Brevet FR2910681A1 — publié le 20080627

SYSTEME D'AFFICHAGE SELECTIF D'INFORMATIONS DE TRAFIC D'AEROPORT La présente invention concerne l'affichage, dans le poste d'équipage d'un aéronef circulant à la surface d'un aéroport, d'une carte de l'aéroport mentionnant le trafic de surface, en vue d'une aide au roulage et d'une sécurisation des mouvements au sol de l'aéronef. La complexité du tracé des pistes et voies de circulation de certains aéroports ainsi que leur trafic de plus en plus dense posent de plus en plus de problèmes d'orientation et de sécurité aux aéronefs se déplaçant sur leurs voies de circulation par faibles conditions de visibilité la nuit ou par mauvais temps. Pour y remédier, il a été proposé d'afficher sur un écran du poste de pilotage d'un l'aéronef, une carte des voies de circulation de l'aéroport où il se déplace, tracée à partir d'une base de données cartographiques embarquée dans l'aéronef ou accessible de l'aéronef par une liaison de transmission de données, avec la mention de la position courante de l'aéronef provenant d'un système embarqué de localisation tel qu'un récepteur de positionnement par satellites et/ou une centrale inertielle, et la mention des positions courantes et des immatriculations des mobiles se déplaçant à la surface ou à proximité de la surface de l'aéroport communiqués à l'aéronef par liaison radio, au moyen d'un système coopératif tel que l'ADS-B (acronyme de l'expression anglosaxonne :"Automatic Dependance Surveillance-Broadcast") ou centralisé tel que le TIS-B (acronyme de l'expression anglo-saxonne "Traffic Information Service-Broadcast"). Une description de divers prototypes industriels de systèmes d'affichage en poste de pilotage de carte d'aéroport actuellement proposés figure en annexe de l'étude de Michelle YEH de intitulée "Human Factors Considerations in the Design and Evaluation of Moving Map Display of Ownship on the Airport Surface" DOT/FAA/AR-04/09, parue en septembre 2004, U.S. Department of Transportation, Research and Special Programs Administration John A Volpe National Transportation Systems Center Cambridge, MA 02142. Ces affichages de cartes de circulation d'aéroport avec report des positions courantes de l'aéronef et du trafic environnant pose le problème de leur lisibilité. Pour y répondre, il a été proposé, notamment dans la demande 2910681 2 de brevet français FR. 2.837.591 ou dans le brevet américain US 7,109,889 de doter le système d'affichage d'une possibilité de réglage de l'échelle et du niveau de détail de la carte. Cependant, il reste que dans une zone aéroportuaire à fort trafic, un nombre important de mobiles et notamment 5 tous les aéronefs ayants leurs instruments de bord en fonctionnement, qu'ils soient au parking ou en mouvement, communiquent leurs positions et immatriculations qui sont reportées sur la carte de circulation affichée au poste de pilotage, la rendant peu lisible. 10 La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient en limitant le report du trafic sur une carte de circulation d'aéroport affichée dans un poste de pilotage aux éléments les plus pertinents pour une aide au roulage et une sécurisation des mouvements au sol de l'aéronef qui en a la possession. 15 Elle a pour objet un système de report sélectif d'informations de trafic sur une carte de circulation d'aéroport affichée dans le poste de pilotage d'un aéronef comportant : -des moyens de prise en compte de la position courante de 20 l'aéronef, -au moins une base de données cartographiques d'aéroports répertoriant par tronçons, les voies de circulation d'un aéroport réparties et stockant pour chaque tronçon, des données spécifiques de position géographique et de connectivité, 25 - des moyens d'élaboration d'une carte de circulation d'aéroport compatible avec la position courante de l'aéronef, à partir de données de position géographique, extraites de la base de données cartographiques, - des moyens d'identification du tronçon de voie de circulation occupé par l'aéronef, 30 - des moyens de sélection, en vue de l'affichage du trafic, les tronçons de voie de la carte de circulation affichée, séparés d'un tronçon de voie de circulation emprunté par le trajet de l'aéronef, par des tronçons intermédiaires de voie de circulation en nombre inférieur à une limite arbitraire, 2910681 3 - des moyens de prise en compte de la localisation du trafic dans le voisinage de la position courante de l'aéronef, - des moyens d'identification des tronçons de voie de circulation utilisés par le trafic, et 5 - des moyens d'affichage du trafic sur les tronçons sélectionnés de voie de circulation Avantageusement, un tronçon de voie de circulation est délimité par une intersection ou un point d'arrêt dont le franchissement est soumis à l'autorisation d'une autorité de contrôle de la circulation aéroportuaire. 1 o Avantageusement, les moyens de prise en compte de la localisation du trafic ne considèrent que le trafic dans un sens de rapprochement relatif par rapport à l'aéronef. Avantageusement, les moyens de sélection sélectionnent les tronçons de voie de la carte de circulation affichée, séparés du tronçon de 15 voie de circulation occupé par l'aéronef, par des tronçons intermédiaires de voie de circulation en nombre inférieur à une limite arbitraire. Avantageusement, les moyens de sélection sélectionnent le tronçon de voie de circulation occupé par l'aéronef et les tronçons de voie de circulation qui le croisent. 20 Avantageusement, les moyens de sélection sélectionnent le tronçon de voie de circulation occupé par l'aéronef et les tronçons de voie de circulation qui le croisent audevant de l'aéronef. Avantageusement, les moyens de sélection sélectionnent les tronçons de voie de circulation que l'aéronef va emprunter, sur une distance 25 de deux intersections, et les tronçons de voie de circulation croisant ces tronçons empruntés. Avantageusement, les moyens de sélection sélectionnent les tronçons de voie de circulation croisant les tronçons de voie de circulation que l'aéronef va emprunter, sur une distance de protection s'étendant au- 30 devant de l'aéronef, correspondant à un seuil minimum augmenté d'une valeur fonction de la vitesse courante de l'aéronef. Avantageusement, les moyens de prise en compte de la localisation du trafic ne considèrent que : - les trafics au-devant de l'aéronef, empruntant le même tronçon 35 de voie de circulation dans le même sens ou en sens opposé, 2910681 4 - les trafics convergeant vers l'aéronef empruntant des tronçons de voie de circulation directement raccordés à celui emprunté par l'aéronef, et - les trafics parallèles de même sens que le déplacement de l'aéronef, sur des tronçons de voie de circulation optionnelle, empruntables 5 par l'aéronef après le parcours du tronçon de voie de circulation où il se trouve. Avantageusement, les moyens de prise en compte de la localisation du trafic considèrent en outre les trafics sur des tronçons de voie de circulation raccordés indirectement à celui emprunté par l'aéronef, 10 lorsqu'ils convergent vers l'aéronef ou se déplacent dans le même sens que l'aéronef alors que ces tronçons de voie de circulation sont des tronçons de voie de circulation optionnelle, empruntables par l'aéronef. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de 15 la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel : - la figure 1 représente un exemple de configuration des voies de circulation d'un aéroport comportant une piste d'atterrissage raccordée à une aire de stationnement par un réseau de taxiways, 20 - une figure 2 est un diagramme de connectivité correspondant au maillage formé par les différentes voies de circulation de l'aéroport représenté à la figure 1, et - des figures 3 à 9 représentent un exemple d'affichage de trafic aéroportuaire affiché par un système de report sélectif d'informations selon 25 l'invention, dans un scénario correspondant pour l'aéronef à une préparation au décollage en début d'une piste occupée par un trafic à contresens, et pour différents critères et paramétrages de sélection. La figure 1 montre une configuration d'aéroport avec une piste R 30 d'atterrissage et de décollage et une aire de stationnement A pour les aéronefs. La piste R est doublée, côté aire de stationnement A, par un taxiway parallèle découpé, pour son repérage, en trois tronçons successifs T4, T7 et T10. Elle est raccordée par des taxiways d'extrémité, découpés pour leurs repérages en deux tronçons successifs Ti, T3 et T9, T11, aux extrémités du taxiway parallèle T4, T7, T10 puis, delà, à l'aire de 2910681 5 stationnement A. Elle est également raccordée au taxiway parallèle T4, T7, T10 par des taxiways intermédiaires de dégagement T2, T5, T8 dont deux aboutissent sur un taxiway d'extrémité Ti, T3, l'un T2 directement, l'autre T5 par l'intermédiaire d'un autre taxiway T6 placé dans son prolongement. 5 Le découpage en tronçons des taxiways correspond aux intersections ou, comme pour le tronçon T11 de taxiway, à des points d'arrêt obligatoire "stop bar" dont le franchissement ne peut s'opérer qu'avec l'autorisation d'une autorité de contrôle de la circulation aéroportuaire. Cette topologie avec son maillage est représentée à la figure 2 10 sous la forme d'un graphe dans lequel les tronçons de voie de circulation sont identifiés par des médaillons et leurs intersections par des liaisons entre médaillons. Elle est mémorisée dans une base de données cartographiques d'aéroports répertoriant l'ensembles des tronçons des voies de circulation (piste, taxiways et aire de stationnement) de divers l'aéroports et leurs 15 maillages aux moyens de données de localisation géographique et de connectivité. Les données géographiques repérant un tronçon de voie de circulation sont, par exemple, sa largeur et les coordonnées des extrémités de sa ligne médiane ou sa largeur et les coordonnées de l'origine d'un 20 vecteur porté par sa ligne médiane ainsi que la longueur et l'orientation de ce vecteur Les données de connectivité consistent par exemple, dans l'énumération pour chaque tronçon de voie de circulation, de ses intersections avec les autres tronçons de voie de circulation qui sont 25 illustrées sur la figure 2 par les liaisons entre les médaillons identifiant les tronçons de voie de circulation. Un équipement de localisation de l'aéronef, permet de déterminer l'aéroport concerné, quand l'aéronef se déplace à l'approche ou sur une surface aéroportuaire. Un autre équipement embarqué, l'ADS-B et/ou le TIS- 30 B fournit à bord des informations, positions et vecteurs vitesse, sur le trafic environnant. L'information de localisation est utilisée par un système embarqué d'affichage cartographique pour sélectionner dans la base de données cartographiques d'aéroports, les données de position géographique relatives 35 aux tronçons de voie de circulation de l'aéroport fréquenté, afin d'élaborer 2910681 6 une carte défilante mentionnant la position de l'aéronef par rapport aux voies de circulation de cet aéroport (piste, taxiways, aire de stationnement. Les informations sur le trafic environnant au lieu d'être directement reportées sur la carte défilante de l'aéroport élaborée par le système 5 embarqué d'affichage cartographique, sont soumises à un tri préalable par un système de report sélectif d'informations de trafic qui : - positionne chaque élément de trafic signalé par rapport aux tronçons de voie de circulation (piste, taxiway, l'aire de stationnement) répertoriés dans la base de données cartographique d'aéroports, 10 - sélectionne les tronçons de voie de circulation parmi ceux répertoriés, considérés comme sensibles pour ne retenir que leurs trafics, cette sélection s'opérant sur un critère de proximité par rapport au tronçon de voie de circulation occupé par l'aéronef ou au trajet aéroportuaire que doit parcourir l'aéronef, basé sur l'existence pour les tronçons retenus, d'un trajet 15 de rejointe empruntant un nombre de tronçons de voie de circulation inférieur à une limite arbitraire, ce critère de proximité étant avantageusement complété par un critère de rapprochement relatif du trafic présent sur les tronçons de voie de circulation considérés comme sensibles par rapport au tronçon de voie de circulation occupé par l'aéronef, et 20 - n'autorise l'affichage que des trafics répondant aux deux critères de proximité et de rapprochement relatif. Le critère de proximité se met en oeuvre simplement par une analyse logique du graphe de la figure 2. Lorsqu'il s'applique par rapport au tronçon de voie de circulation occupé par l'aéronef, sa mise en oeuvre 25 consiste à retenir comme sensibles tous les tronçons de voie de circulation dont les médaillons sont reliés à celui du tronçon de voie de circulation occupé par l'aéronef par un nombre de liaisons inférieur à la limite arbitraire admise. Lorsqu'il s'applique par rapport au trajet aéroportuaire de l'aéronef, sa mise en oeuvre consiste à retenir comme sensibles tous les tronçons de 30 voie de circulation dont les médaillons sont reliés à l'un quelconque des tronçons de voie de circulation empruntés par le trajet de l'aéronef par un nombre de liaisons inférieur à la limite arbitraire admise. Le critère de rapprochement relatif se met également, simplement en oeuvre par une analyse plus ou moins fine des sens de variation des 35 distances des éléments du trafic retenus après application du critère de 2910681 7 proximité, par rapport au tronçon de voie de circulation occupé par l'aéronef ou par rapport à la position courante de l'aéronef. Cette analyse peut ne consister qu'à tenir compte de la position et le sens de déplacement de l'aéronef au long du tronçon de voie de circulation qu'il occupe, pour éliminer 5 le trafic se présentant dans les secteurs latéraux arrières et arrière de l'aéronef. Elle peut également consister à estimer les distances curvilignes des éléments de trafic mesurées sur les différents trajets possibles de rejointe par des tronçons de voie de circulation considérés comme sensibles et à ne considérer que les éléments de trafic présents sur les tronçons de 10 voie de circulation considérés comme sensibles dont l'une au moins des distances curvilignes est à la diminution. Les figures 3 à 9 correspondent à différents affichages d'un même trafic sur une carte de l'aéroport représenté à la figure 1, en fonction du paramétrage du critère de proximité et de l'application ou non du critère 15 complémentaire de rapprochement. Dans le scénario considéré, l'aéronef 1 disposant de l'affichage de la carte aéroportuaire est en phase de décollage sur la piste R. Le trafic se compose de différents aéronefs 2 à 13 au parking sur l'aire de stationnement A ou en déplacement sur les taxiways Ti à T10 et la piste R. Sur ces figures, les aéronefs 2 à 13 participant au trafic 20 aéroportuaire sont représentés, pour une meilleure clarté, par de simples silhouettes alors que, dans la réalité, leurs silhouettes sont accompagnées de leurs numéros d'immatriculation afin de permettre à l'aéronef 1 disposant de l'affichage, d'entrer en communication avec l'un quelconque des aéronefs participant au trafic. Dans toutes ces figures, la silhouette de l'aéronef 1 25 disposant de l'affichage apparaît en hachures tandis que les silhouettes des aéronefs appartenant au trafic apparaissent en noir ou blanc selon qu'elles sont affichées ou non sur la carte aéroportuaire. L'affichage de la figure 3 correspond à la carte aéroportuaire vue par l'aéronef 1 lorsque le système de report sélectif d'informations opère son 30 tri du trafic sur un unique critère de proximité paramétré avec un nombre limite nul limitant les tronçons de voie de circulation considérés comme sensibles au seul tronçon (la piste R) de voie de circulation occupé par l'aéronef 1. L'aéronef 1 ne voit s'afficher sur sa carte aéroportuaire que l'aéronef 6 venant à sa rencontre, à contresens sur la piste R et l'aéronef 13 35 placé derrière lui à l'entrée de la piste R. 2910681 8 L'affichage de la figure 4 correspond à la carte aéroportuaire vue par l'aéronef 1 lorsque le système de report sélectif d'informations opère son tri du trafic avec le même paramétrage de critère de proximité que dans le cas de la figure 3 (nombre limite nul), complété par un critère de 5 rapprochement relatif référencé par rapport à la position courante de l'aéronef 1. L'aéronef 13 a disparu de la carte aéroportuaire affichée dans l'aéronef 1 puisque l'aéronef 1 s'en éloigne. L'affichage de la figure 5 correspond à la carte aéroportuaire vue par l'aéronef 1 lorsque le système de report sélectif d'informations opère son 10 tri du trafic sur un unique critère de proximité paramétré avec un nombre limite égal à un, limitant les tronçons de voie de circulation considérés comme sensibles au tronçon (la piste R) de voie de circulation occupé par l'aéronef 1 et aux tronçons de voie de circulation y aboutissant directement (les taxiways Ti, T2, T5, T8 et T9). L'aéronef 1 voit s'afficher sur sa carte 15 aéroportuaire, les aéronefs 6 et 13 occupant la piste R et les aéronefs 2, 3, 7 et 10 occupant les taxiways T1, T2, T5 et T8 débouchant directement sur la piste R. L'affichage de la figure 6 correspond à la carte aéroportuaire vue par l'aéronef 1 lorsque le système de report sélectif d'informations opère son 20 tri du trafic avec le même paramétrage de critère de proximité que dans le cas de la figure 5 (nombre limite égal à un), complété par un critère de rapprochement relatif référencé par rapport au tronçon de voie de circulation occupé par l'aéronef 1. Par rapport à la carte aéroportuaire de la figure 5, l'aéronef 7 s'éloignant sur le taxiway T10 a été retiré de l'affichage. 25 L'affichage de la figure 7 correspond à la carte aéroportuaire vue par l'aéronef 1 lorsque le système de report sélectif d'informations opère son tri du trafic avec le même paramétrage de critère de proximité que dans le cas de la figure 5 (nombre limite égal à un), complété par un critère de rapprochement relatif référencé par rapport à la position courante de 30 l'aéronef 1. Par rapport à la carte aéroportuaire de la figure 5, l'aéronef 10 approchant de la piste R par taxiway T8 et l'aéronef 13 placé à la suite de l'aéronef 1, en entrée de piste R ont été retiré de l'affichage car l'aéronef 1 s'éloigne d'eux. L'affichage de la figure 8 correspond à la carte aéroportuaire vue 35 par l'aéronef 1 lorsque le système de report sélectif d'informations opère son 2910681 9 tri du trafic sur un unique critère de proximité paramétré avec un nombre limite égal à deux, limitant les tronçons de voie de circulation considérés comme sensibles au tronçon (la piste R) de voie de circulation occupé par l'aéronef 1, aux tronçons de voie de circulation directement raccordé à la 5 piste R (les taxiways Tl, T2, T5, T8 et T9) et aux tronçons de voie de circulation raccordés à la piste R par au plus un tronçon intermédiaire de voie de circulation (le taxiway parallèle T7 et les taxiway T3, T6, T11). L'aéronef 1 voit s'afficher sur sa carte aéroportuaire les aéronefs 6 et 13 occupant la piste R et les aéronefs 2, 3, 7 et 10 occupant les taxiways Ti, T2, T5 et T8 10 débouchant directement sur la piste R, les aéronefs 4, 8, 12 circulant sur le taxiway parallèle T7 et l'aéronef circulant sur le taxiway T6. L'affichage de la figure 9 correspond à la carte aéroportuaire vue par l'aéronef 1 lorsque le système de report sélectif d'informations opère son tri du trafic avec le même paramétrage de critère de proximité que dans le 15 cas de la figure 8 (nombre limite égal à deux), complété par un critère de rapprochement relatif référencé par rapport à la position courante de l'aéronef 1. Par rapport à la carte aéroportuaire de la figure 7, l'aéronef10 approchant la piste R par le taxiway T8, l'aéronef 13 placé à la suite de l'aéronef 1, en entrée de piste R et l'aéronef 12 circulant sur le taxiway 20 parallèle T7 ont été retiré de l'affichage car l'aéronef 1 s'éloigne d'eux. Grâce au système sélectif de report d'informations qui vient d'être décrit, il est possible de faire disparaître d'une carte aéroportuaire affichée à bord d'un aéronef pour aider l'équipage dans sa circulation au sol, les éléments du trafic éloigné de son aire de manoeuvre comme les aéronefs au 25 parking sur les aires de stationnement et les aéronefs au roulage sur des taxiways éloignés de la piste lorsqu'il est en phase de décollage. En phase d'atterrissage, le critère de proximité par rapport au trajet aéroportuaire que doit parcourir l'aéronef permet également de faire disparaître de la carte aéroportuaire le trafic parqué sur des aires de 3o stationnement ou en circulation sur des pistes ou taxiways éloignés de son trajet. REVENDICATIONS 1. Système de report sélectif d'informations de trafic sur une carte de circulation d'aéroport affichée dans le poste de pilotage d'un aéronef comportant : - des moyens de prise en compte de la position courante de l'aéronef, - au moins une base de données cartographiques d'aéroports répertoriant par tronçon, les voies de circulation d'un aéroport et stockant, pour chaque tronçon, des données spécifiques de position géographique et ~o de connectivité, - des moyens d'élaboration d'une carte de circulation d'aéroport compatible avec la position courante de l'aéronef, à partir de données de position géographique extraites de la base de données cartographiques, - des moyens d'identification du tronçon de voie de circulation 15 occupé par l'aéronef, - des moyens de sélection, en vue de l'affichage du trafic, des tronçons de voie de la carte de circulation affichée, séparés d'un tronçon de voie de circulation emprunté par le trajet de l'aéronef, par des tronçons intermédiaires de voie de circulation en nombre inférieur à une limite 20 arbitraire, - des moyens de prise en compte de la localisation du trafic dans le voisinage de la position courante de l'aéronef, - des moyens d'identification des tronçons de voie de circulation utilisés par le trafic, et 25 - des moyens d'affichage du trafic sur les tronçons sélectionnés de voie de circulation. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un tronçon de voie de circulation est délimité par une intersection ou un point 3o d'arrêt dont le franchissement est soumis à l'autorisation d'une autorité de contrôle de la circulation aéroportuaire. 2910681 11 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de prise en compte de la localisation du trafic ne considèrent que le trafic dans un sens de rapprochement relatif par rapport à l'aéronef. 5 4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de sélection sélectionnent les tronçons de voie de la carte de circulation affichée, séparés du tronçon de voie de circulation occupé par l'aéronef, par des tronçons intermédiaires de voie de circulation en nombre inférieur à une limite arbitraire. 5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de sélection sélectionnent le tronçon de voie de circulation occupé par l'aéronef et les tronçons de voie de circulation qui le croisent. 6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de sélection sélectionnent le tronçon de voie de circulation occupé par l'aéronef et les tronçons de voie de circulation qui le croisent au-devant de l'aéronef. 7. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de sélection sélectionnent les tronçons de voie de circulation que l'aéronef va emprunter, sur une distance de deux intersections, et les tronçons de voie de circulation croisant ces tronçons empruntés. 8. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de sélection sélectionnent les tronçons de voie de circulation croisant les tronçons de voie de circulation que l'aéronef va emprunter, sur une distance de protection s'étendant au-devant de l'aéronef, correspondant à un seuil minimum augmenté d'une valeur fonction de la vitesse courante de l'aéronef. 9. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de prise en compte de la localisation du trafic ne considèrent que : - les trafics au-devant de l'aéronef, empruntant le même tronçon de voie de circulation dans le même sens ou en sens opposé, 2910681 12 - les trafics convergeant vers l'aéronef empruntant des tronçons de voie de circulation directement raccordés à celui emprunté par l'aéronef, et - les trafics parallèles de même sens que le déplacement de l'aéronef, sur des tronçons de voie de circulation optionnelle, empruntables 5 par l'aéronef après le parcours du tronçon de voie de circulation où il se trouve. 10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de prise en compte de la localisation du trafic considèrent en outre les trafics sur des tronçons de voie de circulation raccordés indirectement à 10 celui emprunté par l'aéronef, lorsqu'ils convergent vers l'aéronef ou se déplacent dans le même sens que l'aéronef alors que ces tronçons de voie de circulation sont des tronçons de voie de circulation optionnelle, empruntables par l'aéronef. 15