Brevet FR2920580A1 — publié le 20090306

PROCEDE DE SIMPLIFICATION DE L'AFFICHAGE D'ELEMENTS STATIONNAIRES D'UNE BASE DE DONNEES EMBARQUEE La présente invention se rapporte à un procédé de simplification de l'affichage d'éléments stationnaires d'une base de données embarquée. L'invention se situe dans le domaine de l'affichage à bord d'un aéronef des éléments géostationnaires issus d'une base de données sur un écran possédant différentes résolutions d'affichage. Lorsque l'affichage concerne des données geéostationnaires ou de format fixe telles que des obstacles naturels, des balises, des informations textuelles, des graphiques, etc, il peut devenir illisible ou tout au moins difficilement exploitable ou même inexploitable. Afin de remédier à ces difficultés, il existe des algorithmes dits de � decluttering � (de � nettoyage de fouillis �) qui décident en temps réel du type d'affichage à effectuer. Toutefois, ce processus de nettoyage nécessite une puissance de calcul très importante qui mobilise exagérément le calculateur de bord qui l'exécute, et qui est donc pendant ce temps indisponible pour d'autres tâches. En outre, de tels algorithmes peuvent être non déterministes si la densité d'informations à afficher est non bornée, ce qui peut amener le programme à dériver en termes de temps de calcul, voire de � planter � (s'arrêter sans pouvoir repartir tout seul). La présente invention a pour objet un procédé de simplification de l'affichage d'éléments stationnaires d'une base de données terrestre embarquée sur un écran d'aéronef possédant différentes résolutions d'affichage en vue de cet affichage de données, procédé qui puisse être mis en oeuvre en nécessitant une puissance de calcul qui soit la plus faible possible. Le procédé confôrme à l'invention est un procédé de simplification de l'affichage sur un écran d'aéronef d'éléments stationnaires d'une base de données embarquée relative à la topographie terrestre et possédant plusieurs résolutions différentes d'affichage, et il est caractérisé en ce qu'il consiste à pré-calculer les éléments nécessaires à une simplification de l'affichage lors du processus de production de la base de données embarquée en associant à chaque donnée fixe des attributs indiquant les caractéristiques d'affichage correspondant à chaque mode ou gamme de modes d'affichage disponible, et à n'afficher lors de l'utilisation de la base de données que les éléments stationnaires correspondant au mode d'affichage utilisé en prenant en compte les attributs correspondants. Selon une autre caractéristique de l'invention, la simplification de l'affichage est un � nettoyage de fouillis � consistant à n'afficher sur l'écran, pour chaque résolution d'affichage, que l'élément le plus pertinent distinguable à l'écran parmi un groupe d'éléments dans une surface élémentaire représentative de la surface terrestre. Selon une autre caractéristique de l'invention, on calcule le critère de pertinence pour chaque élément et pour chaque résolution en divisant le globe terrestre en rectangles supposés localement plats, en appliquant sur chaque rectangle une grille cartésienne orientée selon les latitudes et longitudes terrestres, et en ne laissant apparaître dans chaque rectangle de cette grille que l'obstacle le plus pertinent. Selon une autre caractéristique de l'invention, on procède à une étape de nettoyage isotropique en marquant comme non visibles autour de chaque élément les éléments moins pertinents que lui, gommant ainsi les effets de bord dus au découpage du globe en rectangles. Avantageusement, l'élément le plus pertinent est marqué comme groupé. Selon une autre caractéristique de l'invention, le calcul du critère de pertinence comporte une étape d'association d'autres attributs à chaque donnée fixe, ces attributs étant l'un au moins des paramètres suivants relatifs à la donnée fixe considérée, lorsque celle-ci est un obstacle fixe: altitude de son sommet, hauteur, volume, illumination. Selon une autre caractéristique de l'invention, les effets de bord dus à la juxtaposition des rectangles supposés localement plats sont gommés par un mécanisme d'offset qui simule une grille dont l'origine serait au point de coordonnées (Latitude, Longitude) = (0°,0°) soit (NO°.E0°). La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel : la figure 1 est un diagramme simplifié montrant comment on établit une grille de densité d'affichage pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, la figure 2 est un diagramme simplifié montrant les résultats d'une première phase de simplification d'affichage selon le procédé conforme à la présente invention, et la figure 3 est un diagramme simplifié montrant le résultat isotropique global de la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Le procédé de l'invention se rapporte à l'affichage sur un dispositif de visualisation ayant différents modes d'affichage (différentes échelles et résolutions) de données provenant d'une base de données embarquée, qui peuvent être aussi bien des obstacles naturels tels que des montagnes, que des constructions humaines ou des données fixes telles que du texte ou des graphiques, par exemple des balises de navigation ou encore des �waypoints �, des noms de villes ou d'aéroports. Pour simplifier la description ci-dessous, on désignera toutes ces sortes de données par le terme unique de données fixes. Le procédé de l'invention est mis en oeuvre lors de la production de la base de données terrestres embarquée, et consiste en premier lieu à pré-calculer les éléments 20 nécessaires au � nettoyage de fouillis �. Ainsi, lors de l'élaboration de la base de données embarquée, le procédé de l'invention consiste à associer à chaque donnée fixe un couple d'attributs (visible oui/non, groupé oui/non), et cela pour chaque résolution d'affichage prévue. Ces attributs se traduisent par un champ de bits indiquant le type d'affichage (type de 25 symbole, présence ou absence de symbole) correspondant à chaque mode d'affichage choisi par l'utilisateur en vol. Selon un mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on ajoute N couples d'attributs à chaque donnée fixe, chacun des ces N couples d'attributs correspondant à une résolution d'affichage parmi les N résolutions disponibles. Dans la suite de la description, on se référera à un dispositif 30 d'affichage à douze résolutions différentes, donc on aura N=12. Dans le détail, l'étape pré-calcul du procédé de l'invention consiste, avant l'utilisation à bord de la base de données terrestres, à compléter ses données de la façon suivante. Afin de pouvoir traiter toutes les données fixes, il faut d'abord les référencer par rapport à la surface terrestre. En vue de dresser la carte de la surface terrestre, l'idéal serait de tracer une grille orthonormée sur la sphère terrestre entière, mais cela est impossible. On traite donc localement la terre, par petits morceaux. Chaque petit morceau (dénommé ici SB pour � Secondary Block �) peut alors être supposé plat, s'il est suffisamment petit. On peut alors munir chaque SB d'une grille orthonormée. Cette grille sera la grille utilisée pour le nettoyage de fouillis. Les douze couples d'attributs relatifs à chaque donnée fixe sont appelés ici � GRIDxx Display Type �, c'est-à-dire type d'affichage du rectangle considéré de la grille. Ils comportent : un bit � visible/non visible � et un bit � groupé/ non groupé �, avec xx = 01... à 12. Dans le cas des obstacles fixes, la base comprend par ailleurs le type d'obstacle (éclairé ou non, quelle couleur d'éclairage, etc). Si l'obstacle est marqué � non visible �, il n'est pas affiché. S'il est marqué comme � visible �, les attributs comportent un bit � groupé ou non � pour décider s'il faut afficher le symbole � obstacle isolé éclairé � ou � groupes d'obstacles dont le plus pertinent est éclairé � La distance minimale entre deux obstacles affichables séparément est le résultat des deux phases de nettoyage de fouillis. Cette distance minimale dépend des valeurs des paramètres GRID xx_STEP et GRID xx RADIUS_FILTER explicités ci-dessous. Le déroulement du procédé de l'invention se fait en deux phases. II nécessite douze couples de paramètres, rangés dans un fichier de configuration, paramètres tels que : GRID_xx_STEP, xx=01..12 pour la première phase GRID xx_RADIUS_FILTER, xx=01...12 pour la seconde phase On décrit ci-dessous le processus de remplissage de chacun des douze couples d'attributs (bits visible oui/non, groupé oui/non) pour chaque élément fixe. Ce processus est répété douze fois afin de remplir, pour chaque élément fixe de la base de données, les douze couples d'attributs : �GRIDO 1 _Display_Type�, �GRID02_Display_Type�.... �GRID12 Display Type�. Le processus de l'invention comprend essentiellement deux phases, comme exposé ci-dessous. A) Première phase: La première phase consiste à diminuer la densité d'occupation de la grille en remplissant les champs � visible/non visible � et � groupé/non groupé � pour chaque obstacle de la Terre avant de passer à la seconde phase. A cet effet, cette première phase consiste à diviser la Terre selon une grille régulière, telle que celle représentée en traits interrompus en figure 1. Dans chaque rectangle de cette grille ou case, on ne visualise qu'un seul obstacle (ou autre élément fixe), à savoir le plus pertinent. S'il existe d'autres obstacles (ou éléments fixes) dans cette case, on assigne à l'obstacle le plus significatif la désignation � groupé �, et aux autres obstacles la désignation �non visible �. Le pas de la grille régulière est donné en mètres par le paramètre �GRID_xx STEP� (GRID= grille et STEP= pas de la grille, et xx= 01 à 12). Par exemple, le pas est d'environ 100m lorsque la distance totale représentée sur l'écran est de 20nm (nm=miles nautiques). Ce pas peut être réglé à 1000m si la distance totale représentée sur l'écran est de 200nm. Le procédé de l'invention traite les obstacles de chaque case les uns après les autres. Pour chaque case de la Terre, on effectue les calculs suivants : 1) la valeur de � GRID xx STEP �, exprimée par exemple en mètres, est convertie de la façon suivante (avec Lat = latitude et Lon= longitude) : ALat Grid xx_Step = GRID_xx STEP/1852/60 ALon Grid xx_Step = GRID_xx STEP/1852/60/Cos(SBLat+0.05), ces valeurs étant exprimées en degrés (on suppose ici que la latitude moyenne de SB est SBLat+0.05° = la latitude du centre de la case courante). 2) La grille est établie comme suit (voir figure 1): • Echelle des longitudes divisée en pas égaux à �Lon Grid xx_Step� • Echelle des latitudes divisée en pas égaux à �ALat Grid xx_Step� 3) De façon à réduire les effets de bords dus à la juxtaposition des � Secondary Blocks �, l'origine de la grille est choisie en dehors de la SB considérée. Pour simplifier les calculs, on choisit comme origine le point de coordonnées (Latitude, Longitude) = (00,0°). Deux valeurs d'offset (de décalage) sont nécessaires pour déterminer le début de la grille à l'intérieur du SB considéré, et on met en oeuvre l'algorithme suivant (on a repris ici la terminologie anglaise consacrée pour de tels algorithmes) : If SBLat > 0 Then Lat Offset xx = (1û Dec(SBLabdLat Grid xx Step) ) * dLat Grid xx Step Else Lat Offset xx = Dec(SBLat/dLat Grid xx Step) * zlLat Grid xx Step If SBLon > 0 Then Lon_Offset xx = (1û Dec(SBLon/dLon Grid xx Step))* dLon Grid xx Step Else Lon Offset xx = Dec(SBLon/dLon Grid xx Step) * dLon Grid xx Step Dans cet algorithme, on a : SBLon : longitude en degrés du coin Sud-Ouest de la SB SBLat : latitude en degrés du coin Sud-Ouest de la SB Dec(x) : valeur absolue de la partie décimale de x. Par exemple: Dec(1,2) = 20 Dec(-1,2) =0,2. Chaque obstacle de la base de données est contenu exactement dans : • Un seul SB (on ne considère ici que le centre de l'obstacle, et non pas son étendue horizontale) , 25 • Un rectangle de coordonnées (ALatitude_Grid xx Step, MLongitude_Grid_xx_Step) délimité par des traits interrompus sur la figure 1. Pour chaque obstacle du SB courant, le bit � visible/non visible � de la formule �GRIDxx Display Type � est forcé à : 30 • 1 si l'obstacle est le plus pertinent dans la case définie par l'intersection entre le SB courant et le rectangle : (ALatitude_Grid xx_Step , ALongitude_Grid xx Step) • 0 dans le cas contraire: Pour chaque obstacle du SB courant, le bit � groupé/non groupé � de la formule : �GRIDxx Display Type � est forcé à : • 1 s'il y a au moins deux obstacles dans la case définie par l'intersection entre le SB courant et le rectangle : (ALatitude_Grid_xx_Step , ALongitude_Grid xx Step) • 0 dans le cas contraire. B) Deuxième phase Cette deuxième phase consiste consiste à effectuer un post-nettoyage isotropique global. Dans le détail, ce processus est mis en oeuvre de la façon suivante. - Pour chaque obstacle A de la base de données, tel que : • Si BitO visible = 1 dans le champ "GRIDxx_Display_Type field" de A 15 ET • S'il existe un obstacle B différent de A et dont la distance à A est inférieure à � GRID xx RADIUS FILTER �, on force les bits relatifs à � visible/non visible � et � groupé/non groupé � à prendre les valeurs suivantes : 20 • Si B est plus pertinent que A : • BitO visible est forcé à 0 dans le champ "GRIDxx Display_Type" de A • Bit1_grouped est forcé à 1 dans le champ � GRIDxx_Display_Type � de B • Si ObstA est plus pertinent que ObstB : 25 • Bitl_grouped est forcé à 1 dans le champ � GRIDxx_Display Type � de A • BitO_visible est forcé à 0 dans le champ � GRIDxx_Display_Type � de B. Ceci a été illustré en figure 3, montrant le résultat de la mise en oeuvre de la 30 deuxième phase. Après cette mise en oeuvre, seuls apparaissent les obstacles visibles 5 et groupés les plus pertinents entre A et B. Sur cette figure, on a tracé en trait interrompu le filtre, qui est un cercle centré sur A et de rayon égal à � GRID_xx_RADIUS_FILTER �. Dans cet exemple, B est visible et groupé et à l'intérieur de ce filtre. 10 REVENDICATIONS 1. Procédé de simplification de l'affichage sur un écran d'aéronef d'éléments stationnaires d'une base de données embarquée relative à la topographie terrestre et possédant plusieurs résolutions différentes d'affichage, caractérisé en ce qu'il consiste à pré-calculer les éléments nécessaires à une simplification de l'affichage lors du processus de production de la base de données embarquée en associant à chaque donnée fixe des attributs indiquant les caractéristiques d'affichage correspondant à chaque mode ou gamme de modes d'affichage disponible, et à n'afficher lors de l'utilisation de la base de données que les éléments stationnaires correspondant au mode d'affichage utilisé en prenant en compte les attributs correspondants. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la simplification de l'affichage est un � nettoyage de fouillis � consistant à n'afficher sur l'écran, pour chaque résolution d'affichage, que l'élément le plus pertinent distinguable à l'écran parmi un groupe d'éléments dans une surface élémentaire représentative de la surface terrestre. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on calcule le critère de pertinence pour chaque élément et pour chaque résolution en divisant le globe terrestre en rectangles (SB) supposés localement plats, en appliquant sur chaque rectangle une grille cartésienne orientée selon les latitudes et longitudes terrestres, et en ne laissant apparaître dans chaque rectangle de cette grille que l'obstacle le plus pertinent (1, 2). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on procède à une étape de nettoyage isotropique en marquant comme non visibles autour de chaque élément les éléments moins pertinents que lui, gommant ainsi les effets de bord dus au découpage du globe en rectangles. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément le plus pertinent est marqué comme groupé. 6. Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le calcul du critère de pertinence comporte une étape d'association d'autres attributs à chaque donnée fixe, ces attributs étant l'un au moins des paramètres suivants relatifs à la donnée fixe considérée, lorsque celle-ci est un obstacle fixe: altitude de son sommet, hauteur, volume, illumination. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les effets de bord dus à la juxtaposition des rectangles supposés localement plats (SB) sont gommés par un mécanisme d'offset qui simule une grille dont l'origine serait au point (NO°.EO°).