet ainsi à l'opérateur d'effectuer sur l'écran de son IHM (interface homme-machine) des filtrages visuels sur ces points ou portions caractéristiques du plan de vol. Dans la description qui suit, on se réfère à un plan de vol à structure arborescente, mais il est bien entendu que l'invention peut également être mise en oeuvre avec un plan de vol classique, sans toutefois pouvoir bénéficier de tous les avantages inhérents au plan de vol à structure arborescente. En effet, l'utilisation d'un arbre permet de structurer une information de plan de vol en une succession d'étapes ayant un sens opérationnel. Chaque élément de cet arbre peut avoir des caractéristiques qui identifient une fonctionnalité que l'on peut filtrer ultérieurement. 2909782 4 En outre, l'invention est décrite ci-dessous en référence au calcul des points de la trajectoire d'un aéronef, mais il est bien entendu qu'elle n'est pas limitée à cette seule application, et qu'elle peut être mise en oeuvre pour d'autres éléments spécifiques d'un plan de vol tels que des points de la procédure de remise de gaz ou 5 des points de référence servant au calcul de l'offset. Sur le bloc-diagramme de la figure 2, on a schématisé une partie d'un plan de vol, et en particulier un élément 1 FPLN element de ce plan de vol. Cet élément comprend ici les feuilles suivantes : un leg (manoeuvre de référence de l'aéronef définie par un chemin et une condition de terminaison), un point 3 (dit 10 APF soit : Along Path Fix situé le long de la trajectoire de référence 4 (point qui doit connaître cette référence ainsi que sa terminaison 5) et un point 6 (dit offset point ) servant à définir une trajectoire (dite offset ) parallèle à la trajectoire de référence. Ceci signifie que la structure arborescente du plan de vol peut comprendre trois sortes de feuilles : des legs (2), et des points de la trajectoire 15 de référence et de l'offset (3 et 6). Selon les besoins instantanés, l'élaboration de la trajectoire de référence utilise lesdites feuilles. Pour le calcul nominal de la trajectoire latérale (pas d'offset en cours), les feuilles de type APF sont ignorées et seuls les legs sont utilisés. Lorsqu'une feuille offset point existe, le calcul de la trajectoire ignore le point 20 initial (ce point étant une terminaison de leg). Ce principe de filtrage selon les besoins, qui est utilisé en amont du calcul de la trajectoire latérale, permet de rendre les algorithmes de calcul de trajectoire complètement indépendants de la nature des feuilles manipulées. On a schématisé en haut de la figure 3 un plan de vol arborescent ( FPLN :: 25 actif ) se rapportant à une mission de liaison entre les aéroports de Toulouse et d'Amsterdam. Ceci est indiqué par Route ::TLSAMS . Un premier niveau du plan de vol comporte les éléments Departure ::LFBO (aéroport de départ : Toulouse), enroute (phase de croisière) et Arrivai ::EHAM (aéroport d'arrivée Amsterdam). 30 La branche correspondant à l'élément Departure ::LFBO comporte les éléments rwy ::14L (identification de piste de roulage) et SID ::LACO5A 2909782 5 (identification de la procédure Standard Input Departure notée SID ). Au niveau suivant de l'arborescence, ces deux branches se continuent par les différents legs que comporte le plan de vol. Ces legs sont, dans le cas présent, IF ( Initial Fix ), CA ( Course to Altitude ), CF (Course to Fix ), FA 5 ( Fix to Altitude ), CI ( course to Interception ) et TF ( Track to Fix ). Ces différents legs sont précisés au niveau suivant par les feuilles path (chemin), terra (terminaison de leg) et APF (mentionné ci-dessus). Selon l'invention, et ainsi que schématisé au milieu de la figure 3 (on n'y a repris que les feuilles du plan de vol), on filtre (on neutralise) la feuille APF 10 correspondant au point de report PD01 dont il ne doit pas être tenu compte pour calculer la trajectoire de l'aéronef (alors que ce ne pouvait être le cas avec les procédés actuels, comme expliqué ci-dessus en référence à la figure 1). La trajectoire calculée est alors celle représentée sur le diagramme du bas de la figure 3 et joignant les points R336W et AEAGN . Le point PD01 , représenté en 15 grisé, n'est ainsi plus utilisé pour le calcul de la trajectoire. Les principaux filtrages que l'invention prévoit d'appliquer aux feuilles sont, de façon non limitative : filtrage des terminaisons des legs et des points de report (servant à créer des APF), des Along Track Offsets (servant à créer des 20 trajectoires latérales), des Abeams (projections de points fixes sur un plan de vol).... - filtrage des points offsettés et des points de rejointe de l'offset, - filtrage des éléments enroute et des terminal waypoints (points terminaux des legs). 25 Le filtrage de l'invention tient compte de certains attributs tels que la consigne de survol (dite overfly ). En effet, si l'opérateur de l'aéronef demande un survol d'un point et que celui-ci soit un point de report ou non, il doit impérativement entrer dans l'élaboration de la trajectoire. Cela ne modifie en rien sa nature car la suppression de son attribut survol doit autoriser son futur filtrage. 30 On a illustré en figure 4 une autre caractéristique générale de l'invention, selon laquelle le système de gestion de vol change la nature d'un élément spécifique, 2909782 6 par exemple d'une feuille, suite à une intervention de l'opérateur. Une telle caractéristique est mise en oeuvre par exemple lorsqu'un point de report devient un ancrage d'une nouvelle séquence de legs, ce qui est illustré en figure 4. Le diagramme de la figure 4 est similaire à celui de la figure 1, à la différence 5 que le point NEW a été ajouté derrière le point de report PD01 . Le système de gestion du vol convertit la feuille de nature APF en feuille leg en prenant le point PD01 comme terminaison. Un tel processus de conversion est connu en soi pour être utilisé systématiquement dans les systèmes de l'art antérieur acceptant l'ajout d'un point de report sur le plan de vol de référence. Selon la présente 10 invention, ce processus n'est mis en oeuvre que lorsque l'opérateur souhaite réellement procéder à une modification de la trajectoire résultante. Selon une autre caractéristique de l'invention, on filtre les branches elles-mêmes. Des exemples de tels filtrages sont les suivants : filtrage de la missed approach (approche manquée), 15 filtrage de l'EOSID(Engine Out Standard Instrument Departure ù procédure de départ en cas de panne moteur après le décollage) filtrage du plan de vol de déroutement,.... Dans les cas de la missed approach et de l'EOSID, le calcul de la trajectoire latérale est limité à un affichage de la structure basique du leg. La 20 trajectoire calculée est donc limitée au positionnement du point de terminaison du leg et à la forme basique du trajet à des fins d'affichage et de calcul de distance. Pour un plan de vol de déroutement, les algorithmes utilisés font abstraction de certaines contraintes et n'ont pas le même objectif de précision. Il est donc acceptable de simplifier le calcul de la trajectoire latérale et de prendre des pas 25 d'intégration plus grands dans les calculs de prédiction. Dans ce cas, l'application de l'invention, bien que ne modifiant pas le résultat opérationnel, permet de réutiliser les mêmes algorithmes génériques de calcul et d'accès aux informations dont l'opérateur peut avoir besoin pour tous les cas identifiés d'un tel plan de vol. Par conséquent, l'invention améliore la robustesse et la fiabilité de l'élaboration de la 30 trajectoire et des prédictions pour ce plan de vol de déroutement. Enfin, la technique de filtrage de l'invention est avantageusement mise en 5 2909782 7 oeuvre pour différents besoins tels que : l'élaboration de la trajectoire latérale et de la trajectoire verticale, l'asservissement de l'aéronef sur la trajectoire calculée, la transmission descendante au contrôle aérien du plan de vol, la visualisation de toutes informations pertinentes sur l'interface homme-machine de l'opérateur, etc. REVENDICATIONS 1. Procédé de filtrage sélectif d'un plan de vol d'aéronef en fonction des besoins opérationnels, caractérisé par le fait que des éléments spécifiques à la structure du plan de vol sont ajoutés par le système de gestion de vol en fonction de la nature des éléments insérés par l'opérateur de l'aéronef sur le plan de vol, afin de déterminer si ces éléments doivent ou non être pris en compte pour leur utilisation dans les calculs relatifs au plan de vol. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opérateur détermine si l'utilisation desdits éléments intervient sur le calcul de la trajectoire de l'aéronef 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments spécifiques sont des points ou portions caractéristiques du plan de vol. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément spécifique est l'un au moins des éléments suivants : élément APF ( Along Path Fix), ATO ( Along Track Offset ), projection orthogonale d'un point sur la trajectoire, intersection d'une demi droite avec la trajectoire, intersection d'un cercle avec la trajectoire, croisement de latitude ou de longitude par la trajectoire. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le vol de l'aéronef est asservi sur la trajectoire calculée en tenant compte desdits éléments. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtrage desdits éléments est effectué par l'opérateur à l'aide d'une interface homme-machine. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est appliqué à un plan de vol à structure arborescente. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le filtrage est appliqué aux feuilles de la structure arborescente et qu'il est l'un au moins des filtrages suivants : filtrage des terminaisons des legs et des points de report, des 2909782 9 Along Track Offsets , des Abeams , filtrage des points offsettés et des points de rejointe de l'offset, filtrage des éléments enroute et des terminal waypoints , filtrage des aéroports, filtrage de la consigne de survol. 5 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le système de gestion de vol change la nature d'un élément spécifique suite à une intervention de l'opérateur. 10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le filtrage est appliqué aux branches de la structure arborescente et qu'il est l'un au moins 10 des filtrages suivants : filtrage de la missed approach , filtrage de l'EOSID, filtrage du plan de vol de déroutement. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre pour l'un au moins des besoins suivants : l'élaboration de la trajectoire latérale et de la trajectoire verticale, l'asservissement de l'aéronef 15 sur la trajectoire calculée, la transmission descendante au contrôle aérien du plan de vol, la visualisation de toutes informations pertinentes sur l'interface homme-machine de l'opérateur.