Brevet FR2937487A1 — publié le 20100423

La présente invention concerne un dispositif et un procédé de communication entre un système informatique portable et des équipements avioniques. Elle s'applique, en particulier, aux domaines des transports aériens et traite, notamment, d'utilisation d'une technologie sans fil à très haut débit entre le système d'information de l'avion et un terminal portable utilisé par un pilote ou un opérateur de maintenance. Ce terminal peut être, par exemple un ordinateur portable, un ordinateur de type tablette (� tablet PC �), un assistant personnel numérique (� PDA �) ou un moniteur amovible. Les terminaux portables de type EFB (acronyme de � Electronic Flight Bag � ou sacoche de bord électronique) sont aujourd'hui connectés par câble aux systèmes avion, et ce pour plusieurs raisons. II s'agit, d'une part, de leur conserver des performances acceptables, par exemple en termes de liaison vidéo de l'EFB vers un écran fixe de l'avion, d'autre part, de tenir compte de contraintes de sécurité (une connexion physique permet d'éviter tout risque d'attaque (� hacking �) entre le terminal et le système de l'avion. De plus, il s'agit d'éviter des problèmes d'interférences électromagnétiques. En effet, les niveaux de puissance d'une liaison WiFi (acronyme de �Wireless Fidelity � pour fidélité sans fil), qui est la technologie la plus envisagée aujourd'hui pour ce genre d'application, rendent difficile une utilisation en vol. Les liaisons point à point très haut débit, par exemple de type WPAN (acronyme de � Wireless Personal Area Network � pour réseau personnel local sans film), de type UWB (acronyme de � Ultra Wide Band � pour bande ultra large), ne sont pas utilisées dans ce type d'applications, mais plutôt pour interconnecter des périphériques d'ordinateurs personnels ou de PDA entre eux, ou par exemple pour interconnecter des systèmes multimédia sans câblage. D'autres technologies peuvent être utilisées, comme par exemple l'USB sans fil, ou � WUSB � (acronyme de � Wireless Universal Serial Bus � pour bus série universel sans fil). Les terminaux de type EFB mobiles, sont installés dans une station d'accueil (� docking station �) pour permettre : - une utilisation de I'EFB pendant les phases critiques de vol et notamment pour consulter les cartes d'approche pour l'atterrissage, - d'accéder aux données avions (positions, ...), - à l'EFB d'utiliser les services de l'infrastructure embarquée (� on board �), par exemple les services de communication et - de recharger la batterie du terminal. L'EFB est alors connecté physiquement par un ou plusieurs connecteurs, à la station d'accueil (aussi désignée dans le reste du document par � DS �) pour permettre d'accéder à des moyens de contrôle déportés comme le clavier, aux données avion, à l'infrastructure embarquée. L'utilisation du terminal mobile pendant les phases non critiques (c'est à dire sans stockage dans la station d'accueil) est difficilement réalisable en raison de la connectique (nombre de connecteurs entre le terminal mobile et la station d'accueil). Par ailleurs, ces opérations répétées (au moins deux fois par vol) sollicitent beaucoup la connectique et font craindre une fiabilité limitée du système. De plus, ces opérations réduisent la souplesse d'utilisation du terminal mobile en le rendant moins facile à utiliser lorsqu'il est installé en station d'accueil. Certains avions ou systèmes avioniques peuvent utiliser un ordinateur portable tablette (� tablet PC �) ou un écran amovible, qui nécessitent des interconnections et de la performance. Le même type de solution que décrites ci-dessus peut alors être envisagée. Il est essentiel de sécuriser très fortement toute liaison directe entre l'EFB et les systèmes de l'avion. Les technologies répandues à ce jour présentent l'inconvénient d'imposer une portée assez élevée pour des performances raisonnables, ce qui les rend vulnérables. Par exemple, les signaux radio sont accessibles hors de l'avion ou en cabine. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif de communication entre un système informatique portable comportant un écran d'affichage et des équipements avioniques, caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins un émetteur-récepteur sans fil haut débit, large bande, adapté à réaliser une communication radio point à point à très courte portée avec ledit système informatique portable et - au moins une interface reliée aux dits équipements avioniques et adaptée à transmettre aux équipements avioniques des données provenant du système informatique portable et au système informatique portable des données provenant des équipements avioniques, par l'intermédiaire d'au moins un dit émetteur-récepteur. L'invention permet ainsi d'interconnecter par une technologie sans fil haut ou très haut débit large bande de type WPAN (Wireless Personal Area Network) un terminal de type EFB ou un terminal de visualisation du cockpit avec les systèmes du cockpit. On note que la présente invention ne se limite pas à l'interconnexion des ordinateurs portables mais s'étend à l'interconnexion entre les stations d'accueil et des écrans et/ou périphériques. D'autres variantes sont décrites dans le brevet. De manière générale, l'invention permet ainsi de résoudre, au moins partiellement, les problèmes : - de besoin en haut débit pour faire transiter des données temps réel et volumineuses (vidéo), - de réduction de la connectique, pour permettre d'augmenter la fiabilité du système, - de sécurisation des échanges, - de simplification de l'installation du système dans l'avion, et donc réduction des coûts de câblage (aussi bien en installation qu'en maintenance), - d'utilisation d'un EFB à la fois comme terminal portable et comme unité centrale de traitement (� CPU �) car la connexion avec les systèmes bord est permanente et - d'interférences électromagnétiques. La mise en oeuvre de la présente invention présente notamment des avantages en termes : - d'opération puisqu'il n'y a pas besoin de connexion physique entre le système portable et les équipements avioniques et donc pas de problème d'usure de connecteur et des difficultés d'installation réduite, - de confidentialité car la très courte portée des technologies large bande utilisées offre de meilleures conditions pour garantir la confidentialité des échanges, - de risque sanitaire, les technologies de type WPAN (par exemple 10 UWB) étant vouées à des usages domestiques, donc conçues pour limiter les rayonnements électromagnétiques, - de risque d'interférence sur les systèmes avion, étant donné le niveau de puissance bien moindre de technologies de type UWB (en comparaison avec le WiFi). 15 On observe que le système de communication à ultralarge bande UWB n'est pas assujetti à une liaison en ligne droite (on dit alors qu'il est � NLOS � pour Non Line Of Sight) et est conçu pour des multiples trajets. Selon des caractéristiques particulières, ladite large bande est de type UWB (acronyme de � Ultra Wide Band �). 20 Selon des caractéristiques particulières, le dispositif objet de la présente invention, tel que succinctement exposé ci-dessus comporte une alimentation sans fil. Grâce à ces dispositions, on évite d'avoir à connecter le système informatique portable au moindre connecteur. 25 Selon des caractéristiques particulières, ladite alimentation sans fil met en oeuvre une induction électromagnétique. Selon des caractéristiques particulières, ledit émetteur-récepteur est incorporé dans une station d'accueil. Selon des caractéristiques particulières, ladite station d'accueil 30 comporte un deuxième émetteur-récepteur adapté à communiquer avec ledit système informatique portable lorsque ledit système informatique portable se trouve en dehors de ladite station d'accueil. Grâce à ces dispositions, le système informatique portable est utilisable dans tout le volume du cockpit d'un avion. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif objet de la présente invention, tel que succinctement exposé ci-dessus comporte un moyen de commutation automatique entre les émetteur-récepteurs adaptés à communiquer avec ledit système informatique portable en fonction de la puissance du signal reçu par lesdits émetteur-récepteurs adaptés à communiquer avec le système informatique portable. Grâce à ces dispositions, l'utilisateur n'a pas à se préoccuper de la 10 position du système informatique, ni à commuter manuellement de commutateur. Selon des caractéristiques particulières, ladite station d'accueil comporte des parois blindées constituant, au moins partiellement, une cage de Faraday. La confidentialité des échanges de données est ainsi encore mieux 15 assurée. Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé de communication entre un système informatique portable comportant un écran d'affichage et des équipements avioniques, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de communication sans fil haut débit, large bande sur 20 une liaison radio point à point à très courte portée avec ledit système informatique portable pour transmettre au système informatique portable des données provenant des équipements avioniques et - une étape de communication avec les dits équipements avioniques pour transmettre aux équipements avioniques des données provenant du 25 système informatique portable. Selon des caractéristiques particulières, le procédé objet de la présente invention, tel que succinctement exposé ci-dessus comporte, en outre, une étape de commutation automatique entre au moins deux émetteur-récepteurs adaptés à communiquer avec le système informatique portable en 30 fonction de la puissance du signal reçu par lesdits émetteur-récepteurs. Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé étant similaires à ceux du dispositif objet de la présente invention, tels que succinctement exposés ci-dessus, ils ne sont pas rappelés ici. D'autres avantages, buts et caractéristiques particulières de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif en regard des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente, schématiquement, un premier mode de réalisation du dispositif objet de la présente invention, - la figure 2 représente, schématiquement, un deuxième mode de réalisation du dispositif objet de la présente invention et - la figure 3 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes mises en oeuvre dans un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention. Bien que, dans la description des figures 1 et 2, on ait représenté une sacoche de bord électronique en communication non filaire avec des équipements avioniques, la présente invention ne se limite pas à ce type de système informatique portable mais s'étend, bien au contraire à tous les terminaux ou périphériques portables et, notamment, aux écrans de visualisation, aux unités centrales et aux unités de stockage de données. On observe, en figure 1, un dispositif 100 objet de la présente invention, qui comporte une station d'accueil 102 comportant un émetteur-récepteur 104 et une interface 106. L'interface 106 est reliée, par une liaison vidéo 110 et par des liaisons d'alimentation 112, à un écran de visualisation 114, par des liaisons 116, à une alimentation électrique 118, par une liaison de données 120, à un écran tactile 122 associé à l'écran de visualisation 114, par une liaison de données 124, à au moins un bus 126 ou à un ANSU/SIU (acronyme de � Aircraft Network Server Unit / Secure Interface Unit � pour unité de serveur de réseau d'avion/unité d'interface sécurisée) et, par une liaison de données 108, à des ports USB 109. Le bus 126 ou l'ANSU/SIU sont reliés à des équipements avioniques 150 de type connu. Une sacoche de bord électronique EFB 128, munie d'un émetteur-récepteur 130 est insérée dans la station d'accueil 102. La station d'accueil 102 possédant des parois blindées conductrices 134 constitue, au moins partiellement, une cage de Faraday. L'émetteur-récepteur 104 est de type sans fil haut débit, large bande, par exemple de type UWB. Il est adapté à réaliser une communication radio point à point à très courte portée avec la sacoche de bord électronique 128. La connectique de l'interface 106 est, du côté avionique, définie dans une norme, l'ARINC828 - elle comporte des entrées dites � 429 �, une prise Vidéo VGA, un câble USB, des discrets (pour identification localisation) et l'alimentation. De plus, l'interface 106 réalise la conversion des signaux de différents types. L'interface 106 est adaptée à transmettre à la sacoche de bord électronique 128 les données circulant sur le bus 126 qui lui sont destinées et à transmettre au bus 126, les données transmises par la sacoche de bord électronique. La sacoche de bord électronique EFB 128, muni d'un émetteur-15 récepteur 130 est inséré dans la station d'accueil 102. Dans le cas illustré en figure 1, la sacoche de bord électronique 128 est installée dans la station d'accueil 102. La communication radio point à point large bande, haut débit, à très courte portée se fait à l'intérieur de la station d'accueil 102, de manière confidentielle puisque la station d'accueil, étant 20 blindée, constitue une cage de faraday. A cet effet, la station d'accueil 102 comporte, en interne, une antenne 132 et l'émetteur-récepteur sans fil 104. L'interface 106 comporte un convertisseur de signaux radio vers ou depuis les interfaces du système avionique. La sacoche de bord électronique 128 comporte l'émetteur-récepteur 130 identique à celui de la station d'accueil 102 25 et une antenne 136 identique à l'antenne 132. Dans le cas illustré en figure 2, la station d'accueil 102 est, en outre, dotée d'un deuxième émetteur-récepteur 140 muni d'une antenne externe et d'un commutateur automatique 142 adapté à commuter automatiquement d'un émetteur récepteur de la station d'accueil 102 à l'autre, en fonction de la 30 puissance du signal qu'ils reçoivent de la part de l'antenne 136 de la sacoche 128. La communication avec la sacoche de bord électronique 128 peut alors s'effectuer aussi bien en interne de la station d'accueil 102 qu'en externe, en n'importe quelle position du cockpit : lorsque la sacoche de bord électronique 128 est sortie de la station d'accueil 102, elle perd la connexion avec l'antenne interne 132 et se connecte automatiquement sur l'antenne externe 140, et réciproquement. Au niveau du commutateur 142, un système de � handover � (transition transparente) peut être activé, ce qui permet de ne pas perturber les communications en cours entre la sacoche de bord électronique 128 et les systèmes avioniques. On note que les systèmes de communication de type UWB étant NLOS (acronyme de � Non Line Of Sight �), c'est-à-dire non limités à l'existence d'un chemin direct en ligne droite entre émetteur et récepteur, et conçus pour des environnements favorisant le multi-trajet, le fait que l'antenne soit positionnée sur la station d'accueil ne pose pas de problème particulier. On peut néanmoins imaginer une solution avec une antenne installée plus en vue dans le cockpit. On observe en figure 2 que la station d'accueil 102 est munie d'une alimentation sans fil 144 de la sacoche de bord électronique 128, par exemple par induction électromagnétique, la sacoche 128 comportant alors les éléments de réception d'énergie électrique 146 nécessaires. Dans ce cas, préférentiellement, la station d'accueil est adaptée à guider mécaniquement la sacoche 128 pour que les parties d'alimentation par induction de la sacoche 128 et de la station d'accueil 102 soient positionnées en face l'une de l'autre lorsque la sacoche 128 se trouve dans la station d'accueil 102. En variante, la sacoche 128 est remplacée par un autre type de système informatique portable, par exemple un écran d'affichage, une unité de stockage de masse, une unité centrale et/ou un terminal portable pour la maintenance (également nommé � PMAT �). On note que, préférentiellement, le terminal portable pour la maintenance ne serait pas intégré dans une station d'accueil mais amené par un opérateur de maintenance et pourrait se connecter avec la station d'accueil, ou une antenne � U �. On observe, en figure 3, que les étapes d'implémentation du procédé de communication objet de la présente invention comportent, dans des modes de réalisation particuliers : - une étape 200 de commutation automatique entre au moins deux émetteur-récepteurs adaptés à communiquer avec le système informatique portable en fonction de la puissance du signal reçu par lesdits émetteur-récepteurs, - une étape 205 de communication sans fil haut débit, large bande sur une liaison radio point à point à très courte portée avec ledit système informatique portable pour transmettre au système informatique portable des données provenant des équipements avioniques et - une étape 210 de communication avec lesdits équipements avioniques pour transmettre aux équipements avioniques des données provenant du système informatique portable. Comme on le comprend à la lecture de la description qui précède, la mise en oeuvre de la présente invention résout, au moins partiellement, les problèmes de : - besoin en haut débit pour faire transiter des données temps réel et volumineuses (vidéo), - réduction de la connectique, pour permettre d'augmenter la fiabilité du système, - sécurisation des échanges, - simplification de l'installation du système dans l'avion, et donc réduction des coûts de câblage (aussi bien en installation qu'en maintenance), - d'utilisation d'un EFB à la fois comme terminal portable et comme unité centrale de traitement (� CPU �) car la connexion avec les systèmes bord est permanente et - d'interférences électromagnétiques. Le fait d'utiliser une large bande pour des échanges de données EFB 30 - Système d'information avion présente des avantages en termes: - d'opération: pas besoin de connexion physique contrairement aux solutions � câblées �, donc pas de problème d'usure de connecteur / difficulté d'installation moindre, - de performances: les technologies sans fil alternatives, WiFi 5 traditionnel et WiFi MIMO offrent des débits moindres, - de confidentialité: la très courte portée des technologies large bande utilisées dans ce brevet offre de meilleures conditions pour garantir la confidentialité des échanges, - pas de risque sanitaire, les technologies, 10 - faible risque d'interférence sur les systèmes avion, étant donné le niveau de puissance bien moindre de technologies de type UWB (en comparaison avec le WiFi) et - ce type de technologie est en cours de normalisation par l'IEEE, ce qui est un gage de pérennité. 15 REVENDICATIONS1 - Dispositif de communication entre un système informatique 5 portable (128) comportant un écran d'affichage et des équipements avioniques (150), caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins un émetteur-récepteur (104) sans fil haut débit, large bande, adapté à réaliser une communication radio point à point à très courte portée avec ledit système informatique portable et 10 - au moins une interface (106) reliée aux dits équipements avioniques et adaptée à transmettre aux équipements avioniques des données provenant du système informatique portable et au système informatique portable des données provenant des équipements avioniques, par l'intermédiaire d'au moins un dit émetteur-récepteur. 15 2 û Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite large bande est de type UWB (acronyme de � Ultra Wide Band �). 3 û Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une alimentation sans fil (144, 146). 4 û Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite 20 alimentation sans fil (144, 146) met en oeuvre une induction électromagnétique. û Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit émetteur-récepteur (104) est incorporé dans une station d'accueil (102). 6 û Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite 25 station d'accueil (102) comporte un deuxième émetteur-récepteur (140) adapté à communiquer avec ledit système informatique portable lorsque ledit système informatique portable se trouve en dehors de ladite station d'accueil. 7 û Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de commutation automatique (142) 30 entre les émetteur-récepteurs (104, 140) adaptés à communiquer avec ledit système informatique portable (128) en fonction de la puissance du signal reçu par lesdits émetteur-récepteurs adaptés à communiquer avec le système informatique portable. 8 û Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ladite station d'accueil (102) comporte des parois blindées (134) constituant, au moins partiellement, une cage de Faraday. 9 - Procédé de communication entre un système informatique portable comportant un écran d'affichage et des équipements avioniques, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape (205) de communication sans fil haut débit, large bande sur une liaison radio point à point à très courte portée avec ledit système informatique portable pour transmettre au système informatique portable des données provenant des équipements avioniques et - une étape (210) de communication avec les dits équipements avioniques pour transmettre aux équipements avioniques des données 15 provenant du système informatique portable. 10 û Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une étape (200) de commutation automatique entre au moins deux émetteur-récepteurs adaptés à communiquer avec le système informatique portable en fonction de la puissance du signal reçu par lesdits 20 émetteur-récepteurs.