Brevet FR2910617A1 — publié le 20080627

Procédé et dispositif de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence L'invention concerne un procédé de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence, ladite trajectoire de référence étant définie à partir de points de passage et de segments reliant lesdits points de passage. Cette trajectoire est affichée à l'opérateur et peut être utilisée pour guider l'aéronef. Une trajectoire décalée latéralement est une trajectoire parallèle à une trajectoire de référence espacée d'un certain écart. Cet écart est appelé offset selon l'expression anglo-saxonne. Cette notion est définie dans la norme RTCA DO236B. Le rôle d'un offset est de garantir la tenue d'une route parallèle dans le cadre de SLO (Strategic Lateral Offset signifiant Offset latéral stratégique) pour des opérations dans des zones RVSM (Reduced Vertical Separation Minimum signifiant réduction des minima de séparation verticale). En effet, la réduction des rninimums verticaux et l'amélioration de la précision de positionnement des avions augmentent de façon importante les probabilités de rencontrer des turbulences de sillage venant d'un aéronef situé au-dessus. L'utilisation d'un offset systématique de l'ordre d'un mile nautique à droite de la route de référence permet en outre de réduire les risques de collision en cas d'événements anormaux. Ces recommandations sont applicables dans les zones océaniques sans couverture radar et usuellement pratiquées dans les continents à faible densité de contrôle aérien comme l'Afrique. Une autre application classique de l'offset est l'évitement de trafic ou de problème météorologique. Un plan de vol est constitué de points de passage et de segments reliant lesdits points de passages. Une trajectoire est calculée à partir du plan de vol et de consignes de suivi du plan de vol. Selon la norme RTCA DO236B, un point de la trajectoire décalée dit point associé, est positionné à l'intersection d'une part, des lignes, parallèles aux segments du plan de vol de référence, décalées de la distance de l'offset désiré et, d'autre part, de la bissectrice de l'angle formé par deux segments adjacents au point de passage appartenant à la trajectoire de référence. 2910617 2 Ce principe de calcul peut donner lieu à des inversions de direction de la route lorsque certains points de passage sont proches les uns des autres en particulier lorsqu'ils sont séparés d'une distance inférieure à la valeur de l'offset. Ce phénomène conduit à des problèmes de continuité des 5 données dans la trajectoire décalée latéralement. Dans la suite du texte, on appellera points associés, les points appartenant au plan de vol décalé latéralement et points parents, les points appartenant au plan de vol de référence. Par extension, on appellera 1 o segments associés, les segments appartenant au plan de vol décalé latéralement et segments parents les segments appartenant au plan de vol de référence. La figure 1 illustre une trajectoire décalée 11 par rapport à une 15 trajectoire de référence 12. Les points associés A', B', C' et D' de la trajectoire décalée sont obtenus à partir des points A, B, C et D en appliquant le principe de calcul précédent. Ce calcul mène à une inversion du sens de parcours pour le segment [B', C'] par rapport au segment [B, C]. Cette inversion n'est pas acceptable opérationnellement car le but d'un offset n'est 20 pas de contraindre un aéronef à retourner sur ses pas mais plutôt de lui garantir la tenue d'une route parallèle. Une première solution consiste à conserver les inversions et à laisser le pilote éventuellement faire le tri. Une seconde solution consiste à abréger l'offset au premier point 25 où ce type de problème se pose. Une troisième solution consiste à analyser a posteriori le résultat du calcul et à créer un nouveau point de passage décalé. Cependant cette solution ne permet pas de garantir un calcul fiable du PDE (Path Definition Error : erreur de définition du chemin dont la norme D0236 impose une 30 certaine maîtrise). De plus, lorsque plusieurs inversions sont détectées cette solution ne prévoit pas de seconde passe de résolution. Ces solutions ne donnent pas entière satisfaction car la fonction de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence peut être indisponible sur une partie potentiellement importante 2910617 3 du plan de vol à cause d'un problème ponctuel. De plus ces solutions entraînent un risque important de traitements erronés et de mauvaise construction de trajectoire. Enfin, ce type de comportement est fortement préjudiciable à la confiance de l'équipage sur l'exactitude du calcul de 5 trajectoire. L'invention vise à pallier les problèmes cités précédemment en proposant un procédé de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence. io Le procédé de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence selon l'invention propose de s'appuyer sur les données produites par le calcul des points associés appartenant au plan de vol décalé latéralement. Il repose notamment sur l'utilisation de l'information de non volabilité du chemin décalé latéralement calculé sur les i5 segments dont le sens de parcours est inversé lors du calcul de la trajectoire décalée. Le procédé de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence selon l'invention répartit harmonieusement les responsabilités entre les deux sous-systèmes 20 impactés dans l'élaboration d'une trajectoire décalée latéralement. Le premier sous-système, le gestionnaire de plan de vol, positionne les points et indique les anomalies. Tandis que le second sous-système, chargé de calculer la trajectoire, élabore une trajectoire de référence volable partant du dernier segment avec un sens de parcours non inversé suivi d'une capture 25 du premier segment avec un sens de parcours non inversé suivant. Le procédé selon l'invention permet de résoudre l'ensemble des cas et donc de fournir la fonctionnalité sur la totalité de la partie concernée du plan de vol. Il permet en outre d'assurer la construction d'une trajectoire respectant l'esprit du plan de vol. 30 A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de calcul d'une trajectoire décalée latéralement d'une première distance par rapport à une trajectoire de référence, comprenant le calcul d'un plan de vol décalé par rapport à un plan de vol de référence, ledit plan de vol de référence étant 35 défini à partir de points de passage et de segments définissant une référence 2910617 4 de trajectoire entre lesdits points de passage, chaque segment comportant un point initial et un point de terminaison permettant de définir une course correspondant au sens de parcours par un aéronef, ledit plan de vol décalé latéralement étant calculé à partir de points de passage associés aux points 5 de passage dudit plan de vol de référence, dits points associés et étant situés à l'intersection, ù de lignes, parallèles aux segments du plan de vol de référence, décalées de la première distance du plan de vol de référence et de la bissectrice de l'angle formé par deux segments adjacents 10 en un point de passage appartenant à ladite trajectoire de référence, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : ù la détection des segments du plan de vol décalé, dont le sens de parcours est inversé par rapport à celui du segment 15 correspondant appartenant au plan de vol de référence, ù le calcul de trajectoires élémentaires permettant de relier les segments du plan de vol décalé dont le sens de parcours n'est pas inversé. 20 Avantageusement, le procédé de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence selon l'invention, comprend en outre une étape de suppression desdits segments dont le sens de parcours est inversé. 25 Avantageusement, le procédé de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence selon l'invention, comprend les étapes suivantes pour définir l'ensemble de la trajectoire décalée latéralement : le calcul du plan de vol décalé latéralement, définissant des 30 segments associés aux segments appartenant au plan de vol de référence, l'analyse de l'ensemble des segments du plan de vol décalé latéralement de façon à détecter ceux [B',C'] dont le sens de parcours est inversé par rapport à celui de leur segment 35 correspondant [B,C] appartenant au plan de vol de référence, 2910617 5 - le remplacement des segments associés suivant les segments associés dont le sens de parcours est inversé [C',D'] par des demidroites 42, chacune desdites demi-droites 42 passant par le point de terminaison D' du segment associé suivant remplacé 5 [C',D'] et étant parallèle audit segment associé suivant remplacé [C',D'], ù le calcul de trajectoires élémentaires 41 permettant de relier les segments dont le sens de parcours n'est pas inversé. io Avantageusement, le procédé de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence selon l'invention, comprend en outre une étape de suppression des segments à sens de parcours inversé [B',C'] en effectuant pour chacun desdits segments la colocalisation de son point de terminaison C' avec le point de terminaison B' du 15 précédent segment dont le sens de parcours n'est pas inversé. Avantageusement, le calcul d'une trajectoire permettant de relier les segments situés de part et d'autre de segments supprimés est réalisé avec une règle de calcul préexistante, appelée règle d'interception à 45 . Avantageusement, le procédé de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence selon l'invention, comprend les étapes suivantes : le calcul du plan de vol décalé latéralement, définissant une série de segments associés aux segments appartenant au plan de vol de référence, la recherche, parmi la série de segments associés, d'un segment i dont le sens de parcours est inversé et, pour chaque segment i détecté, la répétition des étapes suivantes : o la recherche d'un segment i+j, suivant ledit segment i, dont le sens de parcours n'est pas inversé, o l'analyse dudit segment i+j pour déterminer si la trajectoire élémentaire à calculer doit rejoindre le 20 25 30 2910617 6 point initial ou le point de terminaison dudit segment i+j, o le calcul d'une trajectoire élémentaire permettant de relier le segment i-1 dont le sens de parcours n'est 5 pas inversé, et le segment i+j en utilisant un algorithme adapté en fonction du résultat de l'analyse précédente. Avantageusement, le procédé de calcul d'une trajectoire décalée io latéralement par rapport à une trajectoire de référence selon l'invention, comprend en outre l'étape suivante : la suppression des segments i à i+j-1 dont les sens de parcours sont inversés. L'invention a aussi pour objet un dispositif de calcul d'une 15 trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence comprenant des moyens de gestion de plan de vol et des moyens de calcul de trajectoire, caractérisé en ce que : lesdits moyens de gestion de plan de vol comprennent des moyens de calcul des points de passage du plan de vol décalé 20 latéralement et des moyens de détection des segments présentant des inversions de sens de parcours par rapport à leur segment associé dans le plan de vol de référence, les moyens de calcul de trajectoire comprennent des moyens de calcul d'une trajectoire reliant les segments dont le sens de 25 parcours n'est pas inversé. L'invention a aussi pour objet un système de gestion du vol pour aéronef, comportant des moyens de gestion de plan de vol et de calcul de trajectoire de référence pour le guidage dudit aéronef caractérisé en ce qu'il 30 comporte en outre le dispositif de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence selon l'invention. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée et à l'aide des figures 35 parmi lesquelles : 2910617 7 La figure 1 représente un premier exemple d'une trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence présentant un segment avec une inversion de sens de parcours, dans un procédé de calcul de trajectoire décalée selon l'art connu. 5 La figure 2 représente un deuxième exemple d'une trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence présentant un segment avec une inversion de sens de parcours, dans un procédé selon l'art connu. La figure 3 illustre une suppression d'un segment présentant une io inversion de sens de parcours dans le second exemple de trajectoire décalée latéralement, étape appartenant au procédé de l'invention. La figure 4 illustre une trajectoire permettant de relier des segments non supprimés dans le second exemple de trajectoire décalée latéralement, calculée selon le procédé de l'invention. 15 La figure 5 illustre une trajectoire permettant de relier deux segments, calculée selon le procédé de l'invention. La Figure 6 présente un exemple de segment FX (FX abréviation de l'expression anglo-saxonne Course From fix). 20 Le procédé de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence selon l'invention comprend deux étapes principales. La première étape consiste à calculer sur la partie décalée la position des points de terminaison des segments ainsi que si nécessaire la nouvelle course à suivre. C'est notamment le cas pour une 25 capture d'une trajectoire décalée depuis le plan de vol original et pour un retour au plan de vol original depuis une trajectoire décalée. Cette étape comprend en outre la détection des segments de la trajectoire décalée dont le parcours est inversé par rapport à leur segment parent appartenant à la trajectoire de référence. 30 La seconde étape consiste à calculer l'ensemble de la trajectoire sur le plan de vol. Sur la partie dite décalée de la trajectoire, on utilise les données calculées précédemment (position et course) et on applique des algorithmes de calcul de trajectoire comme s'il s'agissait d'un plan de vol normal en ignorant les segments présentant une inversion de parcours. Un 35 algorithme de capture du segment suivant est alors mis en oeuvre. 2910617 8 La première variante du procédé selon l'invention comporte les étapes suivantes décrites ci-après. Une première étape consiste à analyser l'ensemble des segments 5 de la trajectoire décalée latéralement de façon à détecter ceux dont le parcours est inversé par rapport à leur segment parent appartenant à la trajectoire de référence. La figure 2 représente un second exemple d'une trajectoire 21 décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence 22 présentant un segment avec une inversion de son sens de parcours. 10 Dans le second exemple, l'étape de détection des segments avec un sens de parcours inversé permet de détecter que le segment [B', C'] a un sens de parcours inversé par rapport au segment parent [B, C]. Les segments [A', B'] et [C', D] présentent une course identique à celle de leur segment parent respectif [A, B] et [C, D]. 15 Avantageusement, le procédé selon l'invention comporte une deuxième étape qui consiste à supprimer les segments avec un sens de parcours inversé en effectuant pour chacun desdits segments la colocalisation de son point de terminaison avec le point de terminaison du précédent segment dont le sens de parcours n'est pas inversé. La figure 3 20 illustre l'étape de suppression des segments avec un sens de parcours inversé dans le second exemple. Le point C' est transféré à la même position que le point B'. Les points A', B' et D' ne sont pas déplacés. Une troisième étape consiste à modifier les segments suivant les segments supprimés. Dans le second exemple, le segment [C, D], parent du 25 segment [C', D'], est de type TF acronyme de l'expression anglo-saxonne Track to Fix, qui est un segment de tenue de route entre un point initial et un point de terminaison. Le segment 31 suivant le point C' et menant au point D' devient une demi-droite passant par D'. Une telle demi-droite est appelée CF, acronyme de l'expression anglo-saxonne Course to Fix, qui représente 30 une manoeuvre de tenue de route jusqu'à un point. Cette demi-droite a la même direction que le segment [C', D'], avant le déplacement du point C' à l'étape précédente. De façon générale, chacun des segments associés suivant un segment associé avec un sens de parcours inversé est remplacé par une demi-droite passant par le point de terminaison dudit segment et 35 parallèle audit segment. 2910617 9 Une quatrième étape consiste à calculer des trajectoires élémentaires permettant de relier les segments non supprimés. Pour chacun des segments supprimés précédemment (avec un sens de parcours inversé), une trajectoire est calculée pour relier, d'une part, le segment précédant le 5 segment supprimé avec un sens de parcours inversé et, d'autre par, la demi-droite créée à partir du segment suivant le segment supprimé avec un sens de parcours inversé. Cette trajectoire est calculée avec une règle préexistante appelée interception à 45 dont le principe est d'ajouter un segment de capture convergent vers la demi-droite avec un angle à 45 . La 10 figure 4 illustre la trajectoire décalée 41 passant par les points B' et C' colocalisés et rejoignant la demi-droite 42 dont le point de terminaison est le point D'. Dans certains cas, le segment n'est pas aligné avec le point C', l'algorithme de capture à 45 du segment suivant est illustré par la figure 5. 15 Le segment menant à B' est connecté à la demi-droite menant à D' grâce à une trajectoire de capture suivant un segment convergent vers la demi-droite avec un angle à 45 . Si plusieurs segments à parcours inversé se succèdent, tous les points de terminaisons de ces segments sont positionnés sur le point de 20 terminaison du segment à parcours non inversé les précédant. Le premier segment à parcours non inversé suivant est remplacé par une demi-droite comme expliqué précédemment. La première variante du procédé selon l'invention a pour principal 25 avantage que le calcul de la capture est une règle de base de l'élaboration de la trajectoire appuyée sur des algorithmes développés en dehors de la problématique de calcul de trajectoire décalée latéralement. Ces algorithmes ont une vision globale de la transition à construire et pour objectif de respecter une capture du segment suivant dans les meilleures conditions et 30 en respectant l'intention globale du plan de vol. Ils sont donc particulièrement adaptés. Cependant, la première variante du procédé selon l'invention ajoute un parcours supplémentaire d'analyse sur tous les segments décalés. De plus, elle peut introduire une légère dégradation de la précision de la 2910617 10 définition de la trajectoire de référence. Une seconde variante du procédé selon l'invention vise à pallier ces problèmes. La seconde variante du procédé selon l'invention consiste à 5 supprimer à la volée les segments du plan de vol offsetté dont le parcours est inversé par rapport au segment: parent dans le plan de vol, puis à capturer à 45 du segment suivant dans le cadre du calcul de la trajectoire de référence. Une première étape consiste à calculer un plan de vol décalé 10 latéralement, définissant une série de segments associés aux segments appartenant au plan de vol de référence. Une deuxième étape consiste à rechercher, parmi la série de segments associés, un segment i dont le sens de parcours est inversé et, pour chaque segment i détecté, à répéter les étapes suivantes : 15 la recherche d'un segment i+j, suivant ledit segment i, dont le sens de parcours n'est pas inversé, l'analyse dudit segment i+j pour déterminer si la trajectoire élémentaire à calculer doit rejoindre le point initial ou le point de terminaison dudit segment i+j. Le critère retenu est celui 20 de la meilleure précision. le calcul d'une trajectoire élémentaire permettant de relier le segment i-1 dont le sens de parcours n'est pas inversé, et le segment i+j en utilisant un algorithme adapté en fonction du résultat de l'analyse précédente. 25 Pour relier le point initial du segment i+j, on utilise un algorithme de capture de segment appelé FX abréviation de l'expression anglo-saxonne Course From fix, dont un exemple est illustré à la figure 6. Un segment de type FX est caractérisé par un point d'ancrage 61. Le segment 62 est défini par la course d'éloignement du point d'ancrage 61. La terminaison 63 de ce 30 segment peut être une condition d'altitude ou indéterminée. Ces algorithmes sont comparables à ceux décrits dans la première solution pour la capture de demi-droite. Pour relier le point de terminaison du segment suivant, on utilise un algorithme de capture de demi-droite. Dans le cas général, ce sera l'interpolation de la course de début 35 du segment qui sera la plus précise. REVENDICATIONS 1. Procédé de calcul d'une trajectoire décalée latéralement d'une première distance par rapport à une trajectoire de référence, comprenant le calcul d'un plan de vol décalé par rapport à un plan de vol de référence, ledit plan de vol de référence étant défini à partir de points de passage et de segments définissant une référence de trajectoire entre lesdits points de passage, chaque segment comportant un point initial et un point de terminaison permettant de définir une course correspondant au sens de parcours par un aéronef, ledit plan de vol décalé latéralement étant calculé à partir de points de passage associés aux points de passage dudit plan de vol io de référence, dits points associés et étant situés à l'intersection, - de lignes, parallèles aux segments du plan de vol de référence, décalées de la première distance du plan de vol de référence et - de la bissectrice de l'angle formé par deux segments adjacents en un point de passage appartenant à ladite trajectoire de 15 référence, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - la détection des segments du plan de vol décalé, dont le sens de parcours est inversé par rapport à celui du segment correspondant appartenant au plan de vol de référence, 20 - le calcul de trajectoires élémentaires permettant de relier les segments du plan de vol décalé dont le sens de parcours n'est pas inversé. 2. Procédé de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par 25 rapport à une trajectoire de référence selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de suppression desdits segments dont le sens de parcours est inversé. 3. Procédé de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par 30 rapport à une trajectoire de référence selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes pour définir l'ensemble de la trajectoire décalée latéralement : 2910617 12 le calcul du plan de vol décalé latéralement, définissant des segments associés aux segments appartenant au plan de vol de référence, l'analyse de l'ensemble des segments du plan de vol décalé latéralement de façon à détecter ceux ([B',C']) dont le sens de parcours est inversé par rapport à celui de leur segment correspondant ([B,C]) appartenant au plan de vol de référence, le remplacement des segments associés suivant les segments associés à sens de parcours inversé ([C',D']) par des demi-droites (42), chacune desdites demi-droites (42) passant par le point de terminaison (D') du segment associé suivant remplacé ([C',D']) et étant parallèle audit segment associé suivant remplacé ([C',D']), le calcul de trajectoires élémentaires (41) permettant de relier les segments dont le sens de parcours n'est pas inversé. 4. Procédé de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de suppression des segments à sens 20 de parcours inversé ([B',C']) en effectuant pour chacun desdits segments la co-localisation de son point de terminaison (C') avec le point de terminaison (B') du précédent segment dont le sens de parcours n'est pas inversé. 5. Procédé de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par 25 rapport à une trajectoire de référence selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le calcul d'une trajectoire permettant de relier les segments situés de part et d'autre de segments supprimés est réalisé avec une règle de calcul préexistante, appelée règle d'interception à 45 . 30 6. Procédé de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : ù le calcul du plan de vol décalé latéralement, définissant une série de segments associés aux segments appartenant au 35 plan de vol de référence, 5 15 2910617 13 la recherche, parmi la série de segments associés, d'un segment i dont le sens de parcours est inversé et, pour chaque segment i détecté, la répétition des étapes suivantes : 5 o la recherche d'un segment i+j, suivant ledit segment i, dont le sens de parcours n'est pas inversé, o l'analyse dudit segment i+j pour déterminer si la trajectoire élémentaire à calculer doit rejoindre le point initial ou le point de terminaison dudit segment i o i+j, o le calcul d'une trajectoire élémentaire permettant de relier le segment i-1 dont le sens de parcours n'est pas inversé, et le segment i+j en utilisant un algorithme adapté en fonction du résultat de l'analyse précédente. 7. Procédé de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape suivante : la suppression des segments i à 20 i+j-1 dont les sens de parcours sont inversés. 8. Dispositif de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence comprenant des moyens de gestion de plan de vol et des moyens de calcul de trajectoire, caractérisé en ce que : lesdits moyens de gestion de plan de vol comprennent des moyens de calcul des points de passage du plan de vol décalé latéralement et des moyens de détection des segments présentant des inversions de sens de parcours par rapport à leur segment associé dans le plan de vol de référence, les moyens de calcul de trajectoire comprennent des moyens de calcul d'une trajectoire reliant les segments dont le sens de parcours n'est pas inversé. 9. Système de gestion du vol pour aéronef, comportant des 35 moyens de gestion de plan de vol et de calcul de trajectoire de référence 25 30 2910617 14 pour le guidage dudit aéronef caractérisé en ce qu'il comporte en outre le dispositif de calcul d'une trajectoire décalée latéralement par rapport à une trajectoire de référence selon la revendication 8. 5