Brevet FR2921178A1 — publié le 20090320

Procédé de présentation dans un viseur tête haute pour aéronef d'informations sur le trafic aérien. Le domaine de l'invention est celui des systèmes de gestion de vol pour aéronef comprenant un système de détection ou d'anti-collisions avec les autres appareils situés dans l'environnement immédiat dudit aéronef et comprenant également un dispositif de visualisation collimaté pouvant présenter de la symbologie pour l'aide au pilotage ou à la navigation. Ces dispositifs de visualisation sont également connus sous le terme anglo-saxon de � Head-Up Display � ou encore � HUD �. Les aéronefs civils actuels sont dotés de systèmes d'alerte de trafic et d'évitement de collision, plus connus sous leur appellation anglo-saxonne de � T-CAS �, acronyme signifiant � Traffic alert and Collision Avoidance System �. Ce système est destiné à réduire de façon importante le nombre d'abordages entre aéronefs. Il est obligatoire sur tous les appareils dépassant une certaine masse ou transportant un certain nombre de passagers. Les systèmes � T-CAS � comportent au moins un transpondeur, des moyens de traitement des données reçues et au moins un moyen de visualisation. Un transpondeur d'aéronef est un système de bord qui transmet un message concernant l'aéronef lorsqu'il reçoit un message d'interrogation. Le message comporte généralement un code d'identification de l'appareil ainsi que des informations plus ou moins détaillées sur la position de l'appareil. Dans les avions munis d'écrans de visualisation, la fonction TCAS � est intégrée dans l'écran dédié à la navigation encore appelé Navigation Display ou � ND �. La figure 1 représente les différentes régions couvertes par le � TCAS �, situées dans l'environnement proche d'un aéronef A. Les frontières de ces régions correspondent à des distances parcourues par l'avion pendant des temps déterminés. Dans ce qui suit, pour donner les distances en milles nautiques, on a supposé que l'avion volait à la vitesse de croisière de 300 noeuds. La figure 1 comporte deux vues en coupe, la première dans un plan horizontal, la seconde dans un plan vertical. La première région R dont les limites sont représentées en traits pointillés courts représente la région maximale couverte par la fonction � TCAS �. Dans cette région, la fonction � TCAS � affiche tous les avions équipés de � TCAS � dans un rayon défini par le pilote, entre 2.5 et 40 milles nautiques selon la vitesse de l'appareil. Cette région correspond à un temps de vol de 4 minutes. La seconde région RTA représentée en pointillés longs représente une région à l'intérieur de laquelle un autre aéronef B peut représenter un risque de collision. La limite extrême LTA de cette région est à 3.3 milles nautiques devant l'aéronef A, ce qui représente un temps de vol moyen de 40 secondes pour un avion de ligne. Elle a une hauteur HTA de 2400 pieds. Si un avion apparaît dans cette région et représente un danger potentiel de collision, une notification de trafic est émise par le dispositif appelé � Traffic Advisory � ou encore � TA �. Ce dernier informe le pilote qu'un autre avion se trouve à proximité mais ne suggère pas de manoeuvre d'évitement. On appelle cet autre appareil un � intruder �. La troisième région RRA représentée en traits pleins représente une région située dans l'environnement immédiat de l'aéronef A. La limite extrême LRA de cette région est à 2.1 milles nautiques de l'aéronef A, ce qui représente un temps de vol moyen de 25 secondes. Elle a une hauteur HRA de 1700 pieds. Dans ce cas, si un avion apparaît dans cette région, la situation s'est aggravée et la collision semble imminente, un message audio et une alerte visuelle sont produits par le dispositif appelé � Resolution Advisory � ou encore � RA �, indiquant l'avion concerné et signalant l'action à effectuer par le pilote, à savoir soit de maintenir la trajectoire actuelle, soit de monter, soit de descendre ou encore de surveiller la vitesse verticale. Le système est conçu de manière que le � TCAS � de l'autre avion conseille une autre manoeuvre. Bien souvent, le � TCAS � indique au premier avion de monter et au second avion de descendre, ce qui augmente considérablement la séparation entre les deux appareils. Quand l'alerte est terminée, le système annonce la fin du conflit. Lorsque l'aéronef dispose d'un viseur Tête Haute, celui-ci affiche classiquement des informations concernant le pilotage ou la navigation. Dans un viseur Tête Haute, ces informations sont collimatées à l'infini et projetées en superposition sur le paysage extérieur. Un exemple de ce type de figurations est représentée en figure 2. Le pilote voit donc simultanénément une symbologie projetée et le � monde réel � situé à l'extérieur. Sur cette figure et sur les suivantes, le rectangle externe représente les limites du champ de visualisation du viseur. On retrouve classiquement à droite de la figure 2 une échelle 1 d'altitude en pieds, à gauche une échelle 2 de vitesse en noeuds, au centre, l'horizon 3, le directeur de vol 4 et en bas de la figure 2 la rose des caps 5 avec l'indication du chemin à suivre. Comme on le voit, cette figure comprend un grand nombre de symboles qui varient constamment en fonction de la position de l'appareil. En mode nominal, cette symbologie est parfaitement adaptée au pilotage et à la navigation. Aujourd'hui, en aéronautique civile, il n'existe aucune symbologie en visualisation tête haute pour aider à la localisation d'un autre avion. En cas d'alerte � TCAS �, l'avion à l'origine de l'alerte est présenté sur l'écran � ND � soit par un rond ambre pour une alerte � TA � (Traffic Advisory), soit par un carré rouge pour une alerte � RA � (Resolution Advisory). Autour de ce symbole est affiché de la même couleur, l'altitude relative de l'avion menaçant par rapport à l'aéronef et la � flèche de tendance � à droite du symbole. La � flèche de tendance � indique si l'avion menaçant monte, descend ou vole en pallier. Le but du dispositif selon l'invention est d'aider le pilote à localiser dans le monde réel la position d'un avion menaçant à l'origine d'une alarme � TCAS � en cours et de fournir au pilote des informations sur cette menace. Ces informations sont essentiellement la tendance, l'altitude relative et la distance relative de l'appareil menaçant ou � intruder �. Pour cela, on affiche un symbole dans le : HUD � représentatif de l' � intruder �. Ce symbole a différentes représentations selon que l'avion menaçant est dans le champ du � HUD �, que l'avion menaçant est dans le champ de vision du pilote mais hors champ du � HUD � et enfin, que l'avion est hors du champ de vision du pilote. Il existe également un système dit � ASAS �, acronyme anglais de � Airborn Separation Assurance System � permettant de guider une 35 succession d'appareils en phases d'atterrissage, de décollage ou de croisière, notamment pour les traversées transatlantiques où la circulation aérienne est très dense. Ce système permet de réduire notablement les distances de sécurité séparant deux appareils successifs tout en conservant, bien entendu, le même niveau de sécurité. On facilite ainsi notamment les procédures d'approche ou de décollage. L'invention peut-être étendue utilement au cas des manoeuvres � ASAS � afin d'aider le pilote à visualiser l'avion qu'il suit dans le cadre d'une telle manoeuvre et de contrôler sa distance de séparation. Dans ce cas, un symbole � ASAS � spécifique est affiché dans le � HUD �. Le système selon l'invention présente de nombreux avantages. En affichant une symbologie propre à 1�( intruder �, on aide le pilote à localiser dans le monde réel un avion à l'origine d'une alerte � TCAS � et d'autre part, on fournit au pilote certaines informations sur cette menace en même temps qu'il contrôle en vision directe l'évolution de la situation. Aujourd'hui, aucune aide n'est fournie au pilote pour localiser ce type de menace dans une symbologie conforme avec le monde réel et les informations de tendance, de distance et d'altitude relative de l'avion menaçant ne sont disponibles que sur l'écran � ND �. Cette symbologie spécifique permet au pilote d'acquérir une conscience de la situation plus rapidement et plus finement qu'avec les systèmes actuels ainsi que de contrôler en vision directe l'évolution de la situation à l'origine de l'alerte � TCAS �. Le temps est un facteur déterminant pour éviter qu'une collision se produise dans la mesure où le pilote ne dispose que de quelques dizaines de secondes pour réagir. Plus précisément, l'invention a pour objet un système de détection du trafic aérien pour un premier aéronef, ledit système ayant des capacités de détection dans une région située autour dudit premier aéronef, ledit système comprenant au moins un dispositif de visualisation Tête Haute, ledit dispositif comprenant des moyens de générer, de collimater et de superposer des symboles sur le paysage extérieur destinés à aider au pilotage dudit premier aéronef dans les plans horizontal et vertical, caractérisé en ce que, lorsque un second aéronef est détecté par le système de détection du trafic aérien, le dispositif de visualisation affiche une symbologie représentative de la localisation dudit second aéronef. Avantageusement, dans une première application, le système est un système d'anti-collision de type � TCAS �, que le second appareil est située dans une première région où la collision entre le premier et le second aéronef est possible, la limite extrême de cette première région correspond à un temps de vol de 40 secondes du premier aéronef et cette région a une hauteur maximale de 2400 pieds. Dans ce cas, on a trois cas possibles : • lorsque le second aéronef est dans le champ visuel du dispositif de visualisation Tête Haute, la symbologie est superposée audit second aéronef et comporte une figure géométrique sensiblement de forme carrée, une indication de l'altitude relative du second aéronef par rapport au premier aéronef, une flèche de tendance indiquant si le second aéronef monte ou descend et une indication de la distance relative du second aéronef par rapport au premier aéronef. • lorsque le second aéronef est hors du champ visuel du dispositif de visualisation Tête Haute mais est dans le champ visuel du pilote, la symbologie est disposée en périphérie du champ visuel du dispositif de visualisation Tête Haute, dans la même direction que le second aéronef et comporte une figure géométrique sensiblement de forme carrée dont le contour est en pointillés, une indication de l'altitude relative du second aéronef par rapport au premier aéronef, une flèche de tendance indiquant si le second aéronef monte ou descend et une indication de la distance relative du second aéronef par rapport au premier aéronef. • lorsque le second aéronef est hors du champ visuel du pilote, la symbologie est disposée sur le côté gauche de l'échelle d'altitude du dispositif de visualisation Tête Haute et comporte un pointeur en forme de flèche creuse disposé sur l'échelle d'altitude à la l'altitude du second aéronef, une indication de l'altitude relative du second aéronef par rapport au premier aéronef, une flèche de tendance indiquant si le second aéronef monte ou descend et une indication de la distance relative du second aéronef par rapport au premier aéronef, ledit pointeur comportant une indication du risque de collision. Avantageusement, dans une seconde application, le système est un système de guidage d'une succession d'aéronefs, le premier et le second aéronefs faisant partie de cette succession. Dans ce cas, on a également trois cas possibles : • lorsque le second aéronef est dans le champ visuel du dispositif de visualisation Tête Haute, la symbologie est superposée audit second aéronef et comporte une figure géométrique sensiblement de forme circulaire, une indication de l'altitude relative du second aéronef par rapport au premier aéronef, une flèche de tendance indiquant si le second aéronef monte ou descend et une indication de la distance relative du second aéronef par rapport au premier aéronef. • lorsque le second aéronef est hors du champ visuel du dispositif de visualisation Tête Haute mais est dans le champ visuel du pilote, la symbologie est disposée en périphérie du champ visuel du dispositif de visualisation Tête Haute, dans la même direction que le second aéronef et comporte une figure géométrique sensiblement de forme circulaire dont le contour est en pointillés, une indication de l'altitude relative du second aéronef par rapport au premier aéronef, une flèche de tendance indiquant si le second aéronef monte ou descend et une indication de la distance relative du second aéronef par rapport au premier aéronef. • lorsque le second aéronef est hors du champ visuel du pilote, la symbologie est disposée sur le côté gauche de l'échelle d'altitude du dispositif de visualisation Tête Haute et comporte un pointeur en forme de flèche creuse disposé sur l'échelle d'altitude à la l'altitude du second aéronef, une indication de l'altitude relative du second aéronef par rapport au premier aéronef, une flèche de tendance indiquant si le second aéronef monte ou descend et une indication de la distance relative du second aéronef par rapport au premier aéronef. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non 35 limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : • La figure 1 représente les différentes régions couvertes par le � TCAS � ; • La figure 2 représente une symbologie selon l'art antérieur représentée dans un dispositif de visualisation collimaté ; • Les figures 3, 4 et 5 représentent différentes représentations de la symbologie selon l'invention dans le cas d'un système � TCAS �; • La figure 6 représente un exemple d'une symbologie selon l'invention dans le cas d'un système � ASAS �. Comme il a été dit, le système de détection du trafic aérien selon l'invention comprend un dispositif de visualisation Tête Haute agencé de façon que, lorsque un second aéronef est détecté par le système de détection du trafic aérien, le dispositif de visualisation affiche une symbologie spécifique représentative de la localisation dudit second aéronef. Le système peut être soit un système de détection d'anti-collision de type � TCAS �, soit un système de type � ASAS �. Dans les deux types de systèmes, il existe trois cas distincts en fonction de la position relative de l'avion à l'origine de l'alerte par rapport à l'aéronef qui conduisent à trois symboles différents. Ces cas sont détaillés ci-dessous dans le cas d'un système de type � TCAS �, puis dans le cas d'un système de type � ASAS �. Dans le cas d'une application de type � TCAS �, Si l'avion menaçant se situe dans le champ du � HUD � comme illustré en figure 3, on affiche alors un symbole 11 qui vient entourer l'avion menaçant dans le monde réel. Ce symbole permet au pilote d'acquérir immédiatement la position de la menace dans le monde . réel et de suivre l'évolution de la situation. Dans le cas de la figure 3, ce symbole a la forme d'un carré dont seuls les angles sont représentés. Autour de ce symbole on ajoute de manière similaire à ce qui existe sur un symbole � TCAS � affiché sur un écran de type � ND � : • l'altitude relative de l'avion menaçant par rapport au porteur. Ainsi, sur la figure 3, l'indication � - 02 � placé sous le symbole carré signifie que le second aéronef est 200 pieds sous le premier aéronef. II est à noter que si le second aéronef est au-dessus du premier, l'indication devient positive et est placée au dessus du symbole carré ; • la flèche de tendance à droite du symbole. La flèche est orientée vers le haut si l'avion menaçant est en monté, est orientée vers le bas s'il est en descente. II n'y a pas de flèche si l'avion vole en palier. • Enfin, on ajoute la distance de la menace à gauche du symbole. Dans le cas de la figure 3, cette distance vaut 2.4 milles nautiques. Dans le deuxième cas, l'avion menaçant se situe hors champ du �HUD � mais reste dans le champ de vision du pilote comme illustré en figure 4. On affiche alors le même symbole 12 sur le � HUD � que dans le premier cas mais en pointillés et placé en butée en périphérie du champ du viseur. Le symbole indique alors au pilote la direction dans le monde réel ou se trouve l'avion menaçant. II permet au pilote une perception immédiate de la provenance du danger et lui fournit une aide s'il souhaite acquérir visuellement la menace. Autour de ce symbole, on affiche les mêmes informations que dans le premier cas, c'est-à-dire l'altitude relative de l'avion menaçant par rapport à notre porteur, la flèche de tendance et la distance de la menace. Dans le troisième cas illustré en figure 5, l'avion menaçant se situe hors du champ de vision du pilote. On affiche alors un symbole 13 sur l'échelle d'altitude du � HUD �, du coté gauche pour ne pas entrer en conflit avec l'altitude affiché de l'aéronef. Ce symbole est un pointeur en forme de flèche creuse disposé sur l'échelle d'altitude à l'altitude du second aéronef, ledit pointeur comportant une indication du risque de collision, qui est dans le cas de la figure 5 l'indication � RA � correspondant à la région dans laquelle se situe I�( intruder �. On indique alors au pilote l'altitude de l'avion menaçant. Ce symbole permet au pilote une perception immédiate de sa situation verticale par rapport à la menace. Comme les consignes d'évitement en cas d'alerte trafic sont toujours dans le plan vertical, le pilote peut facilement contrôler l'évolution de la situation. Autour de ce symbole on affiche les mêmes informations que dans les deux premiers cas, c'est-à-dire l'altitude relative de l'avion menaçant par rapport à notre porteur, la flèche de tendance et la distance de la menace. Bien entendu, lorsque la position relative des deux avions évolue, il est possible de passer d'un cas à l'autre au cours de la même alarme. Les symboles correspondants peuvent alors se succéder. On retrouve des dispositions similaires au cas des manoeuvres � ASAS � dans le cas où le porteur reçoit la consigne du contrôle aérien de suivre à une distance fixe un autre avion. A priori, on peut utiliser les trois symboles décrits plus haut en remplaçant le carré par un cercle dans les deux premières configurations et l'étiquette � RA � par � AS � dans le troisième cas, lorsque l'aéronef est hors du champ de vision du pilote. De part la nature de la manoeuvre � ASAS �, ce troisième cas est peu probable et on sera la plupart du temps dans les deux premiers cas. A titre d'exemple, la figure 6 représente la symbologie selon l'invention dans le premier cas, c'est-à-dire lorsque l'avion suivi se situe dans le champ du dispositif de visualisation. Un symbole circulaire 14 vient entourer l'avion suivi dans le monde réel. Ces symboles permettent là encore au pilote de faciliter l'acquisition visuelle de l'avion à suivre ainsi que la mise en oeuvre de la manoeuvre par exemple en plaçant le vecteur vitesse du porteur sur le symbole � ASAS � affiché et de contrôler le maintien de sa distance pendant toute le temps de la manoeuvre. REVENDICATIONS 1. Système de détection du trafic aérien pour un premier aéronef, ledit système ayant des capacités de détection dans une région située autour dudit premier aéronef, ledit système comprenant au moins un dispositif de visualisation Tête Haute, ledit dispositif comprenant des moyens de générer, de collirnater et de superposer des symboles (11, 12, 13 et 14) sur le paysage extérieur destinés à aider au pilotage dudit premier aéronef dans les plans horizontal et vertical, caractérisé en ce que, lorsque un second aéronef est détecté par le système de détection du trafic aérien, le dispositif de visualisation affiche une symbologie représentative de la localisation dudit second aéronef. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système est un système d'anti-collision de type � TCAS �, que le second appareil est située dans une première région où la collision entre le premier et le second aéronef est possible, la limite extrême de cette première région correspond à un temps de vol de 40 secondes du premier aéronef et cette région a une hauteur maximale de 2400 pieds. 3. Système selon la revendication :2, caractérisé en ce que, lorsque le second aéronef est dans le champ visuel du dispositif de visualisation Tête Haute, la symbologie (11) est superposée audit second aéronef et comporte une figure géométrique sensiblement de forme carrée, une indication de l'altitude relative du second aéronef par rapport au premier aéronef, une flèche de tendance indiquant si le second aéronef monte ou descend et une indication de la distance relative du second aéronef par rapport au premier aéronef. 4. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que, lorsque le second aéronef est hors du charnp visuel du dispositif de visualisation Tête Haute mais est dans le champ visuel du pilote, la symbologie (12) est disposée en périphérie du champ visuel du dispositif devisualisation Tête Haute, dans la même direction que le second aéronef et comporte une figure géométrique sensiblement de forme carrée dont le contour est en pointillés, une indication de l'altitude relative du second aéronef par rapport au premier aéronef, une flèche de tendance indiquant si le second aéronef monte ou descend et une indication de la distance relative du second aéronef par rapport au premier aéronef. 5. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que, lorsque le second aéronef est hors du champ visuel du pilote, la symbologie (13) est disposée sur le côté gauche de l'échelle d'altitude du dispositif de visualisation Tête Haute et comporte un pointeur en forme de flèche creuse disposé sur l'échelle d'altitude à la l'altitude du second aéronef, une indication de l'altitude relative du second aéronef par rapport au premier aéronef, une flèche de tendance indiquant si le second aéronef monte ou descend et une indication de la distance relative du second aéronef par rapport au premier aéronef, ledit pointeur comportant une indication du risque de collision. 6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système est un système de guidage d'une succession d'aéronefs de type � ASAS �, le premier et le second aéronefs faisant partie de cette succession. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que, lorsque le second aéronef est dans le champ visuel du dispositif de visualisation Tête Haute, la symbologie (14) est superposée audit second aéronef et comporte une figure géométrique sensiblement de forme circulaire, une indication de l'altitude relative du second aéronef par rapport au premier aéronef, une flèche de tendance indiquant si le second aéronef monte ou descend et une indication de la distance relative du second aéronef par rapport au premier aéronef. 8. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que, lorsque le second aéronef est hors du champ visuel du dispositif de 35 visualisation Tête Haute mais est dans le champ visuel du pilote, lasymbologie est disposée en périphérie du champ visuel du dispositif de visualisation Tête Haute, dans la même direction que le second aéronef et comporte une figure géométrique sensiblement de forme circulaire dont le contour est en pointillés, une indication de l'altitude relative du second aéronef par rapport au premier aéronef, une flèche de tendance indiquant si le second aéronef monte ou descend et une indication de la distance relative du second aéronef par rapport au premier aéronef. 9. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que, lorsque le second aéronef est hors du champ visuel du pilote, la symbologie est disposée sur le côté gauche de l'échelle d'altitude du dispositif de visualisation Tête Haute et comporte un pointeur en forme de flèche creuse disposé sur l'échelle d'altitude à l'altitude du second aéronef, une indication de l'altitude relative du second aéronef par rapport au premier aéronef, une flèche de tendance indiquant si le second aéronef monte ou descend et une indication de la distance relative du second aéronef par rapport au premier aéronef.