Brevet FR2954531A1 — publié le 20110624

Dispositif et procédé de gestion cohérente de données issues de systèmes de surveillance d'un aéronef. La présente invention concerne de manière générale la gestion des alertes à bord d'un aéronef. Le principe générale de la présente invention consiste en la coordination de différents systèmes embarqués de manière classique à bord des aéronefs, à savoir un système de gestion du vol, un système de surveillance et un système de gestion des alertes de manière à prévenir, anticiper et gérer les alertes générées à l'intention de l'équipage. Actuellement, les aéronefs sont équipés de différents systèmes embarqués indépendants assurant des fonctions d'assistance à l'équipage. Ainsi, les aéronefs actuels comprennent généralement : • un système de gestion du vol, connu sous l'acronyme anglais de FMS pour «Flight Management System », en charge de la navigation et, de manière générale, de l'aide à la gestion du vol ; • un système de surveillance, autonome, de type TAWS pour « Terrain Awareness Warning System » selon l'acronyme anglais, ou intégré, de type ISS pour « Integrated Surveillance System » selon l'acronyme anglais, en charge d'une fonction connue sous l'appellation anglaise de « safety net », visant à la prévention de risques liés à l'environnement de l'aéronef, en particulier les risques de collision ; un radar météo peut être associé à un tel système de surveillance ; ainsi, un TAWS et un radar météo peuvent être regroupés au sein d'un ISS ; • un système de gestion des alertes, ou FWS pour Flight Warning System selon l'acronyme anglais, en charge de la communication des différentes alertes à l'équipage et de l'affichage de la ou des procédures associées lorsqu'elles existent. De manière plus détaillée, les systèmes de gestion du vol, FMS, actuels offrent les interfaces nécessaires à l'équipage pour saisir et modifier 20 25 30 la route que va suivre l'avion en fonction de son plan de vol. Ces systèmes sont également responsables des différents calculs permettant d'optimiser la gestion de cette route vis-à-vis de plusieurs critères, comme le temps de vol ou la consommation en carburant. Les FMS ne génèrent pas d'alertes liées à l'environnement de l'appareil. Par ailleurs, ils n'ont pas la connaissance du contexte dans lequel évolue l'appareil, ni des alertes issues des autres systèmes de l'aéronef. Ils ne sont donc pas capables de gérer les priorités entre alertes, ni de présenter à l'équipage les procédures associées auxdites alertes. 10 Les systèmes de surveillance, en tant que calculateur autonome de type TAWS ou radar météo par exemple, ou intégrés dans un ISS, remplissent une fonction primaire de surveillance vis-à-vis du terrain, du trafic ou des phénomènes météorologiques à proximité de l'aéronef, et ont pour 15 rôle l'émission d'alertes sonores dès lors que les marges opérationnelles ne sont plus respectées, l'objectif étant de permettre à l'équipage de réagir en engageant si nécessaire une manoeuvre d'évitement. Pour assurer leur fonction, les systèmes de surveillance, découplés des systèmes de navigation, comparent périodiquement la 20 trajectoire la plus probable qu'est censé suivre l'aéronef à : • une coupe du terrain et aux obstacles survolés obtenus à partir d'un modèle numérique de terrain mondial ou local embarqué à bord du calculateur, pour ce qui concerne le TAWS ; 25 • la situation des phénomènes météorologiques situés à proximité, pour ce qui concerne le radar météo. En cas de conflit, un message oral est généralement émis et la zone à l'origine de l'alerte est présentée sur un écran du cockpit. Cependant, les systèmes de surveillance sont limités : ils ne 30 génèrent que des alertes, et ne présentent pas de procédures à l'équipage pour l'aider à résoudre la situation ayant provoqué l'alerte. Les systèmes de surveillance n'ont pas la connaissance du contexte dans lequel évolue l'appareil, ni des alertes issues des autres systèmes de l'aéronef. Ils ne sont donc pas non plus capables de gérer les 35 priorités entre alertes, ni de présenter les procédures associées à l'équipage. Les systèmes de gestion des alertes, FWS, sont en charge de la gestion des alertes émises par les systèmes embarqués. Les FWS centralisent les alertes émises et les présentent à l'équipage par ordre de priorité. Ces systèmes sont également en charge de l'affichage des procédures de résolution associées aux alertes levées. Cependant, les FWS n'ont pas la connaissance de la trajectoire suivie par l'aéronef, ni du contexte dans lequel évolue l'appareil. Ils n'ont pas la connaissance de toutes les alertes issues des autres systèmes de l'aéronef et ne sont donc pas en mesure de gérer de façon optimale les priorités entre alertes. Le problème général de la situation actuelle est lié au fait que l'équipage d'un aéronef évolue dans un environnement cognitif très chargé. II doit en effet gérer les différents systèmes embarqués précités afin de réaliser l'ensemble des tâches nécessaires au vol et au guidage de l'aéronef. Ces systèmes embarqués soumettent l'équipage à un grand nombre de stimuli sonores et visuels. Dans ce contexte, les systèmes connus présentent l'inconvénient de ne pas être couplés en vue d'assurer une continuité opérationnelle. La conséquence de cet inconvénient réside dans le fait que des incohérences peuvent apparaître, de sorte que des alertes intempestives sont levées, ou qu'un problème à venir n'est pas anticipé. Par exemple, le système de surveillance intégré, ISS, et le système de gestion des alertes, FWS, ne connaissent pas la phase de vol courante de l'aéronef, ni, en général, son plan de vol Le système d'anticollision avec le terrain, TAWS, intégré à l'ISS, peut donc détecter un risque de collision avec un obstacle situé droit devant, et lever une alerte associée, alors que l'aéronef se trouve sur une trajectoire telle qu'il s'apprête 3o à virer à 90°, l'alerte étant par conséquent intempestive. De telles situations peuvent perturber l'équipage. Les solutions à ces problèmes consistent, dans l'état de la technique, soit à désactiver le système de surveillance de type TAWS 35 lorsque l'aéronef s'apprête à atterrir ou à décoller, soit à intégrer une fonction 2954.531 de vérification du plan de vol au système de surveillance de type TAWS de sorte qu'il peut informer l'équipage de la marge dont il dispose vis-à-vis d'un risque, en tenant compte du plan de vol. L'inconvénient, dans le cas de la désactivation du TAWS, est 5 évident : l'aéronef ne dispose plus de système de surveillance d'anticollision actif en phase d'atterrissage ou de décollage. Le second cas, correspondant à l'intégration au système de surveillance d'une fonction de vérification du plan de vol, ne permet pas de prévenir l'apparition d'alertes intempestives ; il n'assure pas de gestion de priorité entre alertes, n'étant pas connecté au ~o système de gestion des alertes FWS. Un but de l'invention est de résoudre ces problèmes au moyen du dispositif décrit à la revendication 1, ainsi qu'au moyen du procédé selon la revendication 4. Le principe de base de l'invention consiste à coupler le 15 système de gestion du vol avec le système de surveillance et le système de gestion des alarmes. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif pour la gestion cohérente de données issues de différents systèmes de surveillance d'un 20 aéronef, comportant • un système de gestion du vol, dont la fonction consiste à assister l'équipage pour le suivi d'un plan de vol de l'aéronef et d'une trajectoire associée ; • un système de surveillance, dont la fonction consiste à 25 détecter d'éventuels obstacles à proximité de l'aéronef ; • un système de gestion des alertes, dont la fonction consiste à détecter des situations anormales et à afficher pour l'équipage, le cas échéant, des alertes, ainsi que les procédures à suivre associées lorsqu'elles existent ; avantageusement, ledit système de gestion du vol, ledit système de surveillance, et ledit système de gestion des alertes sont interconnectés et coopèrent de telle sorte qu'au moins le système de gestion des alertes a accès au plan de vol de l'aéronef, et est configuré pour afficher à l'équipage une synthèse de la situation lorsque le système de surveillance détecte une alerte possible mais évitable, de manière à ne pas lever d'alerte intempestive. Avantageusement, le système de surveillance comprend un système d'alerte anticollision avec le terrain, ou TAWS pour Terrain Awareness Warning System selon l'acronyme anglais. Avantageusement, le système de surveillance comprend un radar météo. ~o L'invention consiste également en un procédé susceptible d'être mis en oeuvre par le dispositif selon l'invention décrit ci-dessus, et permettant d'assurer l'ensemble des fonctions suivantes : • la prévention d'alerte, de manière à empêcher l'émission d'alerte intempestive par le système de surveillance ; 15 • la gestion anticipée d'alerte en provenance du système de surveillance ; • la gestion de l'après alerte, consistant à proposer à l'équipage une ou des procédures pour gérer la trajectoire de l'aéronef après qu'une alerte émise par le système de surveillance a 20 amené l'aéronef a quitté son plan de vol initial. Avantageusement, la fonction de prévention d'alerte comprend une fonction d'adaptation du comportement du système de surveillance consistant à : • inhiber en totalité du système de surveillance ; ou à : 25 • inhiber les alertes provenant du système de surveillance tout en affichant à destination de l'équipage une synthèse de la situation entraînant la possibilité d'une alerte ou à : • mettre à jour le système de surveillance. 30 Avantageusement, la fonction de gestion anticipée d'alerte en provenance du système de surveillance comprend l'adaptation du plan de vol. Avantageusement, la fonction de gestion de l'après alerte comprend, lorsqu'une alerte a été levée puis acquittée après une manoeuvre 35 ayant amené l'aéronef à quitter son plan de vol initial, l'affichage à destination de l'équipage d'une procédure adaptée ou d'une liste de procédures parmi lesquelles l'équipage est invité à choisir la procédure adaptée qu'il souhaite mettre en oeuvre, de manière à gérer la suite du vol de l'aéronef, et consistant à • élaborer un nouveau plan de vol pour l'aéronef; • calculer une trajectoire de rejointe en vue de rejoindre le plan de vol initial de l'aéronef. Avantageusement, la fonction de gestion de l'après alerte 10 comprend l'affichage à destination de l'équipage d'un ensemble de tâches à mener à bien pour mettre en oeuvre ladite procédure adaptée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui 15 représentent . • la figure 1 : le schéma bloc du principe du dispositif et du procédé selon l'invention ; • la figure 2a : un schéma bloc présentant un premier cas d'application de l'invention ; 20 • la figure 2b : schéma présentant de manière séquentielle le premier cas d'application de l'invention ; • la figure 3a : un schéma bloc présentant un deuxième cas d'application de l'invention ; • la figure 3b : un schéma présentant de manière séquentielle le 25 deuxième cas d'application de l'invention ; • la figure 4a : un schéma bloc présentant un troisième cas d'application de l'invention ; • la figure 4b : un schéma présentant de manière séquentielle le troisième cas d'application de l'invention ; 30 La figure 1 présente un schéma bloc du principe général de l'invention. Comme on l'a vu précédemment, la présente invention consiste à coupler un système de gestion du vol FMS avec un système de surveillance ISSITAWS, intégré ou autonome, disposant éventuellement d'une fonction 35 de « Vérification du plan de vol », et un système de gestion des alertes FWS. Comme indiqué sur la figure 1, le système de surveillance ISS/TAWS comprend une « base de données », ainsi que des fonctions de calcul d'alertes, par exemple une fonction de « calcul d'alertes prédictives » et une fonction de « calcul d'alertes réactives ». Ces fonctions d'alertes ont en particulier vocation à prévenir tout risque de collision avec un obstacle. Un « radar météo » peut également être associé au système de surveillance ISS/TAWS pour ce qui concerne des alertes liées à d'éventuels phénomènes météo à proximité de l'aéronef. L'interconnexion et le couplage entre système de gestion du vol FMS, système de surveillance ISS/TAWS, et système de gestion des alertes FWS permettent de mener à bien trois types de fonction à la fois, ce que ne permet pas l'état de la technique. Ces trois types de fonction sont illustrées respectivement par les figures 2a et 2b, 3a et 3c, et 4a et 4d. Les figures 2aet 2b illustrent, par l'intermédiaire d'un exemple, le principe de réalisation d'une fonction de prévention d'alerte, à l'aide du dispositif selon l'invention, qui permet la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Cette fonction de prévention d'alerte vise à éviter le déclenchement d'alertes intempestives risquant de venir polluer à mauvais escient l'environnement sonore et visuel de l'équipage. En particulier, comme illustré sur les figures 2a et 2b, cette fonction consiste à prévenir l'apparition d'une alerte en provenance du système de surveillance TAWS, due à un « aéroport de destination » non-référencé dans la « base de donnée » du système de surveillance ISS/TAWS. En effet, si l' « aéroport de destination » n'est pas référencé ou bien s'il est mal référencé dans la « base de données », le système de surveillance ISS/TAWS générera une alerte. Comme cela apparaît sur le schéma séquentiel de la figure 2b, le 30 fonctionnement du procédé selon l'invention, pour ce qui concerne la fonction de prévention d'alerte, est le suivant : • Le système de gestion du vol FMS envoie l'information « aéroport de destination » au système de surveillance ISS/TAWS. 35 • Le système de surveillance ISS/TAWS vérifie alors que cet aéroport est bien référencé dans sa « base de données ». • Si l'aéroport n'est pas référencé dans la « base de données » du système de surveillance ISS/TAWS, ce dernier le signale par l'intermédiaire de l'événement « aéroport inconnu » au système de gestion des alertes FWS. • Le système de gestion des alertes FWS propose alors à l'équipage un choix parmi un ensemble de procédures pour anticiper et prévenir l'apparition d'alertes émises par le système de surveillance ISS/TAWS. Les procédures proposées, en vue d'une « adaptation du comportement ISS/TAWS », sont : o l'inhibition complète du système de surveillance ISSITAWS, à une certaine distance / altitude de l'aéroport ; o l'inhibition des alertes provenant du système de surveillance ISS/TAWS et la conservation de l'affichage de la présence d'un conflit et, par exemple, de la coupe de terrain, à une certaine distance / altitude de l'aéroport o la prise en compte par le système de surveillance ISS/TAWS des coordonnées de l'aéroport de destination pour le calcul des zones d'inhibition, et la mise à jour de la « base de données » du système de surveillance ISS/TAWS. • Enfin, en fonction de la procédure choisie par l'équipage, la mise en oeuvre du procédé selon l'invention peut prévoir l'affichage à destination de l'équipage, par l'intermédiaire d'une interface homme-machine disposant d'un écran, de l'ensemble des tâches permettant de mener à bien les différentes actions prévues dans ladite procédure choisie. De manière optionnelle, le système de surveillance ISSITAWS peut contrôler la présence ou l'absence théorique de piste ou d'aéroport, et comparer à ce sujet les indications du plan de vol et celles de sa propre 35 « base de données ». Les figures 3a et 3b illustrent la réalisation d'une fonction de gestion anticipée d'alerte provenant du système de surveillance ISS/TAWS. Cette fonction a pour objectif de prévenir l'apparition d'alertes en provenance du système de surveillance ISS/TAWS, lorsque ces alertes sont identifiables de manière anticipée dans le plan de vol. La mise en oeuvre de cette fonction nécessite la présence de la fonction de « vérification du plan de vol » au sein du système de surveillance ISS/TAWS. Comme le montre le schéma séquentiel de la figure 3b, la mise en oeuvre de cette fonction de gestion anticipée d'alerte provenant du système de surveillance ISS/TAWS éventuellement associé à un « radar météo », est le suivant : • Le système de gestion du vol FMS envoie le « plan de vol » et la trajectoire de l'aéronef au système de surveillance ISS/TAWS, doté de la fonction « vérification du plan de vol ». • Le système de surveillance ISS/TAWS vérifie alors s'il y a conflit entre ladite trajectoire et l'un au moins des éléments suivants, amenés à être rencontrés sur la trajectoire prévue : o le terrain ; o des obstacles ; o les altitudes de sécurités ; o la météo. 25 • En cas de conflit, le système de surveillance ISS/TAWS signale au système de gestion des alarmes FWS les « zones de conflit et procédures associées ». • Le système de gestion des alertes FWS présente alors à l'équipage les différentes zones du plan de vol à l'origine du 30 conflit, éventuellement classées par ordre de criticité décroissante sous forme de liste, pour « vérification des zones de conflit » par l'équipage. L'équipage est ainsi en mesure de supprimer une à une les différentes zones à risques, le cas échéant par l'intermédiaire d'une 35 « adaptation du plan de vol ». 20 10 15 25 30 Les figures 4a et 4b illustrent la réalisation d'une fonction de gestion de l'après alerte, lorsqu'une alerte a effectivement été émise à l'initiative du système de surveillance ISS/TAWS puis a été acquittée, l'aéronef ayant dû quitter son plan de vol, par exemple après une manoeuvre d'évitement. Comme indiqué sur le schéma séquentiel de la figure 4b, le fonctionnement est alors le suivant : • Le système de surveillance ISS/TAWS signale au système de gestion des alertes FWS que l'alerte émise à l'initiative du système de surveillance ISS/TAWS a été acquittée. • Le système de gestion des alertes propose alors un choix de procédures à l'équipage dans le but de gérer l'après alerte. Ces procédures proposées sont : o la création manuelle d'un nouveau plan de vol o le calcul automatique, au moyen d'un quelconque procédé connu, d'une trajectoire de rejointe du plan de vol initial ; ce calcul peut être validé par la mise en oeuvre de la fonction de « vérification du plan de vol » pour vérifier la présence éventuelle de conflits entre la trajectoire de rejointe calculée et le terrain, des obstacles ou la météo, et ce en tout point de ladite trajectoire de rejointe ; la trajectoire de rejointe est ensuite transférée au système de gestion du vol FMS qui va gérer le suivi de cette trajectoire de rejointe par l'aéronef. • Enfin, en fonction de la procédure choisie par l'équipage, la mise en oeuvre du procédé selon l'invention peut prévoir l'affichage à destination de l'équipage, par l'intermédiaire d'une interface homme-machine disposant d'un écran, l'ensemble des tâches permettant de mener à bien les différentes actions prévues dans ladite procédure choisie. On peut noter que dans tous les cas, il est possible d'utiliser comme système de gestion des alertes celui divulgué dans la demande de brevet français n° 0807405. En résumé, l'invention réside dans un dispositif et un procédé permettant une gestion cohérente des alertes provenant de différents systèmes de surveillance, présentant pour principal avantage de permettre la réalisation, à la fois, d'une fonction de prévention d'alerte, d'une fonction de gestion anticipée d'alerte et d'une fonction de gestion de l'après alerte. Pour atteindre cet objectif, le dispositif selon l'invention prévoit le couplage d'un système de gestion du vol, d'un système de surveillance, et d'un système de gestion des alertes, ces systèmes étant classiquement embarqués dans la plupart des aéronefs. Toutefois, dans l'état de la technique, ces trois systèmes ne sont pas interconnectés, et ne coopèrent pas. REVENDICATIONS1. Dispositif pour la gestion cohérente de données issues de différents systèmes de surveillance d'un aéronef, comportant : • un système de gestion du vol, dont la fonction consiste à assister l'équipage pour le suivi d'un plan de vol de l'aéronef et d'une trajectoire associée ; • un système de surveillance, dont la fonction consiste à détecter d'éventuels obstacles à proximité de l'aéronef ; • un système de gestion des alertes, dont la fonction consiste à détecter des situations anormales et à afficher pour l'équipage, le cas échéant, des alertes, ainsi que les procédures à suivre associées lorsqu'elles existent caractérisé en ce que ledit système de gestion du vol, ledit système de surveillance, et ledit système de gestion des alertes sont interconnectés et coopèrent de telle sorte qu'au moins le système de gestion des alertes a accès au plan de vol de l'aéronef, et est configuré pour afficher à l'équipage une synthèse de la situation lorsque le système de surveillance détecte une alerte possible mais évitable, de manière à ne pas lever d'alerte intempestive. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de surveillance (ISSITAWS) comprend un système d'alerte anticollision avec le terrain, ou TAWS pour Terrain Awareness Warning System selon l'acronyme anglais. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le système de surveillance comprend un radar météo. 4. Procédé susceptible d'être mis en oeuvre par le dispositif selon l'une 30 quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il permet d'assurer l'ensemble des fonctions suivantes : • la prévention d'alerte, de manière à empêcher l'émission d'alerte intempestive par le système de surveillance (ISS/TAWS) ;25• la gestion anticipée d'alerte en provenance du système de surveillance (ISS/TAWS) ; • la gestion de l'après alerte, consistant à proposer à l'équipage une ou des procédures pour gérer la trajectoire de l'aéronef après qu'une alerte émise par le système de surveillance (ISS/TAWS) a amené l'aéronef a quitté son plan de vol initial. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la fonction de prévention d'alerte comprend une fonction d'adaptation du 10 comportement du système de surveillance (ISS/TAWS) consistant à : • inhiber en totalité du système de surveillance (ISS/TAWS) ; ou à. • inhiber les alertes provenant du système de surveillance (ISS/TAWS) tout en affichant à destination de l'équipage une synthèse de la situation entraînant la possibilité d'une alerte ; ou à: • mettre à jour le système de surveillance (ISS/TAWS). Procédé selon l'une des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que la fonction de gestion anticipée d'alerte en provenance du système de surveillance (ISS/TAWS) comprend l'adaptation du plan de vol. 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la fonction de gestion de l'après alerte comprend, lorsqu'une alerte a 25 été levée puis acquittée après une manoeuvre ayant amené l'aéronef à quitter son plan de vol initial, l'affichage à destination de l'équipage d'une procédure adaptée ou d'une liste de procédures parmi lesquelles l'équipage est invité à choisir la procédure adaptée qu'il souhaite mettre en œuvre, de manière à gérer la suite du vol de 30 l'aéronef, et consistant à : • élaborer un nouveau plan de vol pour l'aéronef ; • calculer une trajectoire de rejointe en vue de rejoindre le plan de vol initial de l'aéronef. 15 208. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la fonction de gestion de l'après alerte comprend l'affichage à destination de l'équipage d'un ensemble de tâches à mener à bien pour mettre en oeuvre ladite procédure adaptée.