Brevet FR3002205A1 — publié le 20140822

SYSTÈME INDICATEUR D'ATTITUDE D'UN AÉRONEF PAR SPATIALISATION SONORE TRIDIMENSIONNELLE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE Le domaine de l'invention est celui de la fourniture d'informations relatives à l'attitude d'un aéronef à un pilote. L'invention porte plus précisément sur un système indicateur d'attitude mettant en oeuvre une spatialisation sonore tridimensionnelle pour modifier, en fonction de l'attitude de l'aéronef, la localisation apparente de sons présentés au pilote au moyen de haut-parleurs agencés dans l'appui-tête du siège du pilote. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE En conditions de vol aux instruments, les pilotes utilisent notamment l'horizon artificiel qui indique l'assiette et l'inclinaison de l'aéronef. L'horizon artificiel fonctionne avec l'aide d'un gyroscope pour mesurer l'angle entre l'axe de l'aéronef et l'horizontale (angle de tangage), et l'angle avec la verticale (angle de roulis). Ce système visuel, bien que très efficace, reste cependant une aide artificielle. Des rapports ont ainsi montré qu'en cas de stress, par exemple lors d'une alarme, les pilotes ont tendance à ne pas considérer l'horizon artificiel et à ne se fier qu'a leurs sensations. Or, ces sensations peuvent ne pas être fiables, et conduire à une perte de repères spatiaux susceptibles de mener à des situations à risque. Pour contourner ce problème, il a été proposé de fournir aux sens auditifs d'un pilote une source additionnelle d'informations relatives à l'attitude de l'aéronef. Par exemple, la publication US 2013/0131897 Al propose d'émettre une alarme sonore résultant d'une spatialisation tridimensionnelle pour permettre une localisation apparente de l'alarme depuis une direction que le pilote devrait suivre pour corriger l'attitude de l'aéronef. On cherche d'une manière générale à ce que l'information sonore d'attitude soit restituée au pilote de la manière la plus fiable possible en relation avec l'orientation de l'aéronef dans l'espace. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a pour objectif d'augmenter la fiabilité de l'information sonore d'attitude restituée au pilote, et propose pour ce faire un Poste de pilotage d'un aéronef, comprenant au moins un siège pour un pilote de l'aéronef et un système indicateur d'attitude de l'aéronef, le siège comprenant un appui-tête présentant une face d'accueil destinée à accueillir la tête du pilote, le système indicateur d'attitude comprenant un calculateur de traitement audio et au moins deux haut-parleurs, ledit système indicateur d'attitude étant configuré pour spatialiser tri-dimensionnellement un signal sonore à transmettre au pilote en fonction de l'attitude de l'aéronef au moyen du calculateur de traitement audio et des haut-parleurs, caractérisé en ce que les haut- parleurs sont agencés dans ledit appui-tête au niveau de la face d'accueil, et sont répartis de part et d'autre d'un plan vertical médian de ladite face d'accueil. Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce poste sont les suivants : le système indicateur d'attitude comprend six haut-parleurs, repartis de part et d'autre du plan vertical médian de la face d'accueil ; le système indicateur d'attitude comprend, de part et d'autre dudit plan vertical médian, un haut-parleur agencé au niveau d'un plan horizontal médian de l'appui-tête, et un haut-parleur de part et d'autre dudit plan horizontal médian ; le système indicateur d'attitude comprend en outre un détecteur d'une position de la tête du pilote couplé au calculateur, ledit calculateur étant configuré pour modifier, en fonction de la position détectée de la tête du pilote, la spatialisation tridimensionnelle du signal sonore. Selon un second aspect, l'invention porte sur un siège de pilote d'aéronef comprenant un appui-tête présentant une face d'accueil destinée à accueillir la tête du pilote, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux haut-parleurs, repartis de part et d'autre d'un plan vertical médian de la face d'accueil. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente un mode de réalisation possible d'un système indicateur d'attitude selon l'invention ; - les figures 2a-2c sont des schémas illustrant le positionnement sonore en fonction de l'angle de tangage de l'aéronef ; - les figures 3a-3c sont des schémas illustrant le positionnement sonore en fonction de l'angle de roulis de l'aéronef ; - la figure 4 est un schéma illustrant un mode de réalisation possible d'un appui-tête d'un système indicateur d'attitude selon l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS En référence à la figure 1, l'invention porte sur un poste de pilotage d'un aéronef, comprenant au moins un siège pour un pilote de l'aéronef et un système indicateur d'attitude 10 de l'aéronef, dans lequel un signal sonore S1-S4 à transmettre à un pilote de l'aéronef est spatialisé tri-dimensionnellement en fonction de l'attitude de l'aéronef au moyen d'un calculateur de traitement audio 1 et de haut-parleurs H1-H4. Le système 10 comprend une unité d'interface audio 2 pour la réception de signaux sonores en provenance d'une ou plusieurs sources de données sonores S1-S4. A titre d'exemples de sources de données sonores, on peut citer le système d'alerte de vol FWS (« Fligh Warning System ») qui transmet des alarmes sonores au pilote généralement via des haut-parleurs positionnés dans le cockpit, un centre de contrôle aérien ATC (« Air Traffic Control ») ou un service automatique d'information de région terminale ATIS (« Automatic Terminal Information Service ») réalisant des communications radio avec le pilote, ou encore l'interphone de vol ou l'interphone de cabine relayant les communications verbales entre les membres d'équipage présents dans le cockpit et entre le cockpit et la cabine, respectivement. Le système 10 comprend par ailleurs une unité d'interface 3 pour la réception de données d'attitude de l'aéronef, en particulier les angles de tangage et de roulis, en provenance d'une centrale inertielle ou d'un gyroscope. L'unité d'interface 3 est par exemple une unité d'interface vers le bus de données avioniques ARINC 429. Le signal sonore en provenance de la ou des sources de données sonores S1-54, et les données d'attitude de l'aéronef sont respectivement fournies par les unités d'interface 2, 3 au calculateur de traitement audio 1. Ce calculateur est par exemple un processeur de signal numérique associés le cas échéant à un convertisseur analogique-numérique pour acquérir le signal sonore après numérisation. Le calculateur de traitement audio 1 est configuré pour spatialiser tri- dimensionnellement, en fonction de l'attitude de l'aéronef, le signal sonore à transmettre au pilote au moyen des haut-parleurs H1-H4, de manière à ce que ce signal sonore soit représentatif de l'attitude de l'aéronef. Le calculateur 1 est ainsi configuré pour déplacer le signal sonore perçu par le pilote en corrélation avec les mouvements de l'avion (tangage, roulis notamment). Ce déplacement peut en particulier être réalisé de manière à ce que le signal sonore soit perçu par le pilote comme provenant d'une source sonore virtuelle en direction de laquelle le pilote doit manoeuvrer l'aéronef, par exemple pour que ledit aéronef se déplace à angles de tangage et de roulis nuls. Une telle spatialisation met typiquement en oeuvre une modification des paramètres du signal sonore à transmettre au pilote via des traitements de signaux adaptés pour engendrer en particulier des différences interaules de temps et d'intensité, ou encore des variations spectrales, qui permettent à l'humain de déterminer la localisation d'un son entendu. Le signal sonore ainsi spatialisé que le pilote va percevoir agit comme un élément complémentaire de repaire spatial. L'utilisation au quotidien de ce système d'horizon artificiel sonore va conduire le pilote au travers d'un processus cognitif à remplacer l'usage qu'il peut faire de ses propres sensations par ce nouveau repaire, et ainsi à réduire les situations à risque. Par exemple, lors d'un décrochage de l'aéronef, l'alarme sonore correspondante est spatialisée de manière à apparaître très bas dans l'horizon artificiel sonore du pilote. Cette position spatiale étant très inhabituelle, cela incite davantage le pilote à replacer l'avion dans une assiette à plus faible degré. On a représenté sur les figures 2a-2c et les figures 3a-3c respectivement, le positionnement sonore en présence ou non d'un tangage à roulis nul, respectivement en présence ou non de roulis à tangage nul, de l'aéronef. La figure 2a illustre une situation à tangage T nul pour laquelle le signal sonore est spatialisé pour apparaître face au pilote. La figure 2b illustre une situation à tangage T de +100 pour laquelle le signal sonore est spatialisé pour apparaître bas dans l'horizon artificiel du pilote selon un angle de - 100 par rapport au plan horizontal passant par l'axe interaural du pilote. La figure 2c illustre une situation à tangage T de -10° pour laquelle le signal sonore est spatialisé pour apparaître haut dans l'horizon artificiel du pilote selon un angle de + 100 par rapport au plan horizontal passant par l'axe interaural du pilote. La figure 3a illustre une situation à roulis N nul pour laquelle le signal sonore est spatialisé pour apparaître face au pilote. La figure 3b illustre une situation à roulis R de - 100 pour laquelle le signal sonore est spatialisé pour apparaître à gauche dans l'horizon artificiel du pilote selon un angle de + 100 par rapport au plan sagittal média du pilote. La figure 3c illustre une situation à roulis T de -10° pour laquelle le signal sonore est spatialisé pour apparaître à droite dans l'horizon artificiel du pilote selon un angle de - 100 par rapport au plan sagittal médian du pilote. Selon l'invention, et en référence à la figure 4 (sur laquelle on retrouve six haut-parleurs agencés sur l'appui tête 6), les haut-parleurs de restitution de la spatialisation tridimensionnelle du son sont agencés dans un appui-tête 6 du siège du pilote. Plus particulièrement, les haut-parleurs sont arrangés au niveau de la face, dite face d'accueil, de l'appui-tête destiné à accueillir la tête du pilote, et sont au nombre d'au moins deux, avec un haut-parleur de part et d'autre d'un plan vertical médian de la face d'accueil de l'appui-tête Pl. Ainsi positionnés, les haut-parleurs se retrouvent relativement proches de la tête du pilote, avec un positionnement relativement précis de la tête au milieu de l'appui-tête et donc des haut-parleurs, la plan sagittal médian du pilote coïncidant en effet globalement avec le plan vertical médian de la face d'accueil de l'appui-tête Pl. Dans une position nominale de la tête du pilote, où le plan sagittal médian de la tête du pilote coïncide avec le plan vertical médian de la face d'accueil de l'appui-tête P1 et où le plan horizontal de la tête du pilote contenant l'axe interaural coïncide avec le plan horizontal médian de l'appui-tête P2 l'invention permet une meilleure localisation des sons, et ainsi une meilleure fiabilité de l'assistance sonore fournie au pilote. Par ailleurs, alors qu'aujourd'hui la sonorisation d'un cockpit se fait au travers de deux haut-parleurs installés dans le poste de pilotage (un pour le pilote et un pour le copilote), l'intégration selon l'invention des haut-parleurs dans l'appui-tête permet de réduire notablement le volume sonore et ainsi de réduire les interférences entre pilotes et copilotes. Dans un mode de réalisation, le système indicateur d'attitude comprend au moins trois haut-parleurs 20-22, 30-32 de part et d'autre du plan vertical médian de la face d'accueil de l'appui-tête Pl. Comme représenté sur la figure 4, le système peut comprendre, de part et d'autre du plan vertical médian de la face d'accueil de l'appui-tête Pl, un haut-parleur 20, 30 positionné au niveau d'un plan horizontal médian de l'appui-tête P2 perpendiculaire audit plan vertical médian Pl, et deux haut-parleurs 21-22, 31-32 positionnés de part et d'autre dudit plan horizontal P2. Ici aussi, une bonne localisation des sons est assurée grâce à un positionnement relativement précis de la tête au milieu de l'appui-tête puisque le plan horizontal médian de l'appui-tête P2 correspond globalement au plan horizontal passant par l'axe interaural 01-02 du pilote. Les haut-parleurs sont de préférence agencés de manière symétrique par rapport au plan vertical médian de la face d'accueil de l'appui-tête Pl. Les haut- parleurs présents le cas échéant de part et d'autre du plan horizontal médian de l'appui-tête P2 sont également de préférence agencés de manière symétrique par rapport audit plan horizontal P2. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, on vient réduire encore plus le risque d'imprécision du positionnement de la tête du pilote relativement au système de haut-parleurs. Le siège et l'appui-tête sont effectivement conçus de manière universelle pour tout type de pilote. Ainsi, en dépit de l'existence de système de réglage en hauteur du siège, il existe un risque que la tête d'un pilote dont la taille diffère de manière trop importante de la taille moyenne retenue pour la conception du siège et de son appui-tête ne se retrouve pas suffisamment bien positionnée relativement au système de haut-parleurs. La spatialisation en fonction de l'attitude risque alors de ne pas être suffisamment bien perçue par ce pilote pour replacer sans erreur l'aéronef dans une position donnée, par exemple à angles de tangage et de roulis nuls. Pareillement, lors de mouvements volontaires ou involontaires de la tête du pilote, le positionnement de la tête relativement au système de haut-parleur s'écarte de la position nominale où le plan sagittal médian de la tête du pilote coïncide avec le plan vertical médian de la face d'accueil de l'appui-tête P1 et où le plan horizontal de la tête du pilote contenant l'axe interaural coïncide avec le plan horizontal médian de l'appui-tête P2. La perception sonore du pilote peut alors différer de celle que l'on cherche à lui procurer. Dans ce mode de réalisation, le système indicateur d'attitude 10 comprend un détecteur 5 de position de la tête du pilote couplé au calculateur 1 Le détecteur 5 de position de la tête du pilote est configuré de manière à détecter un écart par rapport à la position nominale mentionnée ci-dessus, le calculateur étant configuré pour modifier, en fonction de l'écart ainsi détecté, la spatialisation tridimensionnelle du signal sonore à transmettre au pilote représentative de l'attitude de l'aéronef. Selon ce mode de réalisation, la fiabilité de l'assistance sonore fournie au pilote est optimale. Des exemples d'applications de ce mode de réalisation sont les suivants: - pour un pilote de petite taille (grande taille), seuls les haut-parleurs situés en-dessous (au-dessus) du plan horizontal médian de l'appui-tête P2 sont tilisés par le calculateur 1 pour la spatialisation du son ; ou - pour les pilotes, qu'importe leur taille, le calculateur modifie la spatialisation pour compenser un écart entre la position détectée de la tête du pilote et la position nominale. Le détecteur 5 est par exemple une caméra vidéo associée à des moyens de traitement informatique configurés pour détecter des zones caractéristiques du visage, par exemple les yeux du pilote. Un détecteur de position des yeux peut notamment comprendre une source d'éclairage infrarouge et une caméra infrarouge apte à délivrer un signal représentatif de la lumière infrarouge réfléchie par les yeux. La détection des yeux permet notamment, via un traitement de signal adapté, de déterminer le positionnement du plan sagittal médian du pilote par rapport au plan vertical médian Pl, et le positionnement du plan horizontal contenant l'axe interaural du pilote (globalement au même niveau que le plan horizontal contenant l'axe inter-yeux, ou tout du moins à une distance limitée de celui-ci) par rapport au plan horizontal médian P2. L'invention n'est pas limitée au poste de pilotage tel que précédemment décrit, mais s'étend également à un siège de pilote d'aéronef comprenant un appui-tête dans lequel sont agencés des haut-parleurs selon les configurations précédemment décrites. L'invention s'étend également aux procédés, et programmes d'ordinateur associés, mis en oeuvre par le système indicateur d'attitude, en particulier l'acquisition de données représentatives de la position de la tête du pilote, et la modification, en fonction de la position détectée de la tête du pilote, de la spatialisation tridimensionnelle du signal sonore représentative de l'attitude de l'aéronef pour compenser l'écart entre position réelle de la tête et position nominale sur la face d'accueil de l'appui-tête. REVENDICATIONS1. Poste de pilotage d'un aéronef, comprenant au moins un siège pour un pilote de l'aéronef et un système indicateur d'attitude (10) de l'aéronef, le siège comprenant un appui-tête présentant une face d'accueil destinée à accueillir la tête du pilote, le système indicateur d'attitude comprenant un calculateur de traitement audio (1) et au moins deux haut-parleurs (H1-H4, 20-22, 30-32), ledit système indicateur d'attitude étant configuré pour spatialiser tri-dimensionnellement un signal sonore (S1-54) à transmettre au pilote en fonction de l'attitude de l'aéronef au moyen du calculateur de traitement audio (1) et des haut-parleurs (H1-H4, 20-22, 30-32), caractérisé en ce que les haut-parleurs sont agencés dans ledit appui-tête (6) au niveau de la face d'accueil, et sont répartis de part et d'autre d'un plan vertical médian de ladite face d'accueil (P1). 2. Poste de pilotage d'un aéronef selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système indicateur d'attitude comprend six haut-parleurs, repartis de part et d'autre du plan vertical médian de la face d'accueil (P1). 3. Poste de pilotage d'un aéronef selon la revendication 2, comprenant, de part et d'autre dudit plan vertical médian (P1), un haut-parleur (20, 30) agencé au niveau d'un plan horizontal médian de l'appui-tête (P2), et deux haut-parleurs (21-22, 31-32) répartis de part et d'autre dudit plan horizontal médian (P2). 4. Poste de pilotage d'un aéronef selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le système indicateur d'attitude comprend en outre un détecteur (5) d'une position de la tête du pilote couplé au calculateur (1), ledit calculateur étant configuré pour modifier, en fonction de la position détectée de la tête du pilote, la spatialisation tridimensionnelle du signal sonore. 5. Siège de pilote d'aéronef comprenant un appui-tête (6) présentant une face d'accueil destinée à accueillir la tête du pilote, caractérisé en ce qu'il comprend au moinsdeux haut-parleurs (H1-H4, 20-22, 30-32), repartis de part et d'autre d'un plan vertical médian de la face d'accueil (P1).