Brevet FR2980296A1 — publié le 20130322

DISPOSITIF DE SIMULATION POUR L'APPRENTISSAGE DU PILOTAGE D'UN MOBILE ET POUR LE PERFECTIONNEMENT A SON PILOTAGE La présente invention concerne les dispositifs de simulation pour l'apprentissage du pilotage d'un mobile et pour le perfectionnement au pilotage de ce mobile, qui trouvent une application particulièrement avantageuse dans le domaine des simulateurs dits "de vol", pour l'apprentissage, en toute sécurité, des futurs pilotes d'aéronefs et aussi pour permettre aux pilotes chevronnés de se perfectionner. Un simulateur de vol peut être utilisé pour le développement d'aéronefs nouveaux et l'entraînement des équipages aux fonctions de bord : pilotage, navigation, enquête suivant un accident. De tels simulateurs peuvent même être intégrés dans un autre simulateur plus complexe tel qu'un simulateur de combat aérien, etc. Les simulateurs de vol actuels sont essentiellement de type numérique. Notamment, les données en provenance de l'interface pilote-aéronef, par exemple les commandes de vols simulés, sont sous forme de signaux de sortie numériques qui commandent les instruments de bord, des afficheurs de l'environnement visuel, etc. Un simulateur de vol est essentiellement composé de trois parties principales : les dispositifs d'entrée des données, le modèle de vol et les dispositifs de restitution de l'environnement. Le modèle de vol représente les équations aérodynamiques et les paramètres de l'aéronef. L'entrée des données dans un simulateur est réalisée à partir des commandes réelles pour bien faire ressortir la réalité, avec des moyens adaptés qui restituent l'environnement grâce par exemple à une planche de bord réelle avec des écrans multiples, comme dans la réalité d'un vrai aéronef. Pour faciliter la construction d'un tel simulateur, toutes ces commandes de fonctions sont généralement divisées et sélectionnées par affinité et besoin, et regroupées dans des modules différents qui permettent de mieux assurer la simulation du pilotage, surtout dans le cas de la simulation de pilotage d'engins complexes comme des aéronefs. Néanmoins, bien que la plus grande partie d'un simulateur traite des signaux numériques, les dispositifs qui sont aptes à être commandés pour 5 permettre une interprétation visuelle par les pilotes sont généralement commandés par des signaux de type analogique et, dans un simulateur, il existe aussi des circuits qui doivent être alimentés, pour leur fonctionnement, par des signaux sous forme analogiques. Aussi, un tel simulateur comporte-t-il un convertisseur qui convertit aussi bien des 10 signaux analogiques en signaux numériques que réciproquement, afin que les signaux puissent être aussi bien émis par les modules que reçus par ces mêmes modules de façon que la plus grande partie des signaux présents dans un simulateur soient sous forme numériques pour faciliter leur transmission et leur traitement. 15 Avec les simulateurs connus à ce jour, les liaisons entre les modules et le convertisseur sont constitués notamment de moyens de connexion comme des torons qui comportent un très grand nombre de fils de liaison électrique dédiés, ces moyens constituant incontestablement un inconvénient sur plusieurs points. 20 Notamment, en premier lieu, de tels torons aussi complexes augmentent le coût de revient des simulateurs. En plus, de tels torons peuvent être le siège de signaux parasites qui peuvent contribuer à fausser les résultats des tests de simulation. Enfin, il est difficile de faire évoluer un tel simulateur, notamment en nombre de modules quand, par exemple suite 25 à une évolution d'un aéronef, il est nécessaire d'ajouter des fonctions de simulation et donc des modules. Dans ce cas, il faut en effet généralement changer complètement le toron de liaison initial. Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de réaliser un dispositif de simulation pour l'apprentissage du pilotage d'un mobile et pour le 30 perfectionnement au pilotage de ce mobile, notamment comme un aéronef ou analogue, qui pallie en grande partie les inconvénients mentionnés ci-dessus des simulateurs de vol qui sont connus. Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif de simulation pour l'apprentissage du pilotage d'un mobile et pour le perfectionnement au pilotage de ce mobile, comprenant : - un nombre x de modules de simulation, x étant un nombre entier au 5 moins égal à deux, chaque module comportant : * au moins une unité ayant une fonction d'au moins une action de simulation, ladite unité étant apte à recevoir/émettre, sur des entrées/sorties des signaux sous forme analogique en réponse à ladite action de simulation, 10 * un circuit d'acquisition et de conversion, ledit circuit d'acquisition et de conversion étant apte à recevoir/émettre, sur des entrées/sorties des signaux sous forme numérique représentatifs des signaux analogiques reçus/émis par ladite au moins une unité, et * des moyens pour relier les entrées/sorties de ladite au moins 15 une unité à des sorties/entrées du circuit d'acquisition et de conversion, le dispositif comportant en outre : - un concentrateur/déconcentrateur apte à concentrer/déconcentrer des signaux numériques, d'une part entre des sorties/entrées et des entrées/sorties, et d'autre part entre lesdites entrées/sorties et lesdites 20 sorties/entrées, - des moyens pour relier les entrées/sorties des x circuits d'acquisition et de conversion aux sorties/entrées du concentrateur/déconcentrateur, - un ordinateur de simulation comportant des sorties/entrées, ledit ordinateur de simulation étant apte à traiter les signaux numériques délivrés 25 aux entrées/sorties du concentrateur/déconcentrateur et reçus sur ses sorties/entrées et à générer des signaux numériques sur ses sorties/entrées, et - des moyens pour relier les entrées/sorties du concentrateur/déconcentrateur aux sorties/entrées du dit ordinateur de 30 simulation. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard du dessin annexé à titre illustratif, mais nullement limitatif, dans lequel la figure unique représente, sous forme d'un bloc diagramme schématique, un mode de réalisation du dispositif de simulation selon l'invention, pour l'apprentissage du pilotage d'un mobile et pour le perfectionnement à ce pilotage. Il est précisé que la figure unique représente un mode de réalisation de l'objet selon l'invention, mais qu'il peut exister d'autres modes de réalisation qui répondent à la définition de cette invention. Il est aussi précisé que, lorsque, selon la définition de l'invention, l'objet de l'invention comporte "au moins un" élément ayant une fonction donnée, le mode de réalisation décrit peut comporter plusieurs de ces éléments. Réciproquement, si le mode de réalisation de l'objet selon l'invention tel qu'illustré comporte plusieurs éléments de fonction identique et si, dans la description, il n'est pas spécifié que l'objet selon cette invention doit obligatoirement comporter un nombre particulier de ces éléments, l'objet de l'invention pourra être défini comme comportant "au moins un" de ces éléments. Il est enfin précisé que lorsque, dans la présente description, une expression définit à elle seule, sans mention particulière spécifique la concernant, un ensemble de caractéristiques structurelles, ces caractéristiques peuvent être prises, pour la définition de l'objet de la protection demandée, quand cela est techniquement possible, soit séparément, soit en combinaison totale et/ou partielle. Il est également souligné que, dans le cadre de la présente description, sont utilisées les deux expressions "sorties/entrées" et "entrées/sorties" associées à des éléments électroniques qui sont illustrés, sur la figure unique annexée, par des "blocs". En conséquence, selon la présente invention, dans leur application à la transmission de signaux électroniques analogiques ou numériques, ces deux expressions doivent s'entendre comme définissant au moins une borne de sortie, ou au moins une borne d'entrée, ou au moins un ensemble de deux bornes associées respectivement d'entrée et de sortie. En outre, quelle que soit celle qui est utilisée, ces deux expressions ne donnent en aucune façon une prépondérance à des fonctions de sortie et/ou à des fonctions d'entrée. Quand elles sont toutes les deux mentionnées en association avec un bloc, elles doivent être prises, pour l'une comme une entrée et pour l'autre comme une sortie, et réciproquement. Quand une seule de ces deux expressions est associée à l'un de ces 5 blocs, la fonction définie pour ce bloc permettra sans aucune difficulté à un homme du métier de déterminer si cette expression doit être prise pour définir une sortie ou une entrée. La présente invention concerne, en référence à la figure unique, un dispositif de simulation pour l'apprentissage du pilotage d'un mobile et pour 10 le perfectionnement au pilotage de ce mobile, comme par exemple un aéronef. Le dispositif comprend un nombre x de modules de simulation M1, M2, ..., Mx, x étant un nombre entier au moins égal à deux. Chaque module comporte au moins une unité ayant une fonction d'au 15 moins une action de simulation 11, 12, ... ; 21, 22, ..., cette unité étant apte à recevoir/émettre, sur des entrées/sorties E/S - 111, 112, ... ; 121, 122, ... des signaux sous forme analogique en réponse à cette action de simulation. Ces unités ayant une fonction d'au moins une action de simulation 11, 12, ... ; 21, 22, ... sont bien connues en elles-mêmes. Sur la figure unique, 20 par exemple les unités 11, 12, 21 aptes à délivrer des signaux analogiques ont été schématiquement représentées sous la forme de sources de signaux analogiques dont les sorties 111, 112, 121 sont aptes à être commandées chacune par un interrupteur. Dans cette représentation, un acte de simulation a été comparé à la commande de la fermeture d'un interrupteur 25 de façon que la source délivre des signaux analogiques. Quant aux unités aptes à être commandées par des signaux analogiques, qui peuvent être des indicateurs de différents paramètres par exemple d'altitude, de vitesse, de puissance, etc., elles ont été schématiquement représentées sur la figure unique sous la forme d'un bloc 30 comme le bloc 22 qui est l'illustration d'une lampe ou analogue. Chaque module M1, M2, ..., Mx comporte en outre un circuit d'acquisition et de conversion 31, 32, 33, ..., ce circuit d'acquisition et de conversion étant apte à recevoir/émettre, sur des entrées/sorties E/S - 231, 2 9802 96 6 232, 233, ... des signaux sous forme numérique représentatifs des signaux analogiques reçus/émis par ladite au moins une unité, et des moyens 211, 212, 213, .... pour relier les entrées/sorties E/S - 111, 112, ... ; 121, 122, ... des unités 11, 12, ...; 21, 22, ... à des sorties/entrées S/E - 131, 132, 133, ... du circuit d'acquisition et de conversion 31, 32, 33, .... Un tel circuit d'acquisition et de conversion 31, 32, 33, ... est donc apte à recevoir des signaux sous forme analogique d'une unité ou des unités du module et de les convertir pour délivrer en sortie des signaux sous forme numérique, et réciproquement de recevoir des signaux sous forme numérique et de les convertir pour délivrer en sortie des signaux sous forme analogique pour les envoyer, via les moyens de liaison 211, 212, 213, ... vers des unités comme celle qui est illustrée par le bloc 22. Un tel circuit d'acquisition et de conversion est bien connu en lui-même et ne sera donc pas plus amplement décrit ici dans l'unique souci de simplifier la présente description. Le dispositif comporte en outre un concentrateur/déconcentrateur 40 apte à concentrer/déconcentrer des signaux numériques, d'une part entre des sorties/entrées S/E - 140 et des entrées/sorties E/S-240, et d'autre part entre ces entrées/sorties E/S-240 et ces sorties/entrées S/E-140, et des moyens 50 pour relier les entrées/sorties E/S-231, 232, 233, ... des x circuits d'acquisition et de conversion 31, 32, 33, ... aux sorties/entrées S/E-140 du concentrateur/déconcentrateur 40. Un tel concentrateur/déconcentrateur est lui aussi bien connu en lui-même et ne sera donc pas plus amplement décrit ici, toujours dans l'unique souci de simplifier la présente description. Le dispositif comporte en outre un ordinateur de simulation 60 comportant des sorties/entrées S/E-160, cet ordinateur de simulation étant apte à traiter les signaux numériques délivrés aux entrées/sorties E/S-240 du concentrateur/déconcentrateur 40 et reçus sur ses sorties/entrées S/E- 160 et à générer des signaux numériques sur ses sorties/entrées S/E-160, et des moyens 70 pour relier les entrées/sorties E/S-240 du concentrateur/déconcentrateur 40 aux sorties/entrées S/E-160 de l'ordinateur de simulation 60. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les moyens 50 pour relier les entrées/sorties E/S-231, 232, 233, ... des x circuits d'acquisition et de conversion 31, 32, 33, ... aux sorties/entrées S/E-140 du concentrateur/déconcentrateur 40 sont agencés pour transmettre des signaux numériques selon un protocole dit "SPI", c'est-à-dire en termes anglais "Serial Peripheral Interface", qui est couramment utilisé par les hommes du métier. En outre, très avantageusement, les moyens 50 pour relier les entrées/sorties E/S-231, 232, 233, ... des circuits d'acquisition et de conversion 31, 32, 33, ... aux sorties/entrées S/E-140 du concentrateur/déconcentrateur 40 sont constitués par des câbles de réseau standard sur toron. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les moyens 70 pour relier les entrées/sorties E/S-240 du concentrateur/déconcentrateur 40 aux sorties/entrées S/E-160 de l'ordinateur de simulation 60 sont constitués par un bus de communication agencé sur la base du réseau EtherNeWP (Ethernet Industrial Protocol). En outre, de façon très préférentielle, le concentrateur/déconcentrateur 40 défini ci-dessus comporte une ligne de concentration 41 comportant x concentrateurs secondaires 41-1,-2,-3, ... montés en série pour concentrer successivement les signaux numériques délivrés aux entrées/sorties E/S-231, 232, 233, ... des x circuits d'acquisition et de conversion 31, 32, 33, ... et appliqués respectivement sur chaque entrée de concentration de ces x concentrateurs secondaires 41-1,-2,-3, ..., la sortie de la ligne de concentration 41 étant reliée, via les entrées/sorties E/S-240 du concentrateur/déconcentrateur 40, aux sorties/entrées S/E-160 de l'ordinateur de simulation 60, et une ligne de déconcentration 42 comportant x déconcentrateurs secondaires 42-1,-2,-3, ... montés en série pour déconcentrer les signaux numériques provenant des sorties/entrées S/E-160 de l'ordinateur de simulation 60, les sorties de déconcentration de chacun des x déconcentrateurs secondaires 42-1,-2,-3, ... étant reliées, via les sorties/entrées S/E-140 du concentrateur/déconcentrateur 40, respectivement aux entrées/sorties E/S-231, 232, 233, ... des x circuits d'acquisition et de conversion 31, 32, 33, .... Toujours de façon très préférentielle, l'ordinateur de simulation 60 comporte une unité centrale 61, des moyens de commande 62 connectés à cette unité centrale et comportant au moins l'un des éléments suivants : un clavier 62-1, une souris 62-2, et un afficheur 63 également relié à l'unité centrale. Comme conséquence de la structure simplifiée du dispositif selon l'invention, dans chaque module M1, M2, ..., Mx, les moyens 211, 212, ... pour relier les entrées/sorties E/S-111, 112, ... ; 121, 122, ... de la au moins une unité 11, 12, ...; 21, 22, ... aux sorties/entrées S/E-131, 132, 133, ... du circuit d'acquisition et de conversion 31, 32, 33, ... sont constitués par des câbles électriques de type courant comme ceux qui se trouvent sans aucune difficulté dans le commerce. Un tel dispositif trouve des applications à la simulation de la conduite humaine de véhicules de toute sorte. Cependant, de par sa simplicité, sa structure lui permet de subir aisément des adaptations pour suivre les évolutions techniques de ces véhicules. Il est donc certain que ce dispositif selon l'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour l'apprentissage du pilotage d'un aéronef et pour le perfectionnement au pilotage de cet aéronef, c'est-à-dire, selon la terminologie consacrée, comme simulateur de vol. Le fonctionnement et l'utilisation du dispositif selon l'invention ne seront pas décrits ici. En effet, son fonctionnement découle à l'évidence de sa description structurelle donnée ci-dessus et son utilisation comme simulateur de vol est identique à celle des simulateurs de vol de l'art antérieur.