Brevet FR2901903A1 — publié le 20071207

La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'aide à la navigation au sol d'un avion sur un aéroport, ainsi qu'un système d'aide à la navigation au sol comportant un tel dispositif. La complexité de certains aéroports, l'augmentation du trafic aé- rien et l'existence d'installations souvent peu adaptées à des avions qui sont de plus en plus gros et nombreux, créent des difficultés de circulation sur les pistes et les taxiways des aéroports, ce qui entraîne souvent des allongements des durées de roulage, parfois des incidents plus ou moins graves et malheureusement également des accidents. Dans ce contexte, on note un nombre de plus en plus élevé "d'incursions de piste", c'est-à-dire de situations où un avion non autorisé pénètre sur une piste qui est utilisée au même moment de façon régulière par un autre avion, pour atterrir ou décoller. Une telle incursion de piste est très dangereuse, puisqu'elle met en danger la vie des occupants des deux avions. Pour des raisons de sécurité, il est donc important, voire impératif, que chaque pilote puisse surveiller le plus efficacement possible l'environnement autour de son avion et le cas échéant être informé de toute incursion (ou de tout risque d'incursion) de piste. Par un article de Beskenis, Green, Hyer et Johnson intitulé "Integrated Display System for Low Visibility Landing and Surface Operations" et paru dans la publication "NASA Langley Technical Report", juillet 1998, NASA/CR-1998-208446, on connaît un système de visualisation qui est embarqué à bord d'un avion, pour assister le pilote de l'avion lors de ma-noeuvres au sol. A cet effet, ce système de visualisation comporte, notam-ment, des moyens de visualisation permettant de présenter sur un écran 2 monté dans le poste de pilotage de l'avion une carte de l'aéroport montrant les pistes, les taxiways et les différents bâtiments, ainsi que la position de l'avion et le trafic qui existe sur cet aéroport. Ce système de visualisation met donc en oeuvre une fonction de navigation aéroportuaire qui permet de localiser la position de l'avion sur une carte électronique d'aéroport. Lors de la navigation au sol, les contrôleurs aériens transmettent généralement au pilote de l'avion, de façon orale, par l'intermédiaire d'une transmission radio, une succession de points de passage (noms de taxiways et/ou de pistes, ...). Ces informations aident le pilote à guider l'avion sur l'aéroport. Toutefois, dans la situation précitée, le pilote doit assurer lui-même la corrélation entre les informations transmises par les contrôleurs aériens et la carte électronique embarquée sur laquelle sont visualisés le plan de l'aéroport et la position de son avion. Ceci entraîne une 15 charge de travail importante pour le pilote et rend le système de navigation aéroportuaire peu robuste aux erreurs d'interprétation et de compréhension des informations orales reçues. Par ailleurs, les fréquences, généralement de type VHF ("Very High Frequency" en anglais, c'est-à-dire des très hautes fréquences), qui sont 20 utilisées pour les communications vocales sont parfois saturées notamment sur des aéroports complexes, ce qui limite les contrôleurs dans leur capacité à gérer tous les mouvements des avions au sol. En outre, il existe également des problèmes de compréhension et d'interprétation lors de telles communications vocales, en particulier pour 25 les raisons suivantes : transmission perturbée ou mauvaise réception, in-compréhension (accent de l'interlocuteur, rapidité et/ou clarté d'élocution), impossibilité de faire répéter l'information sur de gros aéroports, phraséologie verbale non respectée, ... 3 La présente invention concerne un procédé d'aide à la navigation au sol d'un avion sur un aéroport, qui permet de remédier aux inconvénients précités. A cet effet, selon l'invention, ledit procédé selon lequel on affiche sur au moins un premier écran de visualisation un ensemble d'indications comprenant au moins : une carte d'aéroport qui représente au moins partiellement l'aéroport ; et un symbole avion qui illustre la position actuelle de l'avion sur l'aéroport et qui est affiché sur ladite carte d'aéroport, est remarquable en ce que l'on réalise, de plus, les opérations suivantes : on réceptionne, via une liaison de transmission de données, des don-nées qui sont engendrées par un poste de contrôle de l'aéroport et qui sont relatives au chemin à suivre par l'avion sur ledit aéroport ; on présente automatiquement lesdites données reçues, sous forme tex- tuelle, sur au moins un second écran de visualisation ; et on présente automatiquement ces données reçues, sous forme graphi- que, sur ledit premier écran de visualisation, et ceci à l'aide d'un tracé illustrant sur ladite carte d'aéroport ledit chemin à suivre par l'avion. Ainsi, grâce à l'invention, on utilise une liaison de transmission de données, de type usuel "datalink" (qui est généralement déjà prévue entre un avion se trouvant sur un aéroport et un poste de contrôle de cet aéroport, mais pas pour le même usage), pour recevoir les informations nécessaires au guidage de l'avion au sol sur l'aéroport. Ces données sont reçues automatiquement et présentées automatiquement sur lesdits premier et second écrans de visualisation. Cette mise en oeuvre automatique permet bien entendu de réduire fortement la charge de travail du pilote. De plus, lesdites données sont présentées sous des formes différentes (forme textuelle, forme graphique) sur les écrans de visualisation, 4 ce qui permet d'augmenter la compréhension et le contrôle des informations de guidage au sol fournies, comme précisé ci-dessous. La présente invention permet également de remédier aux différents inconvénients pré-cités susceptibles d'exister lors de communications vocales. De façon avantageuse, la largeur dudit tracé illustrant le chemin à suivre par l'avion est proportionnelle à chaque fois à la largeur effective de la voie de roulement (piste, taxiway, ...) sur laquelle passe ledit chemin, en tenant également compte de l'échelle courante dudit premier écran de visualisation sur lequel est affiché ce tracé. En outre, pour faciliter la lecture de l'affichage réalisé sur ledit premier écran de visualisation, de façon avantageuse : on met en évidence sur au moins l'un desdits écrans de visualisation des données reçues, des données acceptées par le pilote, et une modification de données reçue du poste de contrôle ; et/ou on efface automatiquement la partie dudit tracé qui est située derrière ledit symbole avion, lors du déplacement de l'avion le long du chemin illustré par ce tracé ; et/ou on met en évidence sur ledit premier écran de visualisation des étiquettes des voies de roulement (piste, taxiway, ...) par lesquelles passe ledit tracé, une étiquette comportant par définition des informations (nom, ...) concernant la voie de roulement associée. Ceci permet notamment au pilote de facilement corréler l'information textuelle lue sur le second écran de visualisation avec l'information graphique affichée sur la carte d'aéroport visualisée sur ledit premier écran de visualisation. La présente invention concerne également un dispositif d'aide à la navigation au sol d'un avion, en particulier d'un avion de transport, sur un aéroport. Selon l'invention, ledit dispositif du type comportant au moins des premiers moyens d'affichage susceptibles d'afficher sur au moins un pre- mier écran de visualisation un ensemble d'indications comprenant au moins : une carte d'aéroport qui représente au moins partiellement l'aéroport ; et 5 un symbole avion qui illustre la position actuelle de l'avion sur l'aéroport et qui est affiché par ladite carte d'aéroport, est remarquable en ce que : ledit dispositif qui est embarqué à bord de l'avion comporte de plus : • des moyens de réception de données qui sont susceptibles de rece- voir, via une liaison de transmission de données, des données qui sont engendrées par un poste de contrôle de l'aéroport et qui sont relatives au chemin à suivre par l'avion sur ledit aéroport ; et • des seconds moyens d'affichage pour présenter automatiquement lesdites données, sous forme textuelle, sur au moins un second écran de visualisation ; et lesdits premiers moyens d'affichage sont formés de manière à présenter automatiquement ces données, sous forme graphique, sur ledit premier écran de visualisation, et ceci à l'aide d'un tracé illustrant sur ladite carte d'aéroport ledit chemin à suivre par l'avion. Dans un mode de réalisation particulier, ledit dispositif comporte, de plus, des moyens permettant à un pilote de l'avion d'émettre, de façon vocale ou via une liaison de transmission de données, des informations à destination dudit poste de contrôle afin d'accuser réception de données reçues par l'intermédiaire desdits moyens de réception de données. En outre, de façon avantageuse, ledit dispositif comporte, de plus, des moyens, en particulier des moyens d'émission de données, permettant à un pilote de l'avion de réaliser une demande d'informations à destination dudit poste de contrôle, via ladite liaison de transmission de données. Ainsi, le pilote peut dialoguer directement avec un contrôleur se trouvant 6 dans ledit poste de contrôle de l'aéroport en utilisant ladite liaison de transmission de données, c'est-à-dire sans utiliser la bande de fréquences (généralement de type VHF) destinée aux échanges vocaux. Ceci permet notamment de remédier aux problèmes de saturation précités. La présente invention concerne également un système d'aide à la navigation au sol d'un avion sur un aéroport. Selon l'invention, ledit système est remarquable en ce qu'il comporte : un dispositif d'aide à la navigation, tel que celui précité, qui est embar- qué sur l'avion ; et au moins des moyens d'émission de données qui sont agencés au ni-veau d'un poste de contrôle de l'aéroport et qui coopèrent avec les moyens de réception dudit dispositif d'aide à la navigation, de manière à engendrer ladite liaison de transmission de données. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est le schéma synoptique d'un système d'aide à la navigation au sol conforme à l'invention. Les figures 2 et 3 illustrent schématiquement des exemples de présentations d'informations, susceptibles d'être mises en oeuvre par un dispositif conforme à la présente invention. Le dispositif 1 conforme à l'invention et représenté schématique-ment sur la figure 1 est destiné à aider le pilote d'un avion, par exemple d'un avion de transport, lors de la navigation au sol dudit avion sur un aé- roport. Pour ce faire, ledit dispositif 1 est du type comportant au moins des moyens d'affichage 2 qui sont susceptibles d'afficher, sur au moins un écran de visualisation 3, un ensemble d'indications 4. Cet ensemble 7 d'indications 4 comprend, comme représenté sur les figures 2 et 3, au moins : une carte d'aéroport 5 qui représente au moins partiellement l'aéroport sur lequel se trouve l'avion et qui comporte, par exemple, des voies de roulement 6, telles que des bretelles d'accès 6A, des taxiways 6B et des pistes 6C ; et un symbole avion 8 qui illustre la position actuelle de l'avion sur l'aéroport et qui est affiché sur ladite carte d'aéroport 5. Lesdits moyens d'affichage 2 peuvent être un système de navigation aéroportuaire de type DANS ("On Board Airport Navigation System" en anglais). Dans ce cas, l'écran de visualisation 3 peut être un écran de navigation usuel. On sait qu'un tel écran de navigation usuel comprend généralement différents modes d'affichage, et en particulier : un mode dit "arc", pour lequel la position de l'avion est illustrée par un 15 symbole avion 8 qui se trouve au bas de l'écran de navigation 3, au centre de plusieurs arcs de cercle munis d'échelles de cap et de dis-tance. Le symbole avion 8 est fixe et est orienté vers le haut. Le pilote peut ainsi situer facilement son avion sur la carte d'aéroport 5. La carte tourne et glisse en fonction du déplacement de l'avion, dont le symbole 20 avion 8 reste donc fixe ; un mode dit "rose", pour lequel le symbole de l'avion 8 se trouve au centre de l'écran de navigation 3. Il est également fixe et est également orienté vers le haut. Plusieurs cercles concentriques fournissent des échelles de référence pour mesurer rapidement et visuellement les dis- 25 tances et le cap ; et un mode dit "plan" tel que représenté sur les figures 2 et 3, qui correspond à une vue de dessus de l'aéroport, orientée vers le nord. L'avion se déplace sur cette carte 5 (qui est fixe, mais qui peut être déplacée manuellement par le pilote). 8 Selon l'invention, ledit dispositif 1 qui est embarqué à bord de l'avion, comporte, en plus desdits moyens d'affichage 2 : des moyens de réception de données 10 qui sont susceptibles de recevoir, via une liaison 7 de transmission de données de type "datalink", des données qui sont engendrées au niveau d'un poste de contrôle 11 de l'aéroport et qui sont relatives au chemin à suivre par l'avion sur le-dit aéroport. Ces moyens de réception de données 10 reçoivent et traitent les données reçues par l'intermédiaire de la liaison 7 de transmission de données, qui comporte une liaison de transmission usuelle à on- des électromagnétiques. Lesdits moyens de réception de données 10 peuvent faire partie d'une unité de gestion de trafic aérien de type ATSU ("Air Traffic Services Unit" en anglais) ; et des moyens d'affichage auxiliaires 12 qui sont reliés par l'intermédiaire d'une liaison 13 auxdits moyens 10 et qui sont formés de manière à présenter automatiquement les données reçues par lesdits moyens 10 sur au moins un écran de visualisation 14. Ces données sont présentées sous forme textuelle sur cet écran de visualisation 14, qui correspond par exemple à une unité d'affichage et de contrôle de liaisons de données de type DCDU ("Datalink Control and Display Unit" en anglais). De plus, selon l'invention, lesdits moyens d'affichage 2 sont reliés par l'intermédiaire d'une liaison 15 auxdits moyens 10 et sont formés de manière à présenter automatiquement les données relatives au chemin à suivre par l'avion, reçues desdits moyens 10, sur ledit écran de visualisa- tion 3, et ceci de façon graphique. Plus précisément, lesdits moyens d'af- fichage 2 affichent le chemin à suivre par l'avion à l'aide d'un tracé 16 sur ladite carte d'aéroport 5, comme représenté sur les figures 2 et 3. Ainsi, le dispositif 1 conforme à l'invention utilise une liaison 7 de transmission de données, de type usuel "datalink", qui est généralement déjà prévue entre un avion et un poste de contrôle 1 1 d'un aéroport, mais 9 pas pour le même usage qu'ici. Ledit dispositif 1 utilise en effet cette liai-son 7, dans le cadre de la présente invention, pour recevoir les informations nécessaires au guidage de l'avion au sol sur l'aéroport. Ces données sont reçues automatiquement et présentées automatiquement sur lesdits écrans de visualisation 3 et 14. Cette mise en oeuvre automatique permet bien entendu de réduire fortement la charge de travail du pilote. De plus, lesdites données sont présentées sous des formes différentes (forme textuelle, forme graphique) sur les écrans de visualisation 3 et 14, ce qui permet d'augmenter la compréhension et le contrôle des in-formations (de guidage au sol) fournies au pilote. De préférence, la largeur dudit tracé 16 illustrant le chemin à suivre par l'avion est proportionnelle à chaque fois à la largeur effective de la voie de roulement 6 (piste, taxiway, ...) sur laquelle passe ce chemin, en tenant également compte de l'échelle courante dudit écran de visualisation 3 sur lequel est affiché ce tracé 16. De plus, pour faciliter la lecture de l'affichage réalisé sur ledit écran de visualisation 3, lesdits moyens d'affichage 2 : effacent automatiquement la partie dudit tracé 16 qui est située derrière ledit symbole avion 8, lors du déplacement de l'avion le long du chemin illustré par ce tracé 16 ; et mettent en évidence sur ledit écran de visualisation 3 des étiquettes 17 des voies de roulement 6 (piste, taxiway, ...) par lesquelles passe ledit tracé 16. Par définition, une étiquette 17 comporte des informations (nom, ...) concernant la voie de roulement 6 associée. Cette mise en évidence permet notamment au pilote de facilement corréler l'information textuelle lue sur l'écran de visualisation 14 avec l'information graphique affichée sur la carte d'aéroport 5 visualisée sur ledit écran de visualisation 3. Cette mise en évidence peut, par exemple, être réalisée en doublant la taille des étiquettes 17 ou en modifiant leur couleur. 10 Par ailleurs, dans un mode de réalisation particulier, ledit dispositif 1 comporte, de plus, des moyens 18 qui permettent à un pilote de l'avion d'émettre, de façon vocale ou via une liaison de transmission de données, des informations à destination dudit poste de contrôle 11 afin d'accuser réception de données reçues par l'intermédiaire desdits moyens de récep-tion de données 10, une telle procédure de réponse étant obligatoire. En outre, ledit dispositif 1 comporte, de plus, des moyens, en particulier des moyens d'émission de données 19, qui permettent à un pilote de l'avion de réaliser une demande d'informations à destination dudit poste de contrôle 11, via ladite liaison 7 de transmission de données. Ces moyens d'émission de données 19 font partie, avec lesdits moyens de réception de données 10, d'un système de transmission de données 20 qui est monté sur l'avion. Ce système de transmission de données 20 peut coopérer avec un système de transmission de données 21 qui est monté dans le poste de contrôle 11 situé au sol et qui comporte également des moyens d'émission de données 22 et des moyens de réception de données 23 de type usuel. Ainsi, le pilote de l'avion peut dialoguer directement avec un contrôleur se trouvant dans ledit poste de contrôle 11 de l'aéroport (sous forme d'un dialogue non vocal) en utilisant cette liaison 7 de transmission de données, c'est-à-dire sans utiliser la bande de fréquences (généralement de type VHF) destinée de façon usuelle aux échanges vocaux. Ceci permet notamment de remédier à des problèmes de saturation de cette bande de fréquences sur de nombreux aéroports. Ledit dispositif 1 et ledit système 21 installé dans le poste de contrôle 11 font partie d'un système 24 d'aide à la navigation au sol d'un avion, conforme à l'invention. On notera que, dans le cadre de la présente invention, un tracé 16 représentant le chemin à suivre par l'avion peut être rendu caduc, en par- 11 ticulier lorsque le pilote indique à l'aide des moyens 18 qu'il n'a pas reçu les données nécessaires, ou lorsqu'un contrôleur change d'avis et propose un nouveau tracé. Dans ce dernier cas, les moyens d'affichage 2 peuvent afficher simultanément les deux tracés 16A et 16B, comme représenté sur la figure 3. L'ancien tracé 16A présente par exemple la forme habituelle (ou une forme spécifique) et le nouveau tracé 16B est mis en évidence de façon différente, par exemple en pointillés et/ou avec une couleur différente. Cet ancien tracé 16A peut subsister jusqu'à ce que le pilote accuse réception du nouveau tracé 16B par l'intermédiaire desdits moyens 18. Au plus tard à ce moment, le nouveau tracé 16B prend sa forme définitive, par exemple un trait continu en vert. Il convient donc de distinguer entre une information (ou tracé) reçue (trait cyan, texte cyan) et une information (ou tracé) acceptée par le 15 pilote (trait vert, texte vert), et une modification d'information envoyée par le contrôleur (ancienne en trait plein, nouvelle en pointillés, tant que pas acceptée par le pilote). II s'agit de trois représentations graphiques différentes, qui sont définies en accord avec un code de couleur existant dans le cockpit, facilitant ainsi leur interprétation par l'équipage. 20 Le tracé fourni est une donnée importante, car il autorise l'avion à se mouvoir sur une distance bornée, en accord avec les consignes du contrôleur. Il est donc important de renforcer graphiquement la fin du tracé (symbole "C" en bout de taxiroute sur la figure 2). Cette limite peut se trouver sur un parking, sur un taxiway, à une intersection de taxiways, 25 à l'approche d'une piste ou même sur une piste. A l'approche d'une piste, cela revêt un caractère particulier, puisqu'il s'agit du dernier point d'arrêt avant de pénétrer dans la piste. Ces points d'arrêts particuliers sont matérialisés par un marquage au sol, et sont également visibles sur la carte électronique d'aéroport sous forme de symboles (barres transversales). 12 Lorsqu'il s'agit de ces points particuliers, il est impératif de respecter les arrêts, pour éviter une incursion de piste. Le dispositif 1 aide donc le pilote à mieux se représenter les limites précitées et à anticiper un arrêt. Par ailleurs, en cas de retour à un mode vocal, l'information gra-phique et textuelle devient obsolète. Une simple commande sur l'interface graphique permet d'annuler et d'effacer toute information affichée. Si le dispositif 1 reçoit une nouvelle information depuis le sol, elle sera de nouveau présentée à bord, de façon textuelle et graphique. REVENDICATIONS 1. Procédé d'aide à la navigation au sol d'un avion sur un aéroport, procédé selon lequel on affiche sur au moins un premier écran de visualisation (3) un ensemble d'indications (4) comprenant au moins : une carte d'aéroport (5) qui représente au moins partiellement l'aéro- port ; et un symbole avion (8) qui illustre la position actuelle de l'avion sur l'aéroport et qui est affiché sur ladite carte d'aéroport (5), caractérisé en ce que l'on réalise, de plus, les opérations suivantes : on réceptionne, via une liaison (7) de transmission de données, des données qui sont engendrées par un poste de contrôle (Il) de l'aéroport et qui sont relatives au chemin à suivre par l'avion sur ledit aéroport ; on présente automatiquement lesdites données reçues, sous forme tex- tuelle, sur au moins un second écran de visualisation (14) ; et on présente automatiquement ces données reçues, sous forme graphique, sur ledit premier écran de visualisation (3), et ceci à l'aide d'un tracé (16) illustrant sur ladite carte d'aéroport ledit chemin à suivre par l'avion. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur dudit tracé (1 6) est proportionnelle à chaque fois à la largeur effective de la voie de roulement (6) sur laquelle passe ledit chemin, en tenant également compte de l'échelle courante du-dit premier écran de visualisation (3). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on met en évidence sur au moins l'un desdits écrans de visualisation (3, 14) des données reçues, des données acceptées par le pilote, et une modification de données reçue du poste de contrôle (1 1). 14 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on efface automatiquement la partie dudit tracé (16) qui est située derrière ledit symbole avion (8), lors du déplacement de l'avion le long du chemin illustré par ce tracé (16). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on met en évidence sur ledit premier écran de visualisation (3) des étiquettes (17) des voies de roulement (6) par lesquelles passe ledit tracé (16), une étiquette (17) comportant des informations concernant la voie de roulement (6) associée. 6. Dispositif d'aide à la navigation au sol d'un avion sur un aéroport, ledit dispositif (1) comportant au moins des premiers moyens d'affichage (2) susceptibles d'afficher sur au moins un premier écran de visualisation (3) un ensemble d'indications (4) comprenant au moins : une carte d'aéroport (5) qui représente au moins partiellement l'aéro- port ; et un symbole avion (8) qui illustre la position actuelle de l'avion sur l'aéroport et qui est affiché par ladite carte d'aéroport (5), caractérisé en ce que : ledit dispositif (1) qui est embarqué à bord de l'avion comporte de plus : des moyens de réception de données (10) qui sont susceptibles de recevoir, via une liaison (7) de transmission de données, des don-nées qui sont engendrées par un poste de contrôle (Il) de l'aéroport et qui sont relatives au chemin à suivre par l'avion sur ledit aéroport ; et des seconds moyens d'affichage (12) pour présenter automatique-ment lesdites données, sous forme textuelle, sur au moins un second écran de visualisation (14) ; et lesdits premiers moyens d'affichage (2) sont formés de manière à présenter automatiquement ces données sous forme graphique sur ledit 15 premier écran de visualisation (3), à l'aide d'un tracé (16) illustrant sur ladite carte d'aéroport (5) ledit chemin à suivre par l'avion. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, des moyens (18) permettant à un pilote de l'avion d'émettre des informations à destination dudit poste de contrôle (Il) afin d'accuser réception de données reçues par l'intermédiaire desdits moyens de réception de données (10). 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, des moyens (19) permettant à un pilote de l'avion de réaliser une demande d'informations à destination dudit poste de contrôle (Il), via ladite liaison (7) de transmission de don-nées. 9. Système d'aide à la navigation au sol d'un avion sur un aéroport, caractérisé en ce qu'il comporte : û un dispositif (1) d'aide à la navigation, tel que celui spécifié sous l'une quelconque des revendications 6 à 8 ; et au moins des moyens d'émission de données (22) qui sont agencés au niveau d'un poste de contrôle (Il) de l'aéroport et qui coopèrent avec les moyens de réception (10) dudit dispositif (1) d'aide à la navigation, de manière à engendrer ladite liaison (7) de transmission de données. 10. Avion, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (1) susceptible de mettre en oeuvre le procédé spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 5. 1 1 . Avion, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (1) tel que celui spécifié sous l'une quelconque des revendications 6 à 8.