Brevet FR3001075A1 — publié le 20140718

SYSTÈME D'ENREGISTREMENT DE VOL DANS UN AÉRONEF INTÉGRANT LA FONCTION DE GESTION AUDIO DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine d'enregistrement de vol dans un aéronef et plus particulièrement, l'enregistrement des conversations et communications audio dans le poste de pilotage. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Le développement et l'installation d'un système d'enregistrement de vol est important pour les investigations en cas d'incident ou d'accident, contribuant ainsi à augmenter l'efficacité et à promouvoir la sécurité dans l'aviation. Un aéronef est généralement équipé de deux enregistreurs. Le premier est un enregistreur de conversation et de messages destiné à enregistrer les conversations et communications dans le cockpit (ou poste de pilotage) et les messages de données (datalink) transmis entre le sol et l'avion. Le deuxième est destiné à enregistrer les paramètres de vol. Les deux enregistreurs sont synchronisés avec une base de temps commune. Par réglementation, les deux enregistreurs sont installés dans la partie arrière de l'avion proche de la dérive car c'est la partie qui est généralement la mieux conservée lors d'un impact avec le sol ou la mer. La Fig. 3 illustre de manière schématique un exemple d'un système d'enregistrement de conversation et de messages, selon l'art antérieur. Ce système 101 comporte un enregistreur de vol 107, une unité de gestion audio « AM U » (Audio Management Unit) 109, une unité de contrôle de l'enregistreur de conversation « CVRCU » (Cockpit Voice Recorder Control Unit) 110, un microphone d'ambiance « CAM » (Cockpit Area Mike) 112, et une unité de message de données (DataLink System) 114. L'enregistreur de vol ou « boîte noire » 107 comporte un enregistreur phonique « CVR » (Cockpit Voice Recorder) 107a destiné à enregistrer les conversations et communications dans le cockpit (ou poste de pilotage) et un enregistreur de messages de données 107b destiné à enregistrer des messages de données de vol transmis entre le sol et l'avion. L'unité de message de données 114 est installée dans la baie avionique et fournit les messages de données à l'enregistreur de messages 107b. Le microphone d'ambiance CAM 112 est installé dans le cockpit pour capter les conversations et bruits ambiants. Il est connecté à l'enregistreur phonique CVR 107a via l'unité de contrôle de l'enregistreur de conversation CVRCU 110. Ce dernier est installé dans le cockpit et comporte un préamplificateur 116 pour amplifier le signal issu du microphone d'ambiance CAM 112. L'unité de gestion audio AMU 109 est installée dans la baie avionique et est destinée à couvrir toutes les communications radio et interphone entre les membres d'équipage et à transmettre à l'enregistreur phonique CVR 107a les signaux audio issus des communications et de l'environnement audio du cockpit. La Fig. 4 illustre de manière schématique l'architecture fonctionnelle d'un enregistreur de vol, selon l'art antérieur. L'enregistreur de vol 107 se compose de deux sous-ensembles. Le premier sous- ensemble consiste en une unité résistante à l'écrasement « CSMU » (Crash Survival Module Unit) 111 dans laquelle sont stockées toutes les données enregistrées. Plus particulièrement, l'unité résistante à l'écrasement CSMU 111 est constituée de plusieurs couches renfermant une mémoire 113 de type état solide. L'unité CSMU 113 est équipée par ailleurs, d'une balise « ULB » (Underwater Locator Beacon) 115 qui se déclenche en cas d'immersion et qui émet un signal ultrason afin d'aider à la localisation de l'appareil. Le deuxième sous-ensemble correspond à l'interface électronique 116 qui permet de gérer tous les signaux reçus. Il comporte quatre interfaces 118a-118d d'entrées-sorties, un réseau de portes programmables « FPGA » (Field Programmable Gate Array) 120a, un moyen de traitement de signal audio « ADSP » (Audio Digital Signal Processing) 122, une interface 124 de l'unité CSMU, et une interface d'alimentation électrique 125a. La première interface 118a est une interface d'entrée destinée à recevoir des signaux audio analogiques selon quatre voies distinctes (channel 1 - channel 4). Les première, deuxième et troisième voies sont connectées à des équipements de communication audio (casques, micros, interphones, etc.) dans le cockpit via l'unité de gestion audio AMU 109. Plus particulièrement, les première, deuxième et troisième voies sont connectées aux équipements de communication du pilote, du copilote et du troisième occupant, respectivement. La quatrième voie est connectée au microphone d'ambiance CAM 112 du cockpit via l'unité de contrôle de l'enregistreur de conversation CVRCU 110. La première interface 118a convertit les signaux analogiques reçus à travers les quatre voies en signaux numériques avant de les envoyer au moyen de traitement de signal ADSP 122. La deuxième interface 118b est une interface de sortie connectée à un moniteur audio de l'unité de contrôle de l'enregistreur de conversation CVRCU 110. Ainsi, un signal audio représentatif d'un bon fonctionnement de l'enregistreur de vol peut être envoyé à l'unité CVRCU 110. La troisième interface 118c est une interface d'entrée-sortie connectée à l'unité de contrôle de l'enregistreur de conversation CVRCU 110 et au microphone d'ambiance CAM 112. La quatrième interface 118d est une interface d'entrée-sortie compatible à la norme ARINC 429 et comporte une entrée de référence temporelle (GMT Input), ainsi qu'une entrée (CMS Input) et une sortie (CMS Output) de gestion de panne connectées à un système de maintenance centralisé CMS (Centralized Maintenance System) de l'aéronef. Le réseau de portes programmables FPGA 120a établit des liens avec une logique d'activation permettant de mettre l'enregistreur automatiquement en route dès qu'un moteur est allumé. Le moyen de traitement 122 de signal audio ADSP est destiné à gérer toutes les données audio et à les transférer sous format numérique à l'interface 124 de l'unité CSMU. Ce dernier compresse les données avant de les enregistrer dans la mémoire 113 d'état solide du CSMU 111. L'interface d'alimentation électrique 125a est destinée à fournir les tensions adéquates aux différents composants de l'enregistreur de vol 116. La Fig. 5 illustre de manière schématique l'architecture fonctionnelle d'une unité de gestion audio, selon l'art antérieur. L'unité de gestion audio AMU 109 comporte une carte d'adaptation (Adaptation board) 132, une double carte audio (dual Audio Board) 134a, 134b, une interface d'alimentation électrique 125b, et un réseau de portes programmables FPGA 120b. La carte d'adaptation 132 comporte des interfaces audio d'entrée et de sortie assurant l'interfaçage avec tous les signaux audio analogiques relatifs aux pilote, copilote, et troisième occupant. La carte d'adaptation comporte également une interface 132a compatible à la norme ARINC 429 pour les entrée (CMS Input) et sortie (CMS Output) de gestion de panne. En outre, la carte d'adaptation 132 comporte une interface 132b avec l'enregistreur de vol comprenant une entrée de référence temporelle (GMT Input) et trois sorties par lesquelles sont transmises les signaux audio selon trois voies distinctes relatives au pilote, au copilote, et au troisième occupant. Cette interface 132b est adaptée pour mélanger les signaux audio correspondants à chaque voie avant de les transmettre à l'enregistreur 107. La double carte audio 134a, 134b comporte des première et deuxième cartes dédiées pour les conversations et communications audio du pilote et du copilote respectivement. La double carte audio 134a, 134b est destinée à traiter les données audio numériques. Elle est destinée aussi à gérer les fonctions radio de communication et de navigation ainsi que la gestion des pannes et l'appel sélectif SELCAL entre le sol et l'avion. Finalement, l'interface d'alimentation électrique 125b est destinée à fournir les tensions adéquates aux différents composants de l'unité de gestion audio 109. L'unité de gestion audio 109 et l'enregistreur de vol 107 comportent ainsi des interfaces hétérogènes (analogiques et numériques) qui nécessitent des moyens d'adaptation et de conversions ainsi que de nombreuses connexions très variées. De plus, comme décrit précédemment, l'unité de gestion audio est installée dans la baie avionique tandis que l'enregistreur de vol est installé dans la partie arrière de l'avion en conformité avec la réglementation. Ceci nécessite de nombreuses et longues connexions filaires, ce qui est préjudiciable au bilan de masse de l'appareil. En outre, l'architecture des connexions entre les deux équipements est assez complexe et les câbles reliant l'unité de gestion audio à l'enregistreur de vol dans lesquels transitent les différents signaux analogiques et numériques doivent traverser tout l'avion en passant par des zones et routes sensibles aux interférences, ce qui pose quelques problèmes d'installation à cause des contraintes de ségrégation. Par ailleurs, les besoins de l'aéronautique sont de plus en plus dictés par des contraintes particulièrement sévères de fiabilité et de redondance. Ainsi, par réglementation, il est prévu d'installer deux enregistreurs de vol dans des parties différentes de l'avion et par conséquent d'augmenter encore plus le nombre de liaisons filaires. L'objet de la présente invention est par conséquent, de remédier aux inconvénients précités en proposant un système d'enregistrement présentant une architecture d'installation et de connexion simple, précis, fiable et à moindre coût. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention concerne un système d'enregistrement de vol dans un aéronef comportant des moyens d'enregistrement destinés à enregistrer des conversations et communications audio, et des moyens de gestion audio destinés à fournir aux moyens d'enregistrement des signaux issus de l'environnement audio du cockpit, le système comportant un boîtier comprenant lesdits moyens d'enregistrement et lesdits moyens de gestion. Ceci permet de réduire le poids et de simplifier l'architecture de connexion en réduisant le câblage tout en minimisant les interférences, étant donné que les moyens d'enregistrement et les moyens de gestion sont intégrés dans le même boîtier. Avantageusement, lesdits moyens d'enregistrement et lesdits moyens de gestion sont fusionnés entre eux dans ledit boîtier en factorisant leurs fonctions communes. Ceci permet de simplifier et de minimiser le nombre de composants et de connexions, de faciliter l'intégration et de réduire le poids et les coûts. L'invention vise aussi un aéronef comportant un premier boîtier selon les caractéristiques ci-dessus, installé dans la baie avionique et un deuxième boîtier selon les caractéristiques ci-dessus, installé dans la partie arrière de l'aéronef. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de modes de réalisation préférentiels de l'invention faits en référence aux figures jointes parmi lesquelles : - La Fig. 1 illustre de manière très schématique un système d'enregistrement de vol, selon un mode de réalisation de l'invention ; - La Fig. 2 illustre de manière schématique l'architecture fonctionnelle du boîtier de gestion et d'enregistrement, selon un mode préféré de l'invention ; - La Fig. 3 illustre de manière schématique un exemple d'un système d'enregistrement, selon l'art antérieur ; - La Fig. 4 illustre de manière schématique l'architecture fonctionnelle d'un enregistreur de vol, selon l'art antérieur ; et - La Fig. 5 illustre de manière schématique l'architecture fonctionnelle d'une unité de gestion audio, selon l'art antérieur. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Le concept à la base de l'invention consiste à intégrer la fonction de gestion audio dans l'interface électronique de l'enregistreur de vol. La Fig. 1 illustre de manière très schématique un système d'enregistrement de vol, selon un mode de réalisation de l'invention. Conformément à l'invention, le système d'enregistrement est constitué d'un boîtier 3 de gestion et d'enregistrement comportant des moyens d'enregistrement 7 et des moyens de gestion audio 9. Ainsi, les moyens d'enregistrement 7 et de gestion 9 sont intégrés dans le même boîtier 3. Les moyens d'enregistrement 7 sont destinés à enregistrer les conversations, les bruits, et les communications audio en cockpit (ou poste de pilotage). Les moyens de gestion audio 9 sont destinés à gérer les signaux et à fournir aux moyens d'enregistrement 7 les signaux issus de l'environnement audio du cockpit. Plus particulièrement, les moyens d'enregistrement 7 et les moyens de gestion audio 9 sont fusionnés entre eux en factorisant leurs fonctions communes (partie hachurée) pour ne former qu'une seule entité matérialisée par le boîtier 3 de gestion et d'enregistrement. Ainsi, des mêmes moyens électroniques peuvent être utilisés pour des fonctions de gestion audio et d'enregistrement. Avantageusement, tous les signaux audio reçus ou transmis par le boîtier 7 transitent via des liaisons numériques. Par ailleurs, le mode de réalisation de la Fig. 1 montre que le boîtier 3 de gestion et d'enregistrement est pourvu de moyens de fixation 5 réversible sur l'aéronef. La Fig. 2 illustre de manière schématique l'architecture fonctionnelle du boîtier de gestion et d'enregistrement, selon un mode préféré de l'invention. Le boîtier 3 se compose de deux parties. La première partie consiste toujours en une unité CSMU 11 renfermant des moyens de stockage (ou mémoire) 13 de données d'enregistrement par exemple, une mémoire de type état solide. Ainsi, la mémoire 13 est protégée par une enceinte résistante au choc, à l'incendie et à l'immersion profonde. Par ailleurs, l'unité CSMU 11 est équipée d'une balise ULB 15. La deuxième partie du boîtier correspond à l'interface électronique 16 qui permet de contrôler et de gérer les signaux ainsi que d'enregistrer les différentes données dans la mémoire 13. Cette deuxième partie comporte des premier et second moyens terminaux 17a, 17b, des première et seconde liaisons de son numérique 19a, 19b, des premier et second moyens de traitement 21a, 21b de signal numérique, un moyen de calcul 23, et des moyens d'alimentation 25 électrique. Les premier et second moyens terminaux (End Systems) 17a, 17b sont adaptés pour être connectés respectivement à des premier et second réseaux de communication de l'aéronef (AFDX network 1, AFDX network 2). On notera que le système de communication de l'aéronef permet aux équipements numériques d'émettre et/ou de recevoir des données via des réseaux de type AFDX (Avionics Full Duplex Switched Ethernet). On rappelle que le réseau AFDX, développé pour les besoins de l'aéronautique est basé sur un réseau Ethernet commuté. Par ailleurs, le réseau AFDX fait appel à la notion de lien virtuel défini comme un chemin orienté à travers le réseau, issu d'un terminal source et desservant un destinataire ou une pluralité de destinataires. Le boîtier 3 peut alors simultanément émettre et recevoir à travers un moyen terminal 17a, 17b, des trames sur des liens virtuels sur le même lien physique. En outre, le réseau AFDX est déterministe, au sens où les liens virtuels ont des caractéristiques garanties en termes de borne de latence, de ségrégation physique de flux, de bande passante et de débit. Chaque lien virtuel dispose pour ce faire d'un chemin réservé de bout en bout à travers le réseau. Les données sont transmises sous forme de paquets IP encapsulés dans des trames Ethernet. Tous les signaux radio de communication et de navigation ainsi que les appels sélectifs SELCAL entre le sol et l'aéronef sont alors gérés en toute sécurité à travers les réseaux AFDX via les premier et second moyens terminaux 17a, 17b. De même, les signaux relatifs à la référence temporelle, à la gestion de panne et à la logique d'activation passent par les premier et second moyens terminaux 17a, 17b. Les premier et second moyens terminaux 17a, 17b remplacent alors plusieurs interfaces de l'unité de gestion audio et de l'enregistreur de vol de l'art antérieur tels que les interfaces ARINC 429 et les réseaux de portes programmables FPGA (voir Figs. 4 et 5 de l'art antérieur). Les premières et secondes liaisons 19a, 19b de son numérique sont par exemple des liaisons numériques de type série (Digital Audio serial link). Chacune des liaisons 19a, 19b de son numérique est adaptée à être connectée à un ensemble de voies audio 27a-27d comprenant une première voie 27a relative au pilote, une deuxième voie 27b relative au copilote, une troisième voie 27c relative au troisième occupant du cockpit, et une quatrième voie 27d relative à l'ambiance audio (bruit des moteurs, alarmes, actionnement des commandes, etc.) du cockpit. En effet, les casques, micros, interphones, micro d'ambiance et autre appareils sonores dans le cockpit sont selon l'invention des appareils numériques. Ainsi, il n'y a plus de liens ou d'interfaces analogiques, ce qui permet de diminuer le nombre de connexions et de simplifier encore davantage l'architecture par rapport à l'art antérieur. On notera que le micro d'ambiance CAM est désormais connecté directement par la quatrième voie 27d au boîtier 3 de gestion et d'enregistrement. Les premier et second moyens de traitement 21a, 21b de signal numérique sont connectés respectivement aux premier et second moyens terminaux 17a, 17b ainsi qu'aux premières et secondes liaisons 19a, 19b. Toutes les données et tous les signaux transitant par les moyens terminaux 17a, 17b et les liaisons 19a, 19b de son numérique sont gérés et traités selon leur affectation par les moyens de traitement 21a, 21b. Ainsi, sans aucune utilisation de conversion analogique/numérique, les moyens de traitement 21a, 21b assurent à la fois les fonctions de traitement de l'unité de gestion (Fig. 4 de l'art antérieur) ainsi que celles de l'enregistreur de vol (Fig. 3 de l'art antérieur). En effet, les moyens de traitement 21a, 21b de signal numérique sont configurés pour gérer toutes les fonctions de radio communication et de radio navigation à travers les réseaux AFDX via les moyens terminaux 17a, 17b. Ceci permet de gérer les communications entre les membres de l'équipage, entre le cockpit et la cabine, entre le cockpit et le sol, ainsi que les annonces passagers, etc. La gestion de panne et la logique d'activation sont également gérées par les moyens de traitement 21a, 21b de signal numérique à travers les réseaux AFDX. De même, les moyens de traitement 21a, 21b de signal numérique sont configurés pour gérer et mélanger des signaux audio appartenant à une même voie avant de les envoyer au moyen de calcul 23. Avantageusement, les premiers moyens de traitement 21a sont dédiés aux conversations et communications du pilote, tandis que les seconds moyens de traitement 21b sont dédiés aux conversations et communications du copilote. Ainsi, la dualité des moyens de traitement 21a, 21b et des liaisons 19a, 19b de son numérique permet de maintenir la ségrégation entre le canal du pilote et celui du copilote. Le moyen de calcul 23 assure l'interface entre la mémoire 13 et les premier et second moyens de traitement 21a, 21b. Le moyen de calcul 23 assure les mêmes fonctions que celles de l'interface de l'unité CSMU de l'état de l'art (voir Fig. 4) et en particulier, la compression des données destinées à être enregistrées avant de les envoyer pour être enregistrées dans la mémoire 13. Les premier et second moyens de traitement 21a, 21b et le moyen de calcul 23 sont aussi adaptés pour gérer et enregistrer dans la mémoire 13 des messages de données reçus depuis les premier et second réseaux AFDX via les premier et second moyens terminaux 17a, 17b. Ainsi, l'enregistrement des données phoniques et l'enregistrement des messages de données sont réalisés au sein du même boîtier 3. Finalement, les moyens d'alimentation 25 électrique sont destinés à fournir des tensions adéquates aux différents moyens ou composants du boîtier 3. Les moyens d'alimentation 25 électrique sont alors communs aux fonctions de gestion audio et d'enregistrement. On notera que la deuxième partie du boîtier 3 (i.e., l'interface électronique 16) assure toutes les fonctions de gestion audio et correspond alors aux moyens de gestion audio 9. Par ailleurs, l'ensemble des deux parties correspond aux moyens d'enregistrement 7. Autrement dit, selon ce mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens de gestion audio 9 sont entièrement inclus dans les moyens d'enregistrement 7. Ainsi, les fonctions de gestion audio et d'enregistrement selon l'invention, sont entièrement réalisées de manière numérique au sein d'un même boîtier 3. Ceci permet de supprimer des dizaines de mètres de câblages, de minimiser les problèmes d'interférence, de simplifier l'architecture de connexion et de supprimer un équipement qui pèse plusieurs kilogrammes. En particulier, tous les signaux audio de communications et d'enregistrement sont numériques et sont entièrement gérés à travers les moyens terminaux 17a, 17b et les liaisons 19a, 19b de son numérique. Ainsi, toutes les interfaces d'adaptation et toutes les conversions analogiques-numériques ou numériques-analogiques de l'art antérieur sont supprimées. Par ailleurs, tous les signaux et messages de données sont gérés à travers les réseaux AFDX. Alors, les interfaces ARINC 429 et interfaces logiques ne sont plus nécessaires. Avantageusement, selon un premier mode de réalisation et d'installation, le boîtier 3 est compatible avec la norme ARINC 600 permettant ainsi de l'installer directement dans la baie avionique. Selon un deuxième mode de réalisation et d'installation, le boîtier 3 est compatible avec la norme ARINC 404 par exemple de format 1/2 ATR long. Ceci permet d'installer le boîtier au voisinage de la baie avionique. Avantageusement, un premier boîtier 3 de gestion et d'enregistrement est installé au voisinage ou dans la baie avionique et un deuxième boîtier 3 de gestion et d'enregistrement est installé dans la partie arrière de l'aéronef. 12 REVENDICATIONS1. Système d'enregistrement de vol dans un aéronef comportant des moyens d'enregistrement destinés à enregistrer des conversations et communications audio, et des moyens de gestion audio destinés à fournir aux moyens d'enregistrement des signaux issus de l'environnement audio du cockpit, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier (3) comprenant lesdits moyens d'enregistrement (7) et lesdits moyens de gestion (9). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens 10 d'enregistrement (7) et lesdits moyens de gestion (9) sont fusionnés entre eux pour ne former qu'une seule entité matérialisée par ledit boîtier (3). 3. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit boîtier comporte : 15 - une mémoire (13) pour stocker des données d'enregistrement, ladite mémoire étant protégée par une enceinte (11) résistante au choc, à l'incendie et à l'immersion, - des premier et second moyens terminaux (17a, 17b) adaptés pour être connectés respectivement à des premier et second réseaux de l'aéronef, - des premières et secondes liaisons (19a, 19b) de son numérique, chacune 20 desdites liaisons étant adaptée à être connectée à un ensemble de voies audio comprenant une première voie (27a) relative à un pilote, une deuxième voie (27b) relative à un copilote, une troisième voie (27c) relative à un troisième occupant, et une quatrième voie (27d) relative à une ambiance audio du cockpit, et - des premier et second moyens de traitement (21a, 21b) de signal numérique 25 connectés respectivement aux premier et second moyens terminaux (17a, 17b) ainsi qu'aux premières et secondes liaisons (19a, 19b) de son numérique, lesdits premier et second moyens de traitement étant configurés pour gérer et traiter les données et signaux transitant par les premier et second moyens terminaux et ainsi que par les premières et secondes liaisons de son numérique, 13 3001075 - un moyen de calcul (23) assurant l'interface entre ladite mémoire (13) et lesdits premier et second moyens de traitement (21a, 21b), ledit moyen de calcul étant configuré pour compresser les données destinées à être enregistrées et adapter les signaux correspondants avant de les enregistrer dans ladite mémoire, et - des moyens d'alimentation électrique (25) destinés à fournir des tensions adéquates aux différents moyens du boîtier. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les premiers moyens de traitement (21a) sont dédiés aux conversations et communications du pilote, tandis que les seconds moyens de traitement (21b) sont dédiés aux conversations et communications du copilote. 5. Système selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les premier et second moyens de traitement (21a, 21b) sont adaptés à gérer des fonctions de radio communication et de radio navigation. 6. Système selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les premier et second moyens de traitement (21a, 21b) et le moyen de calcul (23) sont adaptés pour gérer et enregistrer dans la mémoire (13) des messages de données reçus depuis les premier et second réseaux via les premier et second moyens terminaux. 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit boîtier (3) est pourvu de moyens de fixation (5) réversible sur l'aéronef. 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (3) est compatible avec la norme ARINC 600. 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le boîtier (3) est compatible avec la norme ARINC 404. 14 3001075 10. Aéronef comportant un système d'enregistrement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un premier boîtier (3) est installé dans la baie avionique et un deuxième boîtier (3) est installé dans la partie arrière de l'aéronef. 5