Brevet FR2947624A1 — publié le 20110107

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la détermination de conditions météorologiques au voisinage d'un aéronef, ainsi qu'un aéronef équipé d'un tel dispositif. On sait que les avions modernes, notamment les avions de trans- port, sont équipés de radars météorologiques capables de déterminer les conditions météorologiques (orages, zones de turbulences, précipitations, cisaillements des vents, etc.) d'une zone géographique, généralement localisée à l'avant des avions. Lorsque les conditions météorologiques déterminées sont mauvai- ses, les pilotes peuvent adapter la trajectoire et/ou les paramètres de vol des avions pour limiter leurs répercussions sur le confort et la sécurité des passagers et de l'équipage. On sait en outre que, pour obtenir de telles conditions météorologiques, les radars météorologiques émettent des ondes électromagnéti- ques dans une direction donnée et analysent les ondes retour renvoyées par des cibles (gouttelettes, grêles, etc.). Cependant, l'atténuation des ondes électromagnétiques, notamment par l'air et les nuages, ainsi que la réflexion de ces dernières sur des obstacles (par exemple des montagnes) réduisent la distance de détection du radar et donc les dimensions de la zone géographique pour laquelle les conditions météorologiques sont obtenues. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. Elle concerne un procédé pour la détermination automatique de conditions météorologiques au voisinage d'un aéronef de référence équipé d'au moins un radar météorologique. A cet effet, selon l'invention, ledit procédé est remarquable en ce que l'on effectue les étapes suivantes : A/on détermine, à l'aide dudit radar météorologique, des informations météorologiques principales associées à une zone géographique principale à l'avant dudit aéronef de référence ; B/ on reçoit, à l'aide de moyens de réception montés à bord dudit aéronef de référence, des informations météorologiques auxiliaires, qui sont associées à au moins une zone géographique auxiliaire et qui proviennent de moyens externes audit aéronef de référence ; C/à partir desdites zones principale et auxiliaire, on détermine une zone géographique étendue par rapport à ladite zone principale ; et D/à partir desdites informations météorologiques principales et auxiliaires, on détermine les conditions météorologiques associées à ladite zone étendue. Ainsi, grâce à l'invention, la zone géographique étendue, pour la-quelle sont obtenues les conditions météorologiques, est plus vaste que la zone principale à l'avant de l'aéronef de référence. En conséquence, les pilotes de celui-ci ont une meilleure connaissance des conditions météorologiques environnantes, de sorte qu'ils peuvent adapter la trajectoire de l'aéronef afin d'éviter des zones dangereuses susceptibles de compromet- tre la sécurité des passagers et de l'équipage. On entend par � informations météorologiques �, des informations concernant par exemple : ù un phénomène météorologique (type du phénomène (cisaillement des vents, turbulence, nuage, orage, etc.), latitude, longitude, intensité, etc.) ; l'intensité d'un signal reçu par ledit radar météorologique ; lesdits moyens externes E (état de fonctionnement, type de moyens, etc.). Il est à noter que les étapes AI, C/ et D/ précitées du procédé conforme à l'invention peuvent être mises en oeuvre de façon itérative. Avantageusement, ladite zone géographique étendue correspond à la réunion de ladite zone principale et de ladite zone auxiliaire. De préférence, selon l'invention : ù on définit, par rapport audit aéronef de référence, au moins un maillage de l'espace qui comporte une pluralité de points, chacun desdits points étant représentatif d'une position géographique ; et ù on associe, à chacun des points dudit maillage, de telles informations météorologiques (principales et/ou auxiliaires). Avantageusement, ledit maillage est un maillage régulier à trois dimensions. Ce dernier peut, par exemple, présenter la forme d'un parallélépipède rectangle. De préférence, chacune desdites zones géographiques principale, auxiliaire et étendue est définie, au moins partiellement, par un ensemble de points dudit maillage. En outre, la position géographique de chacun des points dudit maillage peut être définie par une altitude, une latitude et une longitude. Par ailleurs, lesdits moyens externes peuvent être : û soit montés dans un autre aéronef localisé dans un voisinage dudit aéronef de référence ; û soit installés dans une station météorologique au sol. Ainsi, l'aéronef de référence peut bénéficier des informations météorologiques obtenues par des aéronefs voisins et/ou par des stations météorologiques au sol. Selon une caractéristique avantageuse, lesdits moyens de réception sont compatibles avec la technologie ADS-B (pour en anglais � Automatic Dependant Surveillance-Broadcast � ou � Surveillance automatique dépendante en mode diffusion �). De façon avantageuse, on peut afficher, sur des moyens d'affichage montés à bord dudit aéronef de référence, aux moins une partie desdites conditions météorologiques de ladite zone étendue. La présente invention concerne également un dispositif de déter- mination de conditions météorologiques au voisinage d'un aéronef de référence équipé d'au moins un radar météorologique. Selon l'invention, ledit dispositif comporte : ledit radar météorologique apte à déterminer des informations météorologiques principales associées à une zone géographique principale à l'avant dudit aéronef de référence ; des moyens pour recevoir des informations météorologiques auxiliaires qui sont associées à au moins une zone géographique auxiliaire et qui proviennent de moyens externes audit aéronef de référence ; des moyens pour déterminer, à partir desdites zones principale et auxi- 15 liaire, une zone géographique étendue par rapport à ladite zone princi- pale ; et des moyens pour déterminer, à partir desdites informations météorologiques principales et auxiliaires, les conditions météorologiques associées à ladite zone étendue. 20 En outre, le dispositif de l'invention peut comporter : des moyens pour définir, par rapport audit aéronef de référence, au moins un maillage de l'espace qui comporte une pluralité de points, chacun desdits points étant représentatif d'une position géographique ; et 25 des moyens pour associer, à chacun des points dudit maillage, de telles informations météorologiques (principales et/ou auxiliaires). La présente invention concerne de plus un système pour l'échange d'informations météorologiques qui comporte : des dispositifs de détermination automatique de conditions météorologiques, tels que décrits ci-dessus et qui sont montés respectivement à bord d'aéronefs ; et des moyens pour l'émission d'informations météorologiques à destina- tion desdits dispositifs et de stations météorologiques au sol, de sorte que lesdits aéronefs et lesdites stations météorologiques au sol puissent s'échanger mutuellement de telles informations météorologiques. Par ailleurs, la présente invention concerne également un aéronef qui comporte un dispositif tel que décrit précédemment. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 représente un schéma synoptique d'un dispositif conforme à la présente invention, embarqué à bord d'un aéronef de réfé- rence. Les figures 2 et 3 montrent respectivement un premier et un second exemples de zone géographique étendue, obtenue par le dispositif de la figure 1. La figure 4 présente, dans une vue en perspective, un maillage de l'espace régulier, à trois dimensions, conforme à la présente invention. Le dispositif 1, conforme à l'invention et représenté schématique-ment sur la figure 1, est destiné à la détermination automatique de conditions météorologiques au voisinage d'un aéronef de référence ACr (voir figures 2 et 3), en particulier un avion de transport, équipé d'au moins un radar météorologique 2. Selon l'invention, pour déterminer les conditions météorologiques au voisinage de l'aéronef ACr, le dispositif 1, embarqué à bord de ce der-nier, comporte : le radar météorologique 2 apte à déterminer des informations météorologiques principales associées à une zone géographique principale Zp, à l'avant de l'aéronef ACr, qui se présente, par exemple, sous la forme d'une portion angulaire (figures 2 et 3) ; des moyens 3 pour recevoir, par l'intermédiaire d'une liaison L1, des informations météorologiques auxiliaires qui sont associées à au moins une partie d'une zone géographique auxiliaire Za (figures 2 et 3) et qui proviennent de moyens E externes à l'aéronef ACr. Bien entendu, les moyens de réception 3 peuvent également recevoir des informations météorologiques auxiliaires associées respectivement à plusieurs zones auxiliaires Za et transmises par plusieurs moyens externes E distincts ; des moyens 4A pour déterminer, à partir des zones principale Zp et auxiliaire Za, une zone géographique Ze étendue par rapport à la zone principale Zp. La zone étendue Ze correspond à la réunion de la zone principale Zp et de la zone auxiliaire Za ; et des moyens 4B pour déterminer, à partir desdites informations météorologiques principales et auxiliaires, les conditions météorologiques associées à la zone étendue Ze ainsi déterminée. On entend par � informations météorologiques �, des informations concernant par exemple : un phénomène météorologique (type du phénomène (cisaillement des vents, turbulence, nuage, orage, etc.), latitude, longitude, intensité, etc.) ; l'intensité d'un signal reçu par le radar météorologique 2 ; les moyens externes E (état de fonctionnement, type de moyens, etc.). Dans le cadre de la présente invention, les moyens externes E se présentent par exemple sous la forme d'un radar météorologique qui peut être : soit monté dans un aéronef ACv situé dans un voisinage de l'aéronef ACr (voir les figures 2 et 3) ; soit installé dans une station météorologique au sol (non représentée sur les figures). Ainsi, les moyens de réception 3 peuvent recevoir des informations météorologiques provenant d'un ou plusieurs aéronefs voisins ACv et/ou d'une ou plusieurs stations météorologiques au sol. De cette façon, grâce à l'invention, la zone géographique étendue Ze déterminée est plus vaste que la zone principale Zp à l'avant de l'aéronef ACr. Les pilotes de ce dernier ont alors une meilleure connaissance des conditions météorologiques qu'ils vont rencontrer, même en cas d'obstacles (par exemple une montagne) comme le montre l'exemple de la figure 2 décrit par la suite. Ils peuvent alors modifier la trajectoire de l'aéronef ACr, de manière à éventuellement contourner des zones de mau- vaises conditions météorologiques, ou bien encore à adapter la configura- tion de vol de l'aéronef ACr. Selon l'invention, le dispositif 1 comporte également : des moyens 5 pour définir, par rapport à l'aéronef ACr, au moins un maillage M de l'espace, qui comporte une pluralité de points P, chacun des points P étant représentatif d'une position géographique (par exem- ple définie par une altitude, une latitude et une longitude) ; et des moyens 6 pour associer, à chacun des points P du maillage M, au moins une des informations météorologiques principales et auxiliaires. Pour cela, les moyens 6 sont reliés au radar 2, aux moyens de réception 3 et aux moyens de définition 5, par l'intermédiaire respectivement des liaisons L2, L3 et L4. Les moyens 6 sont aptes à transmettre aux moyens 4A et 4B, par l'intermédiaire d'une liaison L5, les informations météorologiques associées à chacun des points P du maillage M. Selon un exemple de réalisation de la présente invention représenté sur la figure 4, le maillage M est un maillage régulier à trois dimensions, qui se présente sous la forme d'un parallélépipède rectangle. On entend par � maillage régulier � un maillage dont les mailles élémentaires sont identiques les unes par rapport aux autres. Bien en-tendu, il est évident que tout autre type de maillage existant pourrait également être envisagé. II est à noter que le maillage M peut être normalisé afin de faciliter l'échange de données entre l'aéronef ACr, des aéronefs ACv et des stations météorologiques au sol. Chacune des zones géographiques principale Zp, auxiliaire Za et étendue Ze est définie, au moins partiellement, par un ensemble de points P du maillage M. A partir des informations météorologiques principales et/ou auxi- 15 liaires, ainsi que des caractéristiques de la zone étendue déterminée obtenues des moyens 4A, par l'intermédiaire de la liaison L6, les moyens 4B déterminent, de façon usuelle, les conditions météorologiques concernant la zone géographique étendue Ze. Au moins une partie des conditions météorologiques ainsi détermi- 20 nées peut être affichée sur un écran de visualisation 8A appartenant à des moyens d'affichage 8. Ces derniers, reliés aux moyens 4B par l'intermédiaire d'une liaison L7, sont montés dans le poste de pilotage de l'aéronef ACr. Par ailleurs, le dispositif 1 peut également comprendre des moyens 25 9 pour émettre, vers l'extérieur de l'aéronef ACr, au moins une partie des informations météorologiques principales déterminées par le radar météorologique 2. Ces moyens 9 sont reliés au radar 2 par l'intermédiaire de la liaison L2. II est à noter que les moyens d'émission 9 pourraient également être aptes à émettre au moins une partie des informations météorologiques auxiliaires reçues par les moyens de réception 3. En outre, les moyens de réception 3 et les moyens d'émission 9 peuvent être compatibles avec la technologie ADS-B. On peut envisager que les moyens 3 et 9 appartiennent à un système de communication embarqué à bord de l'aéronef ACr. Comme l'illustre la flèche T des figures 2 et 3, dans le cas d'un aéronef ACv équipé de moyens de communication de type ADS-B, l'aéronef ACr et l'aéronef ACv peuvent communiquer et s'échanger mutuellement des informations météorologiques. Bien entendu, il en est de même pour une station météorologique au sol équipé de moyens de communication de type ADS-B. On peut également envisager un système pour l'échange d'informations météorologiques entre les aéronefs ACr, ACv et les sta- tions météorologiques au sol. Un tel système peut comporter : des dispositifs 1 de détermination automatique de conditions météorologiques, tels que celui décrit précédemment, qui sont montés respectivement à bord d'aéronefs ACr, ACv ; et des moyens pour l'émission d'informations météorologiques à destination des dispositifs 1 et des stations météorologiques au sol. Ces moyens d'émission peuvent être montés à bord des aéronefs ACr, ACv et/ou installés dans les stations météorologiques au sol. Dans un tel système, les informations météorologiques, déterminées par les aéronefs ACv, ACr, peuvent être relayées par les stations météo- rologiques au sol (qui servent alors de relais de transmission). De plus, l'échange d'informations entre l'aéronef ACr et un aéronef voisin ACv (ou une station météorologique au sol) peut se faire au moyen de messages de format prédéfini. Ces messages peuvent comporter : un entête d'envoi, qui comprend, par exemple, des informations sur l'état du radar, sur le mode sélectionné, sur le type de maillage M, etc. ; et un ou plusieurs champs de données. Chaque champ est associé à un point P du maillage M et comporte, par exemple, des informations sur l'intensité d'un signal reçu par le radar météorologique (de l'aéronef ACr, d'un aéronef ACv ou d'une station météorologique au sol), sur la latitude et la longitude du point P considéré, sur le type de détection, sur la date de la détection, etc. Par ailleurs, sur les figures 2 et 3, on a représenté deux exemples de zone étendue Ze obtenue par le dispositif 1 conformément à l'invention. Dans l'exemple de la figure 2, bien que la zone principale Zp du radar météorologique 2 de l'aéronef ACr soit réduite en raison de la présence d'un obstacle O (par exemple une montagne), les pilotes de l'aéronef ACr ont accès aux conditions météorologiques de la zone étendue Ze formée par la réunion de la zone principale Zp et d'une zone auxiliaire Za associée au radar météorologique d'un aéronef voisin ACv, situé derrière l'obstacle O. De la même façon, dans l'exemple de la figure 3, la zone étendue Ze est formée par la réunion de la zone principale Zp et d'une zone auxiliaire Za associée au radar météorologique d'un aéronef voisin ACv, située en avant de l'aéronef ACr. Les conditions météorologiques déterminées et accessibles aux pilotes de l'aéronef ACr sont nettement plus denses que celles fournies par son seul radar météorologique 2. REVENDICATIONS1. Procédé de détermination automatique de conditions météorologiques au voisinage d'un aéronef de référence (ACr) équipé d'au moins un radar météorologique (2), caractérisé en ce que l'on effectue les étapes suivantes : A/on détermine, à l'aide dudit radar météorologique (2), des informations météorologiques principales associées à une zone géographique principale (Zp) à l'avant dudit aéronef de référence (ACr) ; B/ on reçoit, à l'aide de moyens de réception (3) montés à bord dudit aéronef de référence (ACr), des informations météorologiques auxiliaires, qui sont associées à au moins une zone géographique auxiliaire (Za) et qui proviennent de moyens (E) externes audit aéronef de référence (ACr) ; C/à partir desdites zones principale (Zp) et auxiliaire (Za), on détermine 15 une zone géographique étendue (Ze) par rapport à ladite zone principale (Zp) ; et D/à partir desdites informations météorologiques principales et auxiliaires, on détermine les conditions météorologiques associées à ladite zone étendue (Ze). 20 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite zone étendue (Ze) correspond à la réunion de ladite zone principale (Zp) et de ladite zone auxiliaire (Za). 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que : 25 ù on définit, par rapport audit aéronef de référence (ACr), au moins un maillage (M) de l'espace qui comporte une pluralité de points (P), chacun desdits points (P) étant représentatif d'une position géographique ; et ù on associe, à chacun des points (P) dudit maillage (M), de telles informations météorologiques. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit maillage (M) est un maillage régulier à trois di- mensions. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que chacune desdites zones géographiques principale (Zp), auxiliaire (Za) et étendue (Ze) est définie, au moins partiellement, par un ensemble de points (P) dudit maillage (M). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens externes (E) sont montés dans un autre aéronef (ACv) localisé dans un voisinage dudit aéronef de référence (ACr). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens externes (E) sont installés dans une station météorologique au sol. 8. Dispositif de détermination automatique de conditions météorologiques au voisinage d'un aéronef de référence (ACr) équipé d'au moins un radar météorologique (2), caractérisé en ce qu'il comporte : ledit radar météorologique (2) apte à déterminer des informations météorologiques principales associées à une zone géographique principale (Zp) à l'avant dudit aéronef de référence ; des moyens (3) pour recevoir des informations météorologiques auxiliai- res qui sont associées à au moins une zone géographique auxiliaire (Za) et qui proviennent de moyens externes (E) audit aéronef de référence (ACr) ; des moyens (4A) pour déterminer, à partir desdites zones principale (Zp) et auxiliaire (Za), une zone géographique étendue (Ze) par rapport à la-dite zone principale (Zp) ; et des moyens (4B) pour déterminer, à partir desdites informations météorologiques principales et auxiliaires, les conditions météorologiques associées à ladite zone étendue (Ze). 9. Système pour l'échange d'informations météorologiques, caractérisé en ce qu'il comporte : des dispositifs (1) de détermination automatique de conditions 1 o météorologiques, tels que celui spécifié sous la revendication 8, qui sont montés respectivement à bord d'aéronefs (ACr, ACv) ; et des moyens pour l'émission d'informations météorologiques à destination desdits dispositifs (1) et de stations météorologiques au sol, de sorte que lesdits aéronefs (ACr, ACv) et lesdites stations météorologi- 15 ques au sol puissent s'échanger mutuellement de telles informations météorologiques. 10. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (1) tel que spécifié sous la revendication 8.